人物簡(jiǎn)介

馮·諾依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日），原籍匈牙利，布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士。 20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一，被后人稱為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。

先后執(zhí)教于柏林大學(xué)和漢堡大學(xué)，1930年前往美國，后入美國籍。歷任普林斯頓大學(xué)、普林斯頓高級(jí)研究所教授，美國原子能委員會(huì)會(huì)員。美國全國科學(xué)院院士。早期以算子理論、共振論、量子理論、集合論等方面的研究聞名，開創(chuàng)了馮·諾依曼代數(shù)。第二次世界大戰(zhàn)期間為第一顆原子彈的研制作出了貢獻(xiàn)。為研制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)提供了基礎(chǔ)性的方案。1944年與摩根斯特恩（Oskar Morgenstern）合著《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》，是博弈論學(xué)科的奠基性著作。晚年，研究自動(dòng)機(jī)理論，著有對(duì)人腦和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確分析的著作《計(jì)算機(jī)與人腦》。

主要著作有《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》（1926）、《計(jì)算機(jī)與人腦》（1958）、《經(jīng)典力學(xué)的算子方法》、《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》（1944）、《連續(xù)幾何》（1960）等。

主要作品

《經(jīng)典力學(xué)的算子方法》

《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》（1932年）

馮·諾依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《計(jì)算機(jī)與人腦》為名出版。他的主要著作收集在六卷《馮·諾依曼全集》中，1961年出版。

另外，馮·諾依曼40年代出版的著作《博弈論和經(jīng)濟(jì)行為》（與摩根斯頓合著），使他在經(jīng)濟(jì)學(xué)和決策科學(xué)領(lǐng)域豎起了一塊豐碑。他被經(jīng)濟(jì)學(xué)家公認(rèn)為博弈論之父。當(dāng)時(shí)年輕的約翰·納什在普林斯頓求學(xué)期間開始研究發(fā)展這一領(lǐng)域，并在1994年憑借對(duì)博弈論的突出貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。

《程序內(nèi)存》是諾伊曼的另一杰作。通過對(duì)ENIAC的考察，諾伊曼敏銳地抓住了它的最大弱點(diǎn)－－沒有真正的存儲(chǔ)器。ENIAC只在20個(gè)暫存器，它的程序是外插型的，指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的其他電路中。這樣，解題之前，必需先想好所需的全部指令，通過手工把相應(yīng)的電路聯(lián)通。這種準(zhǔn)備工作要花幾小時(shí)甚至幾天時(shí)間，而計(jì)算本身只需幾分鐘。計(jì)算的高速與程序的手工存在著很大的矛盾。

針對(duì)這個(gè)問題，諾伊曼提出了程序內(nèi)存的思想：把運(yùn)算程序存在機(jī)器的存儲(chǔ)器中，程序設(shè)計(jì)員只需要在存儲(chǔ)器中尋找運(yùn)算指令，機(jī)器就會(huì)自行計(jì)算，這樣，就不必每個(gè)問題都重新編程，從而大大加快了運(yùn)算進(jìn)程。這一思想標(biāo)志著自動(dòng)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的成熟，已成為電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本原則。

1946年7，8月間，馮·諾依曼和戈?duì)柕滤雇?、勃克斯在ENIAC方案的基礎(chǔ)上，為普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究所研制IAS計(jì)算機(jī)時(shí)，又提出了一個(gè)更加完善的設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)初探》．以上兩份既有理論又有具體設(shè)計(jì)的文件，首次在全世界掀起了一股“計(jì)算機(jī)熱”，它們的綜合設(shè)計(jì)思想，便是著名的“馮·諾依曼機(jī)”，其中心就是有存儲(chǔ)程序原則--指令和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)（存儲(chǔ)機(jī)）。這個(gè)概念被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑”。它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開始，指導(dǎo)著以后的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。自然一切事物總是在發(fā)展著的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，今天人們又認(rèn)識(shí)到“馮·諾依曼機(jī)”的不足，它妨礙著計(jì)算機(jī)速度的進(jìn)一步提高，而提出了“非馮·諾依曼機(jī)”的設(shè)想。

