Max, el padre de Von Neumann, era joven, prometedor y afable. Con diligencia, ingenio y buena gestión, fue uno de los banqueros de Budapest en su juventud. La madre de Von Neumann era una mujer amable, virtuosa, gentil y bien educada.
Von Neumann mostró talentos en matemáticas y memoria desde temprana edad. Desde pequeño, von Neumann tuvo el don de no olvidar nunca nada. A los seis años ya podía bromear con su padre en griego. A los seis años podía dividir mentalmente ocho números y a los ocho dominaba el cálculo. A la edad de diez años, pasó varios meses leyendo una historia del mundo de 48 volúmenes y pudo comparar el momento actual con un momento determinado de la historia y discutir sus teorías militares y estrategias políticas. A la edad de doce años comprendió la esencia de la famosa obra de Bohr "Teoría de las funciones".
La esencia del cálculo es el análisis matemático de infinitesimales. La humanidad ha explorado durante mucho tiempo lo finito y lo infinito y su relación. El descubrimiento del cálculo por Newton Leibniz en el siglo XVII fue un gran y apasionante logro en la exploración humana del infinito. Ha sido un contenido de enseñanza en colegios y universidades durante 300 años. Con el desarrollo de los tiempos, el cálculo cambia constantemente de forma, sus conceptos se han vuelto precisos, su teoría básica se ha vuelto sólida e incluso hay muchas expresiones concisas y apropiadas. Pero en cualquier caso, es raro que un niño de ocho años entienda cálculo. Aunque los rumores anteriores no son creíbles, la inteligencia de von Neumann es extraordinaria, opinión unánime de quienes lo conocen.
En el verano de 1914, John ingresó a la clase de preparación universitaria. El 28 de julio de 2008, Austria-Hungría declaró la guerra a Serbia, marcando el comienzo de la Primera Guerra Mundial. Debido a años de guerra y disturbios, la familia von Neumann abandonó Hungría y regresó a Budapest. Por supuesto, sus estudios también se verán afectados. Pero en el examen de graduación, von Neumann todavía se ubicó entre los mejores (a excepción de educación física y escritura, ambos obtuvieron A).
Cuando von Neumann aprobó el examen de "madurez" en 1921, ya era considerado un matemático. Su primer artículo lo escribió junto con Fichte cuando aún no tenía 18 años. Max encontró a alguien que disuadió a von Neumann, de 17 años, de estudiar matemáticas por motivos económicos. Posteriormente, padre e hijo llegaron a un acuerdo y von Neumann se fue a estudiar química.
Durante los siguientes cuatro años, von Neumann estuvo matriculado como estudiante en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Budapest, pero no asistió a clases. Simplemente hizo el examen a tiempo todos los años y obtuvo una A. Al mismo tiempo, von Neumann ingresó en la Universidad de Berlín (1921) y en 1923 estudió química en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich. Se licenció en química en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich de 1964 a 1926. También obtuvo un doctorado en matemáticas de la Universidad de Budapest al regresar a la Universidad al final de cada semestre y aprobar los exámenes del curso.
El método de aprendizaje de Von Neumann de no asistir a clases sino realizar exámenes era muy especial en aquella época y completamente irregular en toda Europa. Pero este enfoque irregular del aprendizaje encajaba perfectamente con von Neumann.
Mientras estaba en Zurich, von Neumann solía utilizar su tiempo libre para estudiar matemáticas, escribir artículos y mantener correspondencia con matemáticos. Durante este período, von Neumann fue influenciado por Hilbert y sus alumnos Schmidt y Weyl y comenzó a estudiar lógica matemática. Weill y Boyar también se encontraban entonces en Zúrich y él estaba en contacto con ellos. Una vez, cuando Val estuvo ausente por un corto tiempo de Zurich, von Neumann tomó su lugar. Con sabiduría y cultivo único, von Neumann está prosperando. Cuando terminó sus días escolares, estaba a la vanguardia en matemáticas, física y química.
