一个上帝为他开挂的男人：冯·诺伊曼

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1903年12月28日，历史上的今天，冯·诺伊曼诞生了。

提起著名科学家，大众比较熟知的有爱因斯坦、霍金、钱学森等人。

很多人不知道冯·诺伊曼是谁，但他对于许多计算机专业的同学来说，是神一般的存在，而且他的研究不仅涉及原子弹、计算机，还有量子力学、经济学和气候变化。

有些天才用尽毕生所学，只为研究某种技术或者精神，而冯·诺依曼是少有的全才。

John von Neumann

约翰·冯·诺依曼

数学家 / 博弈论之父 / 计算机之父

1903 年 12 月 28 日 - 1957 年 2 月 8 日

冯·诺伊曼出生在匈牙利一个贵族家庭之中，从小他就被大家认为是真正的神童，尤其是在数学方面。

六岁时，他就会心算八位数的除法；八岁时，他已经掌握了微积分；十二岁时，他已能读懂法国数学家博雷尔的《函数论》。

18岁他考进了布达佩斯大学，选修数学，同时在苏黎世联邦理工学院修读化学，并且是一次考上，由于成绩太出色，直接跳了一级，从大二开始上课。要知道，这所大学当年爱因斯坦考了两次才考上。

1926年，年仅22岁的他获得苏黎世联邦工业大学化学学位，获布达佩斯大学的数学博士学位。

冯·诺伊曼毕业照

有人说，他的大脑是台精美的“存储器”，他精通4国语言，所读过的重要论文或资料可以过目不忘，几年之后，还能照原样背诵出来。

他的大脑还是一个不知疲倦的“思考器”。在他的一生中，共发表论文150篇，其中纯数学60篇、物理学20篇、应用数学60篇。

他20多岁所发表的定义序数论文，就取代了祖师爷级别的康托尔的旧定义。

不仅如此他后来还创立了博弈论，不仅是“计算机之父”，还是“博弈论之父”。

冯·诺伊曼的一生不仅涉足数学、物理和计算机三个领域，还不断变换着研究的主题，每次转向都带有开创性，还取得了惊人的成果，但最大贡献还是在计算机领域。

1936年9月，英国数学家图灵应邀来到普林斯顿高等研究院学习，成为了诺依曼的研究助手，当时图灵提出了一种关于万能计算机器“图灵机”的设想，引起了诺依曼的兴趣。

冯·诺依曼与图灵

1941年12月珍珠港事变后，美国直接参与了二战。在战争期间，美军要求实验室为其提供计算量庞大的计算结果，于是便有了研制电子计算机的设想。

面对这种需求，美国立即组建研发团队，包括许多工程师与物理学家，试图开发全球首台计算机（后世称作ENIAC机）。

冯·诺依曼深入参与了第一台可编程电子计算机ENIAC的开发，在 1945年，他发表了一个全新的存储程序通用电子计算机方案——EDVAC。

第一台冯诺依曼结构计算机——EDVAC

在这过程中，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。

冯·诺依曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。

这份报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想，它也成为了计算机发展史上一个划时代的文献，同时它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系。

报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。

冯·诺依曼结构

冯·诺依曼架构涉及构成计算机的物理电子电路的组织方式，按照这种方式构建的计算机被称为“冯·诺依曼机”。

该架构由算术和逻辑单元 (ALU)、控制单元和临时存储器寄存器组成，它们共同构成了中央处理器 (CPU)。

CPU连接到内存单元，该内存单元包含将要由CPU处理和操作的所有数据，此外CPU还连接到输入和输出设备，以根据需要更改数据，并检索运行程序的结果。

自 1945 年冯诺依曼提出这一架构以来，直到今天，它基本上仍是当今大多数通用计算机的运行方式，几乎没有改变。

冯·诺依曼的天才技能有时让很多同事觉得他不像是地球上的人类。

甚至有人评价冯·诺依曼是同人们长期共同生活之后，学会了怎样出色地去模仿世人。

在ENIAC计算机研制时期，有位数学家用台式计算器演算一道数学难题，通宵熬夜计算了一晚之后，他找到了5种解答方式。

然而第二天到了办公室后，冯·诺依曼想了差不多5分钟，就说出了前4种解答，当他继续思考第5个解答时，同事忍不住说出了答案。冯·诺依曼吃了一惊，但没有回复，过了1分钟后，他才说道：“你算得对！”

那位数学家心中充满崇敬，却也揶揄地想：“还造什么计算机哟，教授的头脑不就是一台‘超高速计算机’吗？”

不过，冯·诺依曼却呆在原地，他在思考刚刚那位数学家到底用了什么方法可以这么快算出答案。

其他同事知道后，不禁大笑地说：“人家是用台式计算器算了整整一个夜晚！”

冯·诺依曼听到后一愣，也跟着开怀大笑起来。

冯·诺依曼

冯·诺依曼是天才，这是事实，但天才也出自勤奋。 作为一个犹太流亡者，一个优秀的科学家，他最担心的事就是丢掉工作。几乎每天都工作到黎明才入睡，然后就开始勤奋地研究。

而且他没有天才的孤僻，反而很热情奔放，他喜欢开派对，喜欢说笑话，还很喜欢儿童智力玩具。

但这位聪明的天才，于1957年2月8日不幸因癌症逝世，享年54岁，可他所留下的精神财富，依旧影响着世人。

冯·诺依曼的助手 P.R. Halmos 在1973年写道：

“人类的英雄有两种：一种和我们所有人一样，但更加相似，另一种显然具有一些“超人”的特质。

我们都可以跑步，我们中的一些人可以在不到4分钟内跑完一英里。但有些事，我们大多数人一辈子都无法做到。

冯·诺依曼的伟大贡献是惠及全人类的。在某些时候，我们或多或少都能清晰地思考，但冯·诺依曼的清晰思维始终比我们大多数人高出好几个数量级。”

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纵使天才难复制，但我们也可以效仿他的努力精神。

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