馮·諾依曼還積極參與了推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)的工作，對(duì)如何編制程序及搞數(shù)值計(jì)算都作出了杰出的貢獻(xiàn)。馮·諾依曼于1937年獲美國數(shù)學(xué)會(huì)的波策獎(jiǎng)；1938年獲得博謝紀(jì)念獎(jiǎng)；1947年獲美國總統(tǒng)的功勛獎(jiǎng)?wù)?、美國海軍?yōu)秀公民服務(wù)獎(jiǎng)；1956年獲美國總統(tǒng)的自由獎(jiǎng)?wù)潞唾M(fèi)米獎(jiǎng)。

貢獻(xiàn)影響

馮·諾伊曼是二十世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)方面都有杰出的貢獻(xiàn)。他的工作大致可以分為兩個(gè)時(shí)期：1940年以前，主要是純粹數(shù)學(xué)的研究：在數(shù)理邏輯方面提出簡(jiǎn)單而明確的序數(shù)理論，并對(duì)集合論進(jìn)行新的公理化，其中明確區(qū)別集合與類；其后，他研究希爾伯特空間上線性自伴算子譜理論，從而為量子力學(xué)打下數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；1930年起，他證明平均遍歷定理開拓了遍歷理論的新領(lǐng)域；1933年，他運(yùn)用緊致群解決了希爾伯特第五問題；此外，他還在測(cè)度論、格論和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)；從1936～1943年，他和默里合作，創(chuàng)造了算子環(huán)理論，即所謂的馮·諾伊曼代數(shù)。

1940年以后，馮·諾伊曼轉(zhuǎn)向應(yīng)用數(shù)學(xué)。如果說他的純粹數(shù)學(xué)成就屬于數(shù)學(xué)界，那么他在力學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)值分析和電子計(jì)算機(jī)方面的工作則屬于全人類。第二次世界大戰(zhàn)開始，馮·諾伊曼因戰(zhàn)事的需要研究可壓縮氣體運(yùn)動(dòng)，建立沖擊波理論和湍流理論，發(fā)展了流體力學(xué)；從1942年起，他同莫根施特恩合作，寫作《博弈論和經(jīng)濟(jì)行為》一書，這是博弈論（又稱對(duì)策論）中的經(jīng)典著作，使他成為數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)的奠基人之一。

馮·諾伊曼對(duì)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）的設(shè)計(jì)提出過建議，1945年3月他在共同討論的基礎(chǔ)上起草了一個(gè)全新的“存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”--EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer的縮寫）。這對(duì)后來計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)有決定性的影響，特別是確定計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用存儲(chǔ)程序以及二進(jìn)制編碼等，至今仍為電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者所遵循。

1946年，馮·諾依曼開始研究程序編制問題，他是現(xiàn)代數(shù)值分析——計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一，他首先研究線性代數(shù)和算術(shù)的數(shù)值計(jì)算，后來著重研究非線性微分方程的離散化以及穩(wěn)定問題，并給出誤差的估計(jì)。他協(xié)助發(fā)展了一些算法，特別是蒙特卡羅方法。

40年代末，他開始研究自動(dòng)機(jī)理論，研究一般邏輯理論以及自復(fù)制系統(tǒng)。在生命的最后時(shí)刻他深入比較天然自動(dòng)機(jī)與人工自動(dòng)機(jī)。他逝世后其未完成的手稿在1958年以《計(jì)算機(jī)與人腦》為名出版。

馮·諾伊曼的主要著作收集在《馮·諾伊曼全集》（6卷，1961）中。

無論在純粹數(shù)學(xué)還是在應(yīng)用數(shù)學(xué)研究方面，馮·諾依曼都顯示了卓越的才能，取得了眾多影響深遠(yuǎn)的重大成果。不斷變換研究主題，常常在幾種學(xué)科交叉滲透中獲得成就是他的特色。

