1944年夏天,美國阿伯丁火車站的站臺上,一位身穿軍裝的中尉正在等車。
他叫赫爾曼·戈德斯坦,當時正在參與美軍的彈道計算項目。
兩人閑聊了幾句,戈德斯坦提到他們正在研制一臺叫ENIAC的電子計算機,用來計算火炮彈道。
那個男人聽完眼睛一亮,當場就問能不能去看看這臺機器。
![]()
戈德斯坦后來回憶說,他當時并不知道對方是誰,只覺得這個人問的問題特別專業,每一句都問到點子上。
等他后來搞清楚對方身份的時候,整個人都驚呆了。
這個在火車站偶遇的男人,就是約翰·馮·諾依曼。
今天幾乎所有人都在用他設計的計算機架構,手機、電腦、服務器,沒有一個例外。
![]()
1903年12月28日,馮·諾依曼出生在匈牙利布達佩斯一個富裕的猶太家庭。
他的父親是當地有名的銀行家,家里條件很好,給他請了各個學科的私人教師。
這個孩子從小就展現出嚇人的天賦。
6歲那年,他就能心算八位數的除法,還能用古希臘語和父親開玩笑。
8歲的時候,他已經自學完了微積分。
家里來客人的時候,大人們經常拿電話簿考他,隨便翻一頁讓他看幾秒鐘,他就能把那一頁的人名、電話號碼全背下來,一字不差。
![]()
10歲那年,他通讀了48卷的世界通史,還能跟大人分析各個歷史戰役的軍事策略。
他讀中學的時候,數學老師發現按正常進度教他完全是浪費時間,就給布達佩斯大學的教授寫信,讓專業數學家來給他單獨上課。
15歲那年,他跟著當時匈牙利最有名的數學家賽格學高等微積分,第一次見面結束后,賽格回到家跟妻子說,這個孩子的天賦讓他震驚。
那個年代的布達佩斯教育系統出了一大批天才,后來拿諾貝爾獎的物理學家維格納,就是馮·諾依曼的中學同學,比他高一年級。
![]()
1921年,18歲的馮·諾依曼進入布達佩斯大學讀數學。
但他沒有老老實實待在學校上課,而是同時在三所頂尖大學注冊。
他在布達佩斯大學掛著數學的學籍,大部分時間卻跑到柏林大學聽課,假期還去蘇黎世聯邦理工學化學工程。
他父親覺得純數學不賺錢,堅持讓他學個實用的專業,他就兩邊都不耽誤。
別人花四五年才能拿到一個學位,他用同樣的時間拿了三個。
1925年,他拿到蘇黎世聯邦理工的化學工程學位。1926年,22歲的他拿到了布達佩斯大學的數學博士學位。
![]()
畢業之后他去了德國哥廷根大學,跟著當時數學界的泰斗希爾伯特做研究。
在那里,他把量子力學整個用數學語言重新寫了一遍,29歲那年出版了《量子力學的數學基礎》,這本書到今天還是物理專業的經典教材。
1930年,普林斯頓大學向他發出邀請,他收拾行李去了美國。
三年后,普林斯頓高等研究院成立,他成為最初的六位終身教授之一,當時他還不到30歲,是院里最年輕的教授。
另外五位教授里,就包括愛因斯坦。
![]()
第二次世界大戰爆發之后,馮·諾依曼的人生軌跡徹底轉向了應用科學。
他先是幫英國軍方研究炮彈沖擊波和炸藥的問題,后來被奧本海默邀請,加入了曼哈頓計劃,去了洛斯阿拉莫斯實驗室。
那個實驗室里聚集了全世界最聰明的一批物理學家,個個心高氣傲,誰也不服誰,項目推進得很費勁。
馮·諾依曼去了之后,不參與爭論,也不站隊,只做一件事,就是把那些看起來根本算不出來的難題,拆成一個一個能解的小方程,再分給合適的人去做。
原子彈研制最關鍵的難題是內爆設計,怎么讓炸藥均勻地壓縮核材料,觸發鏈式反應。
![]()
這個問題涉及極其復雜的流體動力學計算,當時的機械計算器算得特別慢,根本趕不上進度。
馮·諾依曼心算的速度比機器還快,經常是計算器還在嗡嗡轉,他已經把答案報出來了。
實驗室的人給他起了個外號,叫人肉超級計算機。
也是在這個時期,他和數學家烏拉姆一起發明了蒙特卡洛方法,用隨機抽樣的方式來計算中子擴散的問題。這個方法后來成了核物理、金融工程、天氣預報等無數領域的基礎工具。
就是在算彈道的過程中,馮·諾依曼意識到,當時的計算機效率太低了,每換一個任務就要重新接線,太麻煩。
![]()
1944年那次火車站偶遇之后,他正式加入了ENIAC項目的后續研發。
1945年,他一個人寫了一份101頁的報告,叫《關于離散變量自動電子計算機的草案》,后人簡稱EDVAC報告。
這份報告里提出了一個革命性的想法,就是把程序和數據存在同一個存儲器里,機器自己讀取指令來運行,不用每次都手動改線路。
他還把計算機拆成了五個部分,運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備,并且建議用二進制而不是十進制來做運算。
這就是后來大名鼎鼎的馮·諾依曼架構。從那以后,所有的通用計算機都是按照這個框架造的。
![]()
七十多年過去了,電腦更新了一代又一代,手機性能翻了上萬倍,但底層的基本架構還是他當年畫的那張圖。
后來他在普林斯頓高等研究院主導造了一臺叫IAS的計算機,1952年完工,這臺機器成了后來IBM第一代商用計算機的原型。
此外,他還是人工智能領域最早的開拓者之一。
早在1948年,計算機還沒幾個人見過的時候,他就在加州理工的一個研討會上做了一場演講,題目叫《自動機的一般和邏輯理論》。
他在里面提出了自我復制自動機的概念,還討論了元胞自動機怎么從簡單規則演化出復雜系統。
![]()
這些想法,比后來的人工智能研究早了好幾十年。
他晚年一直在寫一本書,叫《計算機與人腦》,想把生物的神經系統和計算機的運算系統放在一起比較。
他甚至估算出了人腦每秒的信息處理速度,大概是10的16次方次運算,這個數字到今天還被神經科學領域引用。
可惜這本書沒寫完,他就病倒了。
1957年2月8日,馮·諾依曼在沃爾特·里德醫院去世,年僅53歲。
![]()
他去世之后,未完成的手稿在1958年出版,書的最后部分討論的是神經網絡的自主學習問題,正是今天大語言模型研究的核心方向。
馮·諾依曼去世已經快70年了,但我們今天的生活依然處處都是他留下的痕跡。
你手里刷視頻的手機,公司里跑數據的服務器,經濟學家用的博弈模型,甚至現在火遍全球的人工智能,追根溯源,都能回到這個匈牙利神童當年寫下的那些公式和草圖。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.