En la primavera de 1926, von Neumann fue a la Universidad de Göttingen como asistente de Hilbert. De 1927 a 1929, von Neumann fue profesor a tiempo parcial en la Universidad de Berlín, durante el cual publicó artículos sobre teoría de conjuntos, álgebra y teoría cuántica. Del 65438 al 0927, von Neumann fue a Lviv, Polonia, para asistir al Congreso de Matemáticos. En aquella época ya era conocido por sus trabajos sobre fundamentos matemáticos y teoría de conjuntos.
Del 65438 al 0929, von Neumann fue transferido como profesor a tiempo parcial en la Universidad de Hamburgo. En 1930 viajó por primera vez a los Estados Unidos y se convirtió en profesor invitado en la Universidad de Princeton. Estados Unidos, que es bueno reuniendo talentos, rápidamente contrató a von Neumann como profesor visitante.
Von Neumann calculó una vez que en las universidades alemanas casi no había vacantes que esperar. Según su razonamiento habitual, en tres años se nombran tres profesores, mientras que compiten hasta 40 profesores. En Princeton, von Neumann regresó a Europa todos los veranos hasta 1933, cuando se convirtió en profesor en el Instituto de Estudios Avanzados. En aquel momento, el Instituto de Estudios Avanzados empleaba a seis profesores, entre ellos Einstein, y von Neumann, que sólo tenía 30 años, era el más joven de ellos.
En los primeros tiempos del Instituto de Estudios Avanzados, los visitantes europeos habrían notado un ambiente de investigación maravillosamente informal y fuerte. La oficina del profesor está ubicada en el "hermoso edificio" de la universidad, donde la vida es estable, el pensamiento es activo y los resultados de investigación de alta calidad surgen uno tras otro. Se puede decir que las personas más talentosas de la historia tienen mentes matemáticas.
En 1930 Von Neumann se casó con Marida Kaus. Su hija Marina nació en Princeton en 1935. La familia von Neumann era conocida por celebrar reuniones sociales duraderas. Von Neumann se divorció de su esposa en 1937, se casó con Clara Dan en 1938 y regresaron a Princeton. Dan estudió matemáticas con von Neumann y luego se convirtió en un excelente programador. Después de que él y Clara se casaron, la casa de von Neumann siguió siendo un lugar de reunión de científicos y seguía siendo tan hospitalaria que todos sentían una atmósfera intelectual.
Tras el estallido de la Segunda Guerra Mundial en Europa, von Neumann fue más allá de Princeton y participó en muchos proyectos de investigación científica relacionados con la guerra antifascista. Se convirtió en consultor sobre la construcción de la bomba atómica a partir de 1943 y continuó trabajando en muchos departamentos y comités gubernamentales después de la guerra. En 1954, se convirtió en miembro de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos.
Strauss, viejo amigo de von Neumann y presidente de la Comisión de Energía Atómica, dijo una vez de él: Desde que asumió el cargo hasta finales del otoño de 1955, von Neumann hizo un gran trabajo. Tiene una habilidad que nadie puede alcanzar y el problema más difícil está en sus manos. Al analizar cosas aparentemente simples, facilitó enormemente el trabajo de la Comisión de Energía Atómica. Von Neumann es uno de los matemáticos más importantes del siglo XX. Ha realizado destacadas contribuciones tanto en matemáticas puras como en matemáticas aplicadas. Su trabajo se puede dividir a grandes rasgos en dos períodos: antes de 1940, estudió principalmente matemáticas puras: propuso una teoría ordinal simple y clara en lógica matemática e hizo una nueva axiomatización de la teoría de conjuntos, en la que conjuntos y clases tienen una clara distinción; más tarde, estudió la teoría espectral de los operadores lineales autoadjuntos en el espacio de Hilbert, sentando así las bases matemáticas de la mecánica cuántica del 65438 al 0930, demostró el teorema ergódico medio y abrió el nuevo campo de la teoría ergódica; resolvió el quinto problema de Hilbert usando grupos compactos. Además, también realizó contribuciones innovadoras en teoría de medidas, teoría de redes, geometría continua, etc. De 1936 a 1943 colaboró con Murray para crear la teoría de los anillos de operadores, las llamadas álgebras de von Neumann.