簡(jiǎn)單來說他的精髓貢獻(xiàn)是兩點(diǎn)：2進(jìn)制思想與程序內(nèi)存思想。

回顧20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的輝煌發(fā)展時(shí)，不能不提及20世紀(jì)最杰出的數(shù)學(xué)家之一的馮·諾依曼。眾所周知，1946年發(fā)明的電子計(jì)算機(jī)，大大促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大大促進(jìn)了社會(huì)生活的進(jìn)步。鑒于馮·諾依曼在發(fā)明電子計(jì)算機(jī)中所起到關(guān)鍵性作用，他被西方人譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”。而在經(jīng)濟(jì)學(xué)方面，他也有突破性成就，被譽(yù)為“博弈論之父”。在物理領(lǐng)域，馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》已經(jīng)被證明對(duì)原子物理學(xué)的發(fā)展有極其重要的價(jià)值。在化學(xué)方面也有相當(dāng)?shù)脑煸劊@蘇黎世高等技術(shù)學(xué)院化學(xué)系大學(xué)學(xué)位。與同為猶太人的哈耶克一樣，他無愧是上世紀(jì)最偉大的全才之一。

馮·諾依曼在數(shù)學(xué)的諸多領(lǐng)域都進(jìn)行了開創(chuàng)性工作，并作出了重大貢獻(xiàn)。在第二次世界大戰(zhàn)前，他主要從事算子理論、集合論等方面的研究。1923年關(guān)于集合論中超限序數(shù)的論文，顯示了馮·諾依曼處理集合論問題所特有的方式和風(fēng)格。他把集會(huì)論加以公理化，他的公理化體系奠定了公理集合論的基礎(chǔ)。他從公理出發(fā)，用代數(shù)方法導(dǎo)出了集合論中許多重要概念、基本運(yùn)算、重要定理等。特別在1925年的一篇論文中，馮·諾依曼就指出了任何一種公理化系統(tǒng)中都存在著無法判定的命題。

1933年，馮·諾依曼解決了希爾伯特第5問題，即證明了局部歐幾里得緊群是李群。1934年他又把緊群理論與波爾的殆周期函數(shù)理論統(tǒng)一起來。他還對(duì)一般拓?fù)淙旱慕Y(jié)構(gòu)有深刻的認(rèn)識(shí)，弄清了它的代數(shù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與實(shí)數(shù)是一致的。他對(duì)算子代數(shù)進(jìn)行了開創(chuàng)性工作，并奠定了它的理論基礎(chǔ)，從而建立了算子代數(shù)這門新的數(shù)學(xué)分支。這個(gè)分支在當(dāng)代的有關(guān)數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中均稱為馮·諾依曼代數(shù)。這是有限維空間中矩陣代數(shù)的自然推廣。馮·諾依曼還創(chuàng)立了博弈論這一現(xiàn)代數(shù)學(xué)的又一重要分支。1944年發(fā)表了奠基性的重要論文《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》。論文中包含博弈論的純粹數(shù)學(xué)形式的闡述以及對(duì)于實(shí)際博弈應(yīng)用的詳細(xì)說明。文中還包含了諸如統(tǒng)計(jì)理論等教學(xué)思想。馮·諾依曼在格論、連續(xù)幾何、理論物理、動(dòng)力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、氣象計(jì)算、原子能和經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域都作過重要的工作。

馮·諾依曼對(duì)人類的最大貢獻(xiàn)是對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值分析和經(jīng)濟(jì)學(xué)中的博弈論的開拓性工作。

