1.1.3　冯·诺依曼

图1-9　冯·诺依曼

约翰·路易斯·冯·诺依曼^[8]，1903年12月28日出生于匈牙利首都布达佩斯，后加入美国国籍。20世纪最重要的数学家之一，是现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，被后人誉为“计算机之父”和“博弈论之父”（见图1-9）。

1914年，冯·诺依曼早在布达佩斯卢瑟伦中学（Lutheran Gymnasium）学习时就被老师发现其数学方面的天赋，并鼓励他在数学方面发展。13岁起冯·诺依曼开始了严格的数学训练，17岁与费克特合著发表了第一篇论文。到1921年高中毕业的时候，他已经被公认为数学家了。

1925年，冯·诺依曼获得了苏黎世联邦理工大学化学工程学士学位，次年他在布达佩斯大学获得数学博士学位。他的论文《集合论的公理化》（The Axiomatization of Set Theory），是在大学一年级就开始研究的成果，这篇论文也被后人认为是他对计算机产生兴趣的萌芽。1926年获得博士学位之后，他接受了洛克菲勒研究员的职位。在接下来的3年里，他发表的论文和著作达25篇（部），其中包括1928年关于博弈论的论文，论文中利用极小极大定量（minimax theorem）证明了凸集（convex set）之间的鞍点（saddle point）存在优秀策略，这一结论适用于广泛的比赛；以及著作《量子力学的数学基础》（Mathematical Foundations of Quantum Mechanics），该书现在仍然在印刷销售。1927年，他被柏林大学聘为讲师（或副教授），1929年，转去汉堡大学（University of Hamburg）。

随着纳粹主义在欧洲兴起，德国的政治、经济、学术环境都出现了严重的问题。此时，美国普林斯顿大学发来了访问讲师的职位，冯·诺依曼接受了邀请但仍然每年夏天回德国上课。直到1933年，他获得了美国高等研究院的教授职位。纳粹开始清洗德国大学的犹太裔教授，冯·诺依曼辞去了他在柏林的所有职务。1937年，冯·诺依曼加入了美国国籍，之后还应聘了军队的职务。在此期间，他虽经历了许多人生波折，但仍坚持自己的研究。

20世纪30年代中期，冯·诺依曼大胆提出抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还提出预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构，所以冯·诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

冯·诺依曼也为计算机工程的发展作出了重要贡献。计算机的逻辑图式、数据存储、加工速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计，都深深受到冯·诺依曼思想的影响。冯·诺依曼不仅参与了电子计算机ENIAC的研制，并且还在普林斯顿高等研究院亲自督造了一台计算机。

冯·诺依曼在数学方面也有重要贡献。速度超过人工计算千万倍的电子计算机，不仅极大地推动了数值分析的进展，而且还在数学分析的基本方面，刺激着崭新方法的出现。其中，由冯·诺依曼等制定的使用随机数处理确定性数学问题的蒙特卡罗法的蓬勃发展，就是突出的实例。

冯·诺依曼的计算机理论促使数学家的研究结出了硕果，也最终推动着人类进入了信息时代，使得人工智能之梦成为可能。