Después de 1940, von Neumann se dedicó a las matemáticas aplicadas. Si sus resultados matemáticos puros pertenecen a las matemáticas, entonces su trabajo en mecánica, economía, análisis numérico y ordenadores electrónicos pertenece a toda la humanidad. En los primeros días de la Segunda Guerra Mundial, von Neumann estudió el movimiento de gases comprimibles para las necesidades de la guerra, estableció la teoría de las ondas de choque y la teoría de la turbulencia y desarrolló la mecánica de fluidos. A partir de 1942, colaboró con Morgenstern para escribir el libro "Teoría de juegos y comportamiento económico", que es un trabajo clásico en teoría de juegos (también conocida como teoría de juegos), lo que lo convirtió en uno de los fundadores de la economía matemática.
Von Neumann propuso el diseño del primer ordenador electrónico del mundo, ENIAC (Electronic Numerical Integrator Computer). En marzo de 1945, basándose en discusiones conjuntas, redactó el primer borrador del informe de diseño de ENIAC (Computadora automática variable discreta electrónica), que tuvo un impacto decisivo en el diseño posterior de computadoras, especialmente en la determinación de la estructura de la computadora, los programas almacenados y los códigos binarios. Los diseñadores de ordenadores electrónicos todavía siguen su uso en la actualidad.
Del 65438 al 0946, von Neumann comenzó a aprender programación. Es uno de los fundadores de las matemáticas computacionales analíticas numéricas modernas. Primero estudió cálculos numéricos en álgebra lineal y aritmética, y luego se centró en la discretización y estabilidad de ecuaciones diferenciales no lineales y proporcionó estimaciones de error. Ayudó a desarrollar algunos algoritmos, especialmente los métodos de Monte Carlo.
A finales de la década de 1940, comenzó a estudiar la teoría de los autómatas, la teoría de la lógica general y los sistemas autorreplicantes.
Al final de su vida, hizo una profunda comparación entre los autómatas naturales y artificiales. Después de su muerte, su manuscrito inacabado se publicó en 1958 con el título Computers and the Human Brain.
Las principales obras de Von Neumann están incluidas en “Las Obras Completas de Von Neumann” (6 volúmenes, 1961).
Ya sea en matemáticas puras o en matemáticas aplicadas, von Neumann mostró talentos sobresalientes y logró muchos logros significativos y de gran alcance. Se caracteriza por cambiar constantemente de tema de investigación y lograr repetidos éxitos en la penetración cruzada de varias disciplinas.
En pocas palabras, sus contribuciones esenciales son dos puntos: el pensamiento binario y el pensamiento de memoria de programa.
Si echamos una mirada retrospectiva al brillante desarrollo de la ciencia y la tecnología en el siglo XX, no podemos dejar de mencionar a von Neumann, uno de los matemáticos más destacados del siglo XX. Como todos sabemos, la computadora electrónica inventada en 1946 impulsó en gran medida el progreso de la ciencia, la tecnología y la vida social. En vista del papel clave de von Neumann en la invención de las computadoras electrónicas, los occidentales lo consideran el "padre de las computadoras". En economía, también logró grandes logros y es conocido como el "padre de la teoría de juegos". En el campo de la física, "Los fundamentos matemáticos de la mecánica cuántica", escrito por von Neumann en los años 1930, resultó ser de gran valor para el desarrollo de la física atómica. También tiene logros considerables en química y obtuvo un título universitario en el Departamento de Química del Instituto Tecnológico de Zurich. Al igual que el judío Hayek, es sin duda uno de los más grandes eruditos del último siglo.
Von Neumann realizó un trabajo pionero y realizó enormes contribuciones en muchos campos de las matemáticas. Antes de la Segunda Guerra Mundial, se dedicó principalmente a la investigación de la teoría del operador y la teoría de conjuntos. El artículo de 1923 sobre números ordinales transfinitos en la teoría de conjuntos demostró la forma y el estilo únicos de von Neumann para abordar los problemas de la teoría de conjuntos. Axiomatizó la teoría de conjuntos y su sistema axiomático sentó las bases para la teoría de conjuntos axiomática. A partir de los axiomas, utilizó métodos algebraicos para derivar muchos conceptos importantes, operaciones básicas y teoremas importantes en la teoría de conjuntos. En particular, en un artículo del 65438 al 0925, von Neumann señaló que existen proposiciones indecidibles en cualquier sistema axiomático.
