被誉为计算机之父,建立现代计算机理论体系的著名数学家是谁?

被誉为计算机之父,建立现代计算机理论体系的著名数学家是谁?
被誉为计算机之父,建立现代计算机理论体系的著名数学家是谁?

被誉为计算机之父,建立现代计算机理论体系的著名数学家是谁?
计算机之父--冯·诺依曼
约翰·冯·诺依曼 （ John Von Nouma,1903－1957）,美藉匈牙利人,1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,家境富裕,十分注意对 孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘．据说他6岁时就能用古 希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言．最擅德语,可在他用德语思考种种设想时,又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍可如此．1911年一1921年,冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间,就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文,此时冯·诺依曼还不到18岁．1921年一1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺依曼年仅22岁．1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师.1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位,西渡美国．1931年成为该校终身教授．1933年转到该校的高级研究所,成为最初六位教授之一,并在那里工作了一生． 冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大
学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院土． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席．
1954年夏,冯·诺依曼被使现患有癌症,1957年2月8日,在华盛顿去世,终年54岁．
冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作,并作出了重大贡献．在第二次世界大战前,他主要从事算子理论、鼻子理论、集合论等方面的研究．1923年关于集合论中超限序数的论文,显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格．他把集会论加以公理化,他的公理化体系奠定了公理集合论的基础．他从公理出发,用代数方法导出了集合论中许多重要概念、基本运算、重要定理等．特别在 1925年的一篇论文中,冯·诺依曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题．
1933年,冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题,即证明了局部欧几里得紧群是李群．1934年他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来．他还对一般拓扑群的结构有深刻的认识,弄清了它的代数结构和拓扑结构与实数是一致的． 他对其子代数进行了开创性工作,并莫定了它的理论基础,从而建立了算子代数这门新的数学分支．这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数．这是有限维空间中矩阵代数的自然推广． 冯·诺依曼还创立了博奕论这一现代数学的又一重要分支． 1944年发表了奠基性的重要论文《博奕论与经济行为》．论文中包含博奕论的纯粹数学形式的阐述以及对于实际博奕应用的详细说明．文中还包含了诸如统计理论等教学思想．冯·诺依曼在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都作过重要的工作．
冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作．
现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机,它是由美国科学家研制的,于1946年2月14日在费城开始运行．其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的"科洛萨斯"计算机比ENIAC机问世早两年多,于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行．ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术,不过,ENIAC机本身存在两大缺点：（1）没有存储器；（2）它用布线接板进行控制,甚至要搭接见天,计算速度也就被这一工作抵消了．ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点,他们也想尽快着手研制另一台计算机,以便改进．
冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后,便带领这批富有创新精神的年轻科技人员,向着更高的目标进军．1945年,他们在共同讨论的基础上,发表了一个全新的"存储程序通用电子计算机方案"--EDVAC（Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写）．在这过程中,冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识,充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力．
EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系．EDVAC机还有两个非常重大的改进,即：（1）采用了二进制,不但数据采用二进制,指令也采用二进制；（2建立了存储程序,指令和数据便可一起放在存储器里,并作同样处理．简化了计算机的结构,大大提高了计算机的速度． 1946年7,8月间,冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上,为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时,又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》．以上两份既有理论又有具体设计的文件,首次在全世界掀起了一股"计算机热",它们的综合设计思想,便是著名的"冯·诺依曼机",其中心就是有存储程序
原则--指令和数据一起存储．这个概念被誉为'计算机发展史上的一个里程碑"．它标志着电子计算机时代的真正开始,指导着以后的计算机设计．自然一切事物总是在发展着的,随着科学技术的进步,今天人们又认识到"冯·诺依曼机"的不足,它妨碍着计算机速度的进一步提高,而提出了"非冯·诺依曼机"的设想． 冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作,对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献． 冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖；1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖．
冯·诺依曼逝世后,未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版．他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中,1961年出版．

约翰·冯·诺伊曼（匈牙利语：Neumann János；英语：John von Neumann，1903年12月28日－1957年2月8日）是出生于匈牙利的美国籍犹太人数学家，现代计算机创始人之一。他在计算机科学、经济、物理学中的量子力学及几乎所有数学领域都作过重大贡献。
冯·诺伊曼是Neumann Miksa和Kann Margit的三个孩子中最大的一个。小时候外号“Jancsi”的他已...

