John von Neumann: arhitekta kompjuterskog svijeta

Život i školovanje

Rođen je u Budimpešti, u mađarskoj sekularnoj jevrejskoj porodici kao Margittai Neumann János Lajos.

Njegova porodica je pobjegla od kratkog komunističkog režima Bele Kuna te su živjeli na relaciji Beč – Abbazzia (današnja Opatija). Kao mali dječak je uveseljavao porodicu i prijatelje tako što bi im demonstrirao napamet naučene stranice iz telefonskog imenika, dijeljenje brojeva od osam cifara napamet, te bi pričao na antičkom grčkom. John je imao fotografsko pamćenje a matematika mu je još od ranog djetinjstva bila kao druga priroda. U školi je pohađao napredne kurseve matematike, te je tadašnjeg tutora iz algebre, Gabora Szagyja doveo do suza svojim talentom.

Kada je došlo vrijeme da upiše fakultet, njegov otac se usprotivio Johnovoj odluci da upiše matematiku jer je smatrao da će kao matematičar živjeti na prosjačkom štapu, jer matematika u to vrijeme nije važila za prestižno zanimanje. John na nagovor oca i profesora upisuje hemiju, koju diplomira 1926. ali paralelno pohađa i doktorski studijski program matematike na Univerzitetu Pazmany Peter.

Kada je diplomirao i doktorirao, njegov godinu dana stariji kolega iz gimnazije, Eugene Wigner je rekao da mu uporedni studiji ni najmanje nisu bili naporni. Nakon stečene diplome, dobiva stipendiju na Univerzitetu u Gottingenu od Fondacije Rockfeller da dalje izučava matematiku. Ubrzo, 1927. godine dobiva habilitaciju u Privatdozenta, kao najmlađa osoba ikad koja je dobila tu titulu iz ijednog predmeta. Do kraja 1927. napisao je 10 naučnih radova, a do kraja 1929. čak 32. 1929. postaje Privatdozent na Univerzitetu u Hamburgu, ali uskoro mu se ukazuje prilika da ode u SAD, na Princeton, što prihvata.

U kratkom periodu od tri godine na Princetonu, tada svjetskoj prijestolnici matematike, ostavio je neizbrisiv trag, ali uskoro dobiva profesuru na Institutu za napredne studije u New Jerseyu, te ga američka vojska angažuje na programu RAND, gdje dobiva top-security dozvole za rad na programu razvijanja atomske bombe i američke spoljnje politike. U SAD -u je planirao ostati kratko, koliko mu bude trajala profesura na Princetonu, ali sa promjenom političke klime u Europi, tj. dolaskom Hitlera na vlast, razumno odlučuje ostati u SAD-u.

John von Neumann sa Robertom Oppenheimerom, via Encyclopedia Britannica

 

Arhitektura upravljanja informacijama

Bio je polimat, matematičar koji je bio izverziran u mnogim matematičkim disciplinama i toliko radoznao da je pred kraj života razrađivao neuralne mreže i zanimao se za rad ljudskog mozga. Teško je nabrojati na koliko je polja do danas utjecao njegov rad, počevši od rada na temu teorije igara, koja je kasnije inspirisala Johna Nasha i njegov rad o nekooperativnim igrama za koji je dobio Nobelovu nagradu, do kompjuterske nauke koja bez njegovog doprinosa na polju arhitekture kompjutera i spremanja memorije, koja je univerzalno prihvaćena do danas, ne bi proizvela današnji PC.  Arhitektura von Neumanna je dizajnerski model za digitalne kompjutere koji za razliku od dotadašnjih koji su funkcionisali na manuelno pokretanje određenih komandi i programa, koristio procesorsku jedinicu i jedinstvenu odvojenu strukturu za spremanje instrukcija (programa) i podataka. Takvi kompjuteri koriste Turingovu mašinu i imaju sekvencioniranu arhitekturu.

von Neumannova arhitektura

 

Taj model danas nosi ime po njemu, „Von Neumannova arhitektura“ i dio je skoro svakog PC-a kojeg danas koristimo.Jedan je od tvoraca minimax algoritma, kojeg je uspješno dokazao, koji računa rezultat u igri nulte sume poslije određenog broja poteza oba protivnika, ili laičkim jezikom, algoritam koji se koristi kada npr igramo šah protiv kompjutera, ili kad želimo sami izračunati optimalni potez u igrama nulte sume. Uz Alana Turinga, Johna Nasha -koji se naslanjao na von Neumannov rad, i Clauda Shannona, jedan je od tvoraca teorije igara.

Matematičko modeliranje kvantne teorije

U osvit novog doba fizike, tj. kvantne fizike, von Neumann se prihvatio aksiomatizacije problema koji su se pojavljivali. Napisao je opsežno djelo, Matematičke osnove kvantne fizike, te formulirao dio Dirac-von Neumannovog aksioma. Taj rad se bavi rigoroznom analizom i opisom kvantne mehanike u apstraktnim beskonačnodimenzionalnim Hilbertovim prostorima preko operatora u matematičkoj disciplini funkcionalne analize, granom čiste matematike, koja je dijelom nastala iz potrebe za opisivanjem problema kvantne fizike.

Dirac i von Neumann su imali oprečne vizije istog problema, gdje je Dirac bio nešto pragmatičniji, ali njegov matematički model je dijelom bio kontradiktoran i zapetljan, dok je von Neumann još od kasnih 20-tih godina razvijao teoriju rešetaka i operatorske prstene, matematičke modele koji su desetljećima ostali bez objektivne primjedbe, te je njegov račun bio bez kontradikcija.

Von Neumann je bio posljednji veliki „čisti matematičar“, a tim terminom opisujemo osobu koja se bavi matematičkim problemima nezavisno od njihove primjene. Međutim, njegove teoreme i aksiomi su itekako našle primjenu u današnjoj matematici, fizici, tehnologiji i ekonomiji na bezbroj načina. On sam nije volio da se izoluje od društvenih tema i previranja, te je bio zainteresovan za skoro sva polja ljudskog djelovanja.  Nije vjerovao da matematičar mora biti ličnost odvojena od društva u kojem se nalazi, ili asocijalni „čudak“ zaglavljen u jednoj disciplini. Na primjer, profesor Bizantijske istorije na Princetonu je, upoznavši von Neumanna, rekao da John zna o Bizantu i više od njega. Ukratko, John von Neumann se može smatrati pravim renesansnim čovjekom 20. vijeka koji je u svaku matematičku disciplinu uplovljavao hrabro, bez imalo problema, i u svakoj ostavio neizbrisiv trag.

 

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), c. 1946. Courtesy of the Moore School of Electrical via Encyclopedia Britannica

 

Govorio je da u matematici nema potrebe da se problemi razumiju, nego da se na njih čovjek jednostavno treba da navikne. Dobitnik je brojnih nagrada, uključujući nagradu Enrico Fermi 1956., za životno djelo iz polja razvoja energetike, memorijalnu nagradu Bocher i Medalju slobode, koju je ustanovio predsjednik Henry Truman, za izuzetan civilini doprinos američkoj ratnoj strategiji u WWII, te Medal of Merit 1947. za doprinos u savezničkoj borbi protiv nacista.

Umro je 8. februara 1957. u Washingtonu.