一般認(rèn)為ENIAC機(jī)是世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，它是由美國科學(xué)家研制的，于1946年2月14日在費(fèi)城開始運(yùn)行。其實(shí)由湯米、費(fèi)勞爾斯等英國科學(xué)家研制的“科洛薩斯”計(jì)算機(jī)比ENIAC機(jī)問世早兩年多，于1944年1月10日在布萊奇利園區(qū)開始運(yùn)行。ENIAC機(jī)證明電子真空技術(shù)可以大大地提高計(jì)算技術(shù)，不過，ENIAC機(jī)本身存在兩大缺點(diǎn)：（1）沒有存儲(chǔ)器；（2）它用布線接板進(jìn)行控制，甚至要搭接幾天，計(jì)算速度也就被這一工作抵消了。ENIAC機(jī)研制組的莫克利和?？颂仫@然是感到了這一點(diǎn)，他們也想盡快著手研制另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以便改進(jìn)。

1944年，諾伊曼參加原子彈的研制工作，該工作涉及到極為困難的計(jì)算。在對(duì)原子核反應(yīng)過程的研究中，要對(duì)一個(gè)反應(yīng)的傳播做出“是”或“否”的回答。解決這一問題通常需要通過幾十億次的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯指令，盡管最終的數(shù)據(jù)并不要求十分精確，但所有的中間運(yùn)算過程均不可缺少，且要盡可能保持準(zhǔn)確。他所在的洛·斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室為此聘用了一百多名女計(jì)算員，利用臺(tái)式計(jì)算機(jī)從早到晚計(jì)算，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。無窮無盡的數(shù)字和邏輯指令如同沙漠一樣把人的智慧和精力吸盡。

被計(jì)算機(jī)所困擾的諾伊曼在一次極為偶然的機(jī)會(huì)中知道了ENIAC計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，從此他投身到計(jì)算機(jī)研制這一宏偉的事業(yè)中，建立了一生中最大的豐功偉績(jī)。

1944年夏的一天，正在火車站候車的諾伊曼巧遇戈?duì)査固?，并同他進(jìn)行了短暫的交談。當(dāng)時(shí)，戈?duì)査固故敲绹鴱椀缹?shí)驗(yàn)室的軍方負(fù)責(zé)人，他正參與ENIAC計(jì)算機(jī)的研制工作。在交談中，戈?duì)査固垢嬖V了諾伊曼有關(guān)ENIAC的研制情況。具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的諾伊曼為這一研制計(jì)劃所吸引，他意識(shí)到了這項(xiàng)工作的深遠(yuǎn)意義。

馮·諾依曼由ENIAC機(jī)研制組的戈?duì)柕滤雇⒅形窘榻B參加ENIAC機(jī)研制小組后，便帶領(lǐng)這批富有創(chuàng)新精神的年輕科技人員，向著更高的目標(biāo)進(jìn)軍。1945年，他們?cè)诠餐懻摰幕A(chǔ)上，發(fā)表了一個(gè)全新的“存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”--EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer的縮寫）。在這過程中，馮·諾依曼顯示出他雄厚的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)，充分發(fā)揮了他的顧問作用及探索問題和綜合分析的能力。諾伊曼以“關(guān)于EDVAC的報(bào)告草案”為題，起草了長(zhǎng)達(dá)101頁的總結(jié)報(bào)告。報(bào)告廣泛而具體地介紹了制造電子計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)的新思想。這份報(bào)告是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的文獻(xiàn)，它向世界宣告：電子計(jì)算機(jī)的時(shí)代開始了。

EDVAC方案明確奠定了新機(jī)器由五個(gè)部分組成，包括：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系。報(bào)告中，諾伊曼對(duì)EDVAC中的兩大設(shè)計(jì)思想作了進(jìn)一步的論證，為計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)樹立了一座里程碑。

設(shè)計(jì)思想之一是二進(jìn)制，他根據(jù)電子元件雙穩(wěn)工作的特點(diǎn)，建議在電子計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制。報(bào)告提到了二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)，并預(yù)言，二進(jìn)制的采用將大大簡(jiǎn)化機(jī)器的邏輯線路。

計(jì)算機(jī)基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制，它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。

