John von Neumann, historia prawdziwa

Transkrypt

1 John von Neumann, historia prawdziwa Młody człowieku, w matematyce nie ma nic do zrozumienia, trzeba się po prostu przyzwyczajać. Dawid Lamperski

2 John von Neumann

3 John von Neumann urodził się 28 grudnia 1903 w Budapeszcie jako margittai Neumann János Lajos, w czasie pobytu w Niemczech nazywał się Johann von Neumann, dziś znany jest jednak przede wszystkim pod swym amerykańskim imieniem: John. János Neumann pochodził z bankierskiej rodziny żydowskiej. Już jako dziecko odznaczał się niezwykłą inteligencją. Jako sześciolatek potrafił np. z dużą prędkością dzielić w pamięci ośmiocyfrowe liczby. Posiadał fotograficzną pamięć, która pozwalała mu po krótkim spojrzeniu na stronę książki, cytować dokładnie jej zawartość. Uczęszczał wraz z rok starszym Eugene Wignerem do Budapesti Evangélikus Gimnázium. Nauczycielem matematyki obu był László Rátz. János był wybitnie zdolnym uczniem i błyszczał swymi matematycznymi osiągnięciami, swój pierwszy artykuł matematyczny opublikował w wieku 17 lat. Po uzyskaniu matury studiował na kilku europejskich uniwersytetach (ETH Zürich, Uniwersytety: Budapeszt, Getynga, Hamburg, Berlin). W latach był najmłodszym docentem na uniwersytecie Humboldta w Berlinie. Jesienią 1929 został zaproszony przez Oswalda Veblena do Princeton New Jersey, dokąd w 1930 wyjechał i rozpoczął pracę naukową na Uniwersytecie Princeton. Od 1933 objął profesurę matematyki na nowo założonym, elitarnym Institute for Advanced Study. Innym znanym wykładowcą tego instytutu był Albert Einstein. John von Neumann wniósł znaczący wkład do szeregu dziedzin matematyki m.in. logiki matematycznej, teorii mnogości, analizy matematycznej, udowodnił twierdzenie min-max. W 1944 napisał razem z Oskarem Morgensternem The Theory of Games and Economic Behavior stając się twórcą teorii gier. Von Neumann był też autorem pierwszej, matematycznie przemyślanej książki z mechaniki kwantowej (Przestrzeń Hilberta, definicja entropii). Oprócz tego był jednym z pionierów informatyki. Od 1943 uczestniczył również w projekcie Manhattan, w ramach którego zbudowano pierwszy efektywnie funkcjonujący reaktor atomowy oraz pierwszą bombę atomową. Z tego czasu pochodzą takie odkrycia jak powstanie pierwszej metody numerycznej rozwiązania hiperbolicznych równań różniczkowych cząstkowych i rozwój architektury komputerowej zwanej architekturą Von Neumanna, która została opisana w 1945 w książce "First Draft of a Report on the EDVAC". W 1956 otrzymał nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego za wkład do nauki o meteorologii i rozwój szybkich komputerów elektronicznych do zastosowań meteorologicznych i kierownictwo w stworzeniu grupy naukowej, która opracowała pierwszą numeryczną prognozę pogody. Oprócz pracy naukowej von Neumann był też aktywny politycznie. Przed zrzuceniem bomby atomowej na Japonię należał do Target Committee, który współdecydował o wyborze celu bomb. Von Neuman proponował zrzucenie bomby na Kioto miasto to jest dla Japończyków ważnym centrum religijnym. Brał też udział w projektach rakiet balistycznych oraz w projekcie budowy bomby wodorowej. Profesor John von Neumann był prywatnie wesołym, lubiącym towarzystwo człowiekiem. Był dwukrotnie żonaty (Mariette Kovesi i Klara Dan), miał jedną córkę (Marina). W jego domu w Princeton odbywały się słynne Princeton-Parties, które znane były z dużej ilości pitego tam alkoholu. Von Neumann zmarł 8 lutego 1957 po przewlekłej, pełnej cierpień chorobie w "Walter Reed Hospital" na raka. Na łożu śmierci przyjął katolicyzm.

4 Architektura von Neumanna Rodzaj architektury komputera, przedstawionej po raz pierwszy w 1945 roku przez Johna von Neumanna stworzonej wspólnie z Johnem W. Mauchly'ym i Johnem Presper Eckertem. Polega na ścisłym podziale komputera na trzy podstawowe części: * procesor (w ramach którego wydzielona bywa część sterująca oraz część arytmetyczno-logiczna) * pamięć komputera (zawierająca dane i sam program) * urządzenia wejścia/wyjścia System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturę von Neumanna powinien: * mieć skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów * mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych * dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla procesora * informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze. Podane warunki pozwalają przełączać system komputerowy z wykonania jednego zadania (programu) na inne bez fizycznej ingerencji w strukturę systemu, a tym samym gwarantują jego uniwersalność. System komputerowy von Neumanna nie posiada oddzielnych pamięci do przechowywania danych i instrukcji. Instrukcje jak i dane są zakodowane w postaci liczb. Bez analizy programu trudno jest określić czy dany obszar pamięci zawiera dane czy instrukcje. Wykonywany program może się sam modyfikować traktując obszar instrukcji jako dane, a po przetworzeniu tych instrukcji - danych - zacząć je wykonywać. Model komputera wykorzystującego architekturę von Neumanna jest często nazywany przykładową maszyną cyfrową (PMC).