En 1933, von Neumann resolvió el quinto problema de Hilbert, es decir, demostró que el grupo compacto euclidiano local es un grupo de Lie. En 1934 unificó la teoría de grupos compactos y la teoría de funciones casi periódicas de Bohr. También tiene un profundo conocimiento de la estructura de grupos topológicos generales y deja claro que sus estructuras algebraicas y topológicas son consistentes con los números reales. Realizó un trabajo pionero en el álgebra de operadores y sentó sus bases teóricas, estableciendo así una nueva rama de las matemáticas: el álgebra de operadores. Esta rama se conoce en la literatura matemática contemporánea como álgebras de von Neumann. Ésta es una generalización natural del álgebra matricial a espacios de dimensión finita. Von Neumann también fundó otra rama importante de las matemáticas modernas: la teoría de juegos. En 1944 publicó el importante e fundamental artículo "Teoría de juegos y comportamiento económico". El artículo contiene una explicación puramente matemática de la teoría de juegos y una descripción detallada de las aplicaciones prácticas de los juegos. Este artículo también contiene ideas didácticas como la teoría estadística. Von Neumann realizó importantes trabajos en teoría de redes, geometría continua, física teórica, dinámica, mecánica del continuo, cálculos meteorológicos, energía atómica y economía.
La mayor contribución de Von Neumann a la humanidad es su trabajo pionero en informática, tecnología informática, análisis numérico y teoría de juegos en economía.
Se cree generalmente que ENIAC es el primer ordenador electrónico del mundo. Desarrollado por científicos estadounidenses, empezó a funcionar en Filadelfia en febrero de 1946. De hecho, la computadora "Colosas" desarrollada por científicos británicos como Tommy y Fay Rawls fue más de dos años anterior a la computadora ENIAC. Comenzó a funcionar en Blakely Park entre junio de 1944 y 10 de octubre. La máquina ENIAC demostró que la tecnología de vacío electrónico podría mejorar enormemente la tecnología informática. Pero la máquina ENIAC en sí tenía dos desventajas importantes: (1) no tenía memoria y (2) estaba controlada por una placa de conexión de cableado, y la velocidad de cálculo se veía compensada por el trabajo, incluso si se superponía durante varios días. Moakley y Eckert, del grupo de desarrollo de máquinas ENIAC, obviamente sintieron esto y también querían comenzar a desarrollar otra computadora lo antes posible para mejorarla.
Del 65438 al 0944, Neumann participó en el desarrollo de la bomba atómica, lo que implicó cálculos extremadamente difíciles. Al estudiar los procesos de reacción nuclear, deberíamos dar una respuesta "sí" o "no" a la propagación de una reacción. Resolver este problema normalmente requiere miles de millones de operaciones matemáticas e instrucciones lógicas.
Aunque no es necesario que los datos finales sean muy precisos, todas las operaciones intermedias son esenciales y deben ser lo más precisas posible. El Laboratorio de Los Álamos donde trabajaba empleaba a más de 100 calculadoras para este propósito. El uso de computadoras de escritorio para calcular desde la mañana hasta la noche aún estaba lejos de satisfacer las necesidades. Los números infinitos y las instrucciones lógicas absorben la sabiduría y la energía de las personas como un desierto.
Neumann, que tenía problemas con las computadoras, se enteró del plan de desarrollo de la computadora ENIAC por una oportunidad muy accidental. A partir de entonces, se dedicó a la gran causa del desarrollo informático y logró los mayores logros de su vida.