全部展开

约翰·冯·诺伊曼（匈牙利语：Neumann János；英语：John von Neumann，1903年12月28日－1957年2月8日）是出生于匈牙利的美国籍犹太人数学家，现代计算机创始人之一。他在计算机科学、经济、物理学中的量子力学及几乎所有数学领域都作过重大贡献。
冯·诺伊曼是Neumann Miksa和Kann Margit的三个孩子中最大的一个。小时候外号“Jancsi”的他已经显出惊人的记忆力：六岁已能用古希腊语同父亲闲谈，还可以心算八位数除法。年少的他不但对数学很有兴趣，亦喜欢阅读历史、社会的书籍，读过的书籍和论文能很快一句不漏地将内容复述出来，而且多年以后仍是如此。1913年，父亲买了一个爵位，诺伊曼得到德国名von，成为János von Neumann。
1926年以22岁的年龄获得了布达佩斯大学数学博士学位，相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，初来美国时，他在纽约对当地居民表演过默记电话簿的惊人记忆力，1931年成为该校终身教授。1933年转入普林斯顿高等研究院，与爱因斯坦等人成为该院最初的四位教授之一，不须上课。这一年，他解决了希尔伯特第5个问题，证明了局部欧几里得紧群是李群。1937年成为美国公民，1938年获颁博修奖（Bôcher Memorial Prize），一生结过两次婚，冯·诺伊曼是个不重视生活细节的人，他在一间房子住上多年，有一次却心事忡忡的问老婆杯子放在哪里。1954年任美国原子能委员会委员。1954年夏天，右肩受伤，手术时发现患有骨癌，治疗期间，依然参加每周三次的原子能委员会会议，甚至美国国防部长，陆、海、空三军参谋长聚集在病房开会。1957年2月8日，在华盛顿德里医院去世。晚年，有学生请教他做事的方法，他说：“简单”（simple）。1994年被授予美国国家基础科学奖。
[编辑] 量子力学
冯·诺伊曼认为，量子理论是普遍有效的，不仅适用于微观粒子世界，也适用于现实的测量仪器。1932年约翰·冯·诺伊曼将量子力学的最重要的基础严谨地公式化。按照诺伊曼的一个物理系统有三个主要部分：其量子态、其可观察量和其动力学（即其发展趋势），此外物理对称性也是一个非常重要的特性。冯·诺伊曼的量子力学教科书《量子力学的数学基础》首次以数理分析清晰地提出了波函数的两类演化过程。
瞬时的、非连续的波函数坍缩过程
波函数的连续演化过程，遵循薛定谔方程
[编辑] 计算机之父
参考存储程序型计算机
1945年6月，冯·诺伊曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，是现代计算机科学发展里程碑式的文献。明确规定用二进制替代十进制运算，并将计算机分成五大组件，这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。1951年，EDVAC计算机宣告完成。由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献，他被誉为“计算机之父”。
冯·诺伊曼结构（von Neumann architecture），也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构。本词描述的是一种实作通用图灵机的计算装置，以及一种相对于平行计算的序列式结构参考模型（referential model）。
本结构隐约指导了将储存装置与中央处理器分开的概念，因此依本结构设计出的计算机又称储存程式型电脑。
最早的计算机器仅内涵固定用途的程式。现代的某些计算机依然维持这样的设计方式，通常是为了简化或教育目的。例如一个计算器仅有固定的数学计算程式，它不能拿来当作文书处理软件，更不能拿来玩游戏。若想要改变此机器的程式，你必须更改线路、更改结构甚至重新设计此机器。当然最早的计算机并没有设计的那个可编程化。当时所谓的“重写程式”很可能指的是纸笔设计程式步骤，接着制订工程细节，再施工将机器的电路配线或结构改变。
而储存程式型电脑的概念改变了这一切。借由创造一组指令集结构，并将所谓的运算转化成一串程式指令的执行细节，让此机器更有弹性。借着将指令当成一种特别型态的静态资料，一台储存程式型电脑可轻易改变其程式，并在程控下改变其运算内容。
冯·诺伊曼结构与储存程式型电脑是互相通用的名词，其用法将于下述。而哈佛结构则是一种将程式资料与普通资料分开储存的设计概念。
储存程式型概念也可让程式执行时自我修改程式的运算内容。本概念的设计动机之一就是可让程式自行增加内容或改变程式指令的内存位置，因为早期的设计都要使用者手动修改。但随着索引暂存器与间接位置存取变成硬件结构的必备机制后，本功能就不如以往重要了。而程式自我修改这项特色也被现代程式设计所弃扬，因为它会造成理解与除错的难度，且现代中央处理器的管线与快取机制会让此功能效率降低。
从整体而言，将指令当成资料的概念使得组合语言、编译器与其他自动编程工具得以实现；可以用这些“自动编程的程式”，以人类较易理解的方式编写程式[1]；从局部来看，强调I/O的机器，例如Bitblt，想要修改画面上的图样，以往是认为若没有客制化硬件就办不到。但之后显示这些功能可以借由“执行中编译”技术而有效达到。
此结构当然有所缺陷，除了下列将述的冯·诺伊曼瓶颈之外，修改程式很可能是非常具伤害性的，无论无意或设计错误。在一个简单的储存程式型电脑上，一个设计不良的程式可能会伤害自己、其他程式甚或是操作系统，导致当机。缓冲区溢位就是一个典型例子。而创造或更改其他程式的能力也导致了恶意软件的出现。利用缓冲区溢位，一个恶意程式可以覆盖呼叫堆栈（Call stack）并覆写程式码，并且修改其他程式档案以造成连锁破坏。内存保护机制及其他形式的存取控制可以保护意外或恶意的程式码更动。

收起