實(shí)踐證明了諾伊曼預(yù)言的正確性。如今，邏輯代數(shù)的應(yīng)用已成為設(shè)計(jì)電子計(jì)算機(jī)的重要手段，在EDVAC中采用的主要邏輯線路也一直沿用著，只是對(duì)實(shí)現(xiàn)邏輯線路的工程方法和邏輯電路的分析方法作了改進(jìn)。

人物評(píng)價(jià)

認(rèn)知能力

Hans Bethe（諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獲得者）：I have sometimes wondered whether a brain like von Neumann's does not indicate a species superior to that of man. （我有時(shí)在思考馮諾伊曼這樣的大腦是否暗示著存在比人類更高級(jí)的生物物種。）

David Blackwell：He was a really remarkable man.He listened to me talk about this rather obscure subject and in ten minutes he knew more about it than I did.He was extremely quick. （他是個(gè)出類拔萃的人，我給他大概地講了一下我最近研究的課題，在十分鐘之后他已經(jīng)比我知道的更多了。他的思維真的是異常的敏捷。）

George Pólya：The only student of mine I was ever intimidated by. He was so quick.There was a seminar for advanced students in Zürich that I was teaching and von Neumann was in the class. I came to a certain theorem, and I said it is not proved and it may be difficult. Von Neumann didn't say anything but after five minutes he raised his hand. When I called on him he went to the blackboard and proceeded to write down the proof.After that I was afraid of von Neumann. ?（他是唯一的令我感到自己的教師地位受到威脅的學(xué)生，他實(shí)在是太敏銳了.有一次我在蘇黎世為研究生們作演講，當(dāng)時(shí)馮諾依曼也在聽課，我提出了一個(gè)懸而未決的問題，過了5分鐘馮諾依曼舉起了手，當(dāng)我叫他的時(shí)候他徑直走到了講臺(tái)前，寫下了此問題的證明，自此之后我對(duì)馮諾依曼感到畏懼。）

Eugene Wigner（諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者）：他很有幽默感，因他這種講故事和笑話的能力很受人即使是陌生人的喜愛，他可以在必要的時(shí)候變得簡(jiǎn)單快樂，但絕不輕浮愚蠢。馮諾依曼這種非凡的大腦需要理解大部分像我們一樣的人不想去理解的甚至不奢求理解的東西。這個(gè)事實(shí)影響了馮諾依曼的道德判斷，只有在科學(xué)上的錯(cuò)誤和不和諧的地方會(huì)讓他感到憤怒或者遺憾，在任何人犯了科學(xué)上面的錯(cuò)誤時(shí)，他都會(huì)毫不猶豫地糾正別人的錯(cuò)誤。

Herman Goldstine：他的一個(gè)非凡的能力就是絕對(duì)精準(zhǔn)的記憶力，據(jù)我所知，馮諾依曼有能力看過一本書或者一篇文章后一字不錯(cuò)地背誦出來，更甚，他同樣能夠在多年以后不帶絲毫猶豫地做到。他還可以將其實(shí)時(shí)翻譯成英文背誦出來，而且速度絲毫不減。有一次我為了測(cè)試他的能力，問他《雙城記》是怎么開頭的，片刻，他開始背誦第一章節(jié)，直到可能10或者15分鐘后我讓他停下來。

成就評(píng)價(jià)

Miklós Rédei：It seems fair to say that if the influence of a scientist is interpreted broadly enough to include impact on fields beyond science proper, then John von Neumann was probably the most influential mathematician who ever lived. [4] ?（如果論誰是在科學(xué)領(lǐng)域之間因?yàn)閿?shù)學(xué)工作而輾轉(zhuǎn)，而每做一份工作都能在其領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)學(xué)并產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響的，馮諾依曼可以說是有史以來最具有影響力的數(shù)學(xué)家。）

Glimm：he is regarded as one of the giants of modern mathematics. [4] ?（他被普遍認(rèn)為是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一位巨人。）

Jean Dieudonné：the last of the great mathematician.（最后一位杰出數(shù)學(xué)家。）

Peter Lax：20世紀(jì)最具科學(xué)頭腦的人。