Un día del verano de 1944, Neumann, que estaba esperando el tren en la estación de tren, se encontró por casualidad con Goldstein y mantuvo una breve conversación con él. En ese momento, Goldstein era el director militar del Laboratorio de Balística de Estados Unidos y participó en el desarrollo de la computadora ENIAC. Durante la conversación, Goldstein le contó a Neumann sobre el proceso de desarrollo de ENIAC. El visionario Neumann se sintió atraído por este plan de desarrollo y comprendió la trascendental importancia de esta obra.
Von Neumann fue presentado al equipo de desarrollo de máquinas ENIAC por la capitana Goddess Ding del equipo de desarrollo de máquinas ENIAC, y luego dirigió este grupo de personal científico y tecnológico joven e innovador a un nivel superior. En 1945, basándose en discusiones conjuntas, publicaron una nueva "solución informática electrónica universal de programa almacenado": ed vac (abreviatura de computadora automática electrónica variable discreta). En este proceso, von Neumann demostró su rico conocimiento básico de matemáticas y física, aprovechando al máximo su papel como consultor y su capacidad para explorar problemas y analizarlos de manera integral. Neumann redactó un informe resumido de 101 páginas titulado "Informe preliminar sobre EDVAC". El informe presentó de manera amplia y específica nuevas ideas en la construcción de computadoras y programación electrónicas. Este informe es un documento que hace época en la historia del desarrollo informático. Anunció al mundo el comienzo de la era de las computadoras electrónicas.
El plan de la ENIAC establecía claramente que la nueva máquina constaba de cinco partes: unidad aritmética, controlador, memoria y dispositivos de entrada y salida, y describía las funciones y relaciones de estas cinco partes. En el informe, Neumann demostró además las dos principales ideas de diseño de ENIAC, estableciendo un hito para el diseño informático.
Una de las ideas de diseño es binaria. Basándose en las características de trabajo biestables de los componentes electrónicos, sugirió utilizar sistemas binarios en computadoras electrónicas. El informe menciona las ventajas del binario y predice que el uso del binario simplificará enormemente el circuito lógico de la máquina.
El principio básico de funcionamiento de las computadoras son los programas almacenados y el control de programas, propuesto por el mundialmente famoso matemático von Neumann. El matemático húngaro-estadounidense von Neumann es conocido como el "padre de las computadoras".
La práctica ha demostrado la exactitud de la predicción de Neumann. Hoy en día, la aplicación del álgebra lógica se ha convertido en un medio importante para diseñar computadoras electrónicas. Los principales circuitos lógicos utilizados en ENIAC siempre se han utilizado, pero se han mejorado los métodos de ingeniería para realizar circuitos lógicos y los métodos de análisis de circuitos lógicos. Organización de Sistemas Von Neumann
Cuando se trata del desarrollo de ordenadores, no podemos dejar de mencionar al científico estadounidense von Neumann. Desde principios del siglo XX, los científicos de los campos de la física y la electrónica han estado debatiendo qué tipo de estructuras deberían usarse para construir máquinas que puedan realizar cálculos numéricos. La gente está obsesionada con el decimal, que es el método de conteo común utilizado por los humanos. Por lo tanto, en ese momento, el llamado al desarrollo de computadoras analógicas era más fuerte y poderoso. A mediados de la década de 1930, el científico estadounidense von Neumann propuso audazmente abandonar el sistema decimal y adoptar el binario como base de las computadoras digitales. Al mismo tiempo, también dijo que el programa de cálculo se programaba de antemano y luego la computadora realizaba cálculos numéricos de acuerdo con la secuencia de cálculo predeterminada.
Los puntos clave de la teoría de von Neumann son: el sistema numérico de las computadoras digitales utiliza binario; la computadora debe ejecutarse en el orden del programa.
La gente llama a esta teoría de von Neumann la arquitectura de von Neumann. Desde ENIAC (ENIVAC no es una arquitectura von Neumann) hasta las computadoras más avanzadas de la actualidad, todas utilizan la arquitectura von Neumann. Entonces von Neumann es el padre de las computadoras digitales.
Una computadora basada en la arquitectura von Neumann debe tener las siguientes funciones:
Enviar los programas y datos requeridos a la computadora.
Debe tener la capacidad de memorizar programas, datos, resultados intermedios y resultados de cálculos finales durante mucho tiempo.