5 Manhattan Engineering District Manhattan Engineering District (MED) szerzej znany pod nazwą skróconą Manhattan Project (Projekt Manhattan) amerykański program naukowobadawczy i konstrukcyjny zmierzający do konstrukcji i produkcji bomby atomowej. Program zapoczątkowany został w 1942 roku na polecenie prezydenta F. D. Roosevelta, wykorzystano w nim jednak rezultaty przedwojennych amerykańskich prac zmierzających do wykorzystania energii jądrowej dla napędu okrętów, w tym metodę separacji izotopu U235. Badania prowadzono w 3 ośrodkach: w Columbia University w Nowym Jorku, uniwersytecie w Chicago i uniwersytecie kalifornijskim. Konstrukcję bomby opracowano w Los Alamos National Laboratory. Program miał też swoją część zmierzająca do opracowania sposobów niedestrukcyjnego użycia energii atomowej, dzięki czemu opracowano konstrukcje i wyprodukowano pierwsze reaktory jądrowe.

6 Los Alamos Los Alamos, miasto w USA, w północnej części stanu Nowy Meksyk, w Górach Skalistych, na wyżynie Pajarito, na wysokości 2225 m n.p.m. w odległości 56 km od Santa Fe oraz 149 km od Albuquerque. Około 18 tys. mieszkańców (2003).

7 Los Alamos National Laboratory Los Alamos National Laboratory to laboratorium naukowe położone w pobliżu miasteczka Los Alamos w amerykańskim stanie Nowy Meksyk. Organizacyjnie podlega Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych. Powstało w 1942 jako ośrodek badań jądrowych, w ramach realizacji Projektu Manhattan. Podczas II wojny światowej prowadzono w nim pod kierunkiem Jacoba Roberta Oppenheimera prace nad konstrukcją amerykańskiej bomby atomowej, zaś po II wojnie światowej nad konstrukcją bomb wodorowych. Obecnie ośrodek prowadzi badania nad wieloma dziedzinami nauki, między innymi nad wykorzystaniem energii słonecznej i jądrowej do celów pokojowych. Jego rola w badaniach nad bronią nuklearną skupia się głównie na przeprowadzaniu komputerowych symulacji wybuchów jądrowych.

8 Osoby biorące udział w projekcie

9 Kalendarium John von Neumann przychodzi na świat 28 grudnia w Budapeszcie (obecne Węgry) jako najstarszy z trójki dzieci. Ojciec był bankierem mały Johnny przejawia niebywałe zdolności matematyczne - jest w stanie mnożyć w pamięci 8 cyfrowe liczby!!! ośmioletni John opanował już rachunek różniczkowy jest w stanie uprawiać matematykę na poziomie ponadlicealnym studiuje chemię najpierw w Berlinie, potem w Zurychu otrzymał tytuł bakałarza w dziedzinie inżynierii chemicznej otrzymał tytuł doktora nauk matematycznych na Uniwersytecie w Budapeszcie rozpoczyna pracę na wydziale matematyki Uniwersytetu Berlińskiego Theory of Parlor Games - znana książka z teorii gier przybywa do najsłynniejszego ośrodka naukowego (m.im Einstein, Godel, Oppenheimer) na świecie - Princeton w USA zostaje tam profesorem opublikował książkę Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik (Matematyczne podstawy mechaniki kwantowej), rozwijając aparat przestrzeni Hilberta w zastosowaniu do mechaniki kwantowej. W tym samym czasie publikuje wiele artykułów z logiki, teorii operatorów, algebry zostaje profesorem stałym utworzonego wówczas Instytutu Studiów Zaawansowanych - przez wielu uważanych za odpowiednik starożytnej Akademii Platońskiej - więcej o niej w \"W jedności siła\" zostaje członkiem Amerykańskiej Akademii Nauk, dostaje obywatelstwo USA, powstają słynne artukuły z zakresu ekonomii przenosi się do tejnego ośrodka wojskowego w Los Alamos. Opowiada się za zrzuceniem bomby atomowej na japońskie miasta początek pracy nad ENIAC - pierwszym komputerem..., wraz z Morgensternem publikuje najsłynniejszą książkę - Theory of Games and Economic Behavior (Teoria gier i zachowania ekonomicznego), kładąc tym samym podwaliny pod rozwój teorii gier opublikował książkę: "First Draft of a Report on the EDVAC", opisującą architekturę Von Neumanna wraca do Instytu Studiów Zaawansowanych budowy kolejnych projektów komputerów (niektóre wykorzystało IBM) wykrycie raka trzustki umiera 8 lutego w Waszyngtonie

10 EDVAC Electronic Discrete Variable Automatic Computer. Maszyna zbudowana według pomysłu von Neumanna w kwietniu 1952 w Moore School of Engineering przy Uniwersytecie Pensylwanii na potrzeby armii USA. Stworzyli ją John Mauchly i J. Presper Eckert. Zainstalowana w Ballistic Research Laboratories w Aberdeen (stan Maryland) w roku 1949 kosztem ok dolarów (przy budżecie pięciokrotnie mniejszym). Zajmowała ponad 111 metrów kwadratowych powierzchni, zawierała ok lamp i diod. Częstotliwość zegara 996,75 khz. Pamięć operacyjna ultradźwiękowa z rtęciową rurą opóźniającą na 1000 słów (to rozwiązanie zastosowano później w polskiej maszynie XYZ); wejście/wyjście z zastosowaniem taśmy perforowanej i kart dziurkowanych systemu IBM; do kontroli sterowania używano zwykłego oscyloskopu; w roku 1953 dodano do maszyny pamięć zewnętrzną w postaci bębna magnetycznego. Zapotrzebowanie na moc 56 kilowatów. Maszyna osiągnęła użyteczność obliczeniową już w roku 1951, pracowała do grudnia roku 1962.