Capaz de completar diversos procesamientos de datos, como aritmética, operaciones lógicas y transmisión de datos.
Puede controlar la dirección del programa según sea necesario y puede controlar el funcionamiento coordinado de todas las partes de la máquina de acuerdo con las instrucciones.
Los resultados del procesamiento se pueden enviar al usuario según sea necesario.
Para completar las funciones anteriores, una computadora debe tener cinco componentes básicos, que incluyen:
Dispositivos de entrada para ingresar datos y programas
Almacenamiento de programas y datos almacenamiento.
Unidad aritmética utilizada para el procesamiento de datos.
Controlador que controla la ejecución del programa.
La memoria de programa del dispositivo de salida que genera los resultados del procesamiento es otra obra maestra de Neumann. A través de la investigación de ENIAC, Neumann captó claramente su mayor debilidad: no tiene memoria real. ENIAC tenía sólo 20 registros, su programa fue extrapolado y sus instrucciones se almacenaron en otros circuitos de la computadora. De esta forma, antes de solucionar el problema, primero debes pensar en todas las instrucciones requeridas y conectar manualmente los circuitos correspondientes. Esta preparación lleva horas o incluso días, mientras que el cálculo en sí sólo lleva unos minutos. Existe una gran contradicción entre la alta velocidad de cálculo y el funcionamiento manual del programa.
Para resolver este problema, Neumann propuso la idea de la memoria de programa: almacenar el programa de operación en la memoria de la máquina, y el programador solo necesita encontrar las instrucciones de operación en la memoria. Y la máquina lo calculará por sí sola, por lo que no es necesario reprogramar cada problema, lo que acelera enormemente el proceso de cálculo. Esta idea marca la realización del funcionamiento automático y la madurez de las computadoras electrónicas, y se ha convertido en el principio básico del diseño de computadoras electrónicas.
En julio y agosto de 1946, von Neumann, Goddess Din y Boxer también propusieron un informe de diseño más completo al desarrollar la computadora ENIAC para el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Princeton "Investigación preliminar sobre diseño lógico de electrónica". Computadoras". Estos dos documentos, que contenían tanto teoría como diseño específico, desencadenaron por primera vez la "locura por las computadoras" en el mundo, y sus ideas de diseño integrales se hicieron mundialmente famosas. Este concepto ha sido llamado "un hito en la historia del desarrollo informático". Marcó el verdadero comienzo de la era de las computadoras electrónicas y guió el futuro diseño de computadoras. Todo en la naturaleza está en constante evolución. Con el avance de la ciencia y la tecnología, la gente hoy se da cuenta de que las deficiencias de la "máquina von Neumann" han obstaculizado una mayor mejora de la velocidad de la computadora, y se ha propuesto la idea de una "máquina que no es von Neumann".
Von Neumann también participó activamente en la popularización y aplicación de las computadoras, e hizo contribuciones destacadas en cómo escribir programas y realizar cálculos numéricos. Von Neumann ganó el Premio Potzer de la Sociedad Estadounidense de Matemáticas en 1937; el Premio Boxer Memorial en 1938; la Medalla Presidencial al Mérito de los Estados Unidos y el Premio al Servicio Ciudadano Distinguido de la Marina de los Estados Unidos en 1947 y en 1956 recibió la Medalla de la Libertad y la Libertad. Premio Fermi otorgado por el presidente de Estados Unidos. Después de la muerte de von Neumann, el manuscrito inacabado se publicó en 1958 con el título Computers and the Human Brain. Sus principales obras están incluidas en los seis volúmenes "Las obras completas de von Neumann", publicado en 1961.
Además, el libro de von Neumann "Teoría de juegos y comportamiento económico" publicado en la década de 1940 lo estableció como un monumento en los campos de la economía y la ciencia de la decisión. Los economistas lo reconocen como el padre de la teoría de juegos. En ese momento, el joven John Nash comenzó a investigar y desarrollar este campo mientras estudiaba en la Universidad de Princeton, y ganó el Premio Nobel de Economía en 1994 por sus destacadas contribuciones a la teoría de juegos.