John von Neumann


John Ludwig von Neumann "Lidé nevěří, že matematika je jednoduchá,
protože si neuvědomují,
jak složitý je život."
(John von Neumann)

John Ludwig von Neumann se narodil 28. prosince 1903 v Maďarsku v Budapešti jako János Neumann. V roce 1913 jeho otec, významný bankéř a právník, Max Neumann, koupil šlechtický titul a později ve Spojených státech si začal říkat Johnny. Jeho rodina byla židovského původu(vnuk rabína) a patřila k vyšším vrstvám společnosti.

Už v ranném dětství se u Neumanna projevovaly známky geniality. Měl vynikající paměť. Byl schopen si zapamatovat stránky telefonního seznamu. Zpaměti dělil osmimístnými čísly. Učil se jazykům od německé a francouzské vychovatelky a již v šesti letech dovedl s otcem mluvit plynnou starořečtinou.

Před první světovou válkou a během ní studoval von Neumann na luteránském gymnáziu. Již zde si učitelé všimli jeho výjimečných matematických schopností, věnovali mu zvýšenou pozornost a od dvanácti let ho soukromě učil nejlepší profesor matematiky z budapešťské univerzity. Po válce, v roce 1919, uprchla celá Neumannova rodina na měsíc do Rakouska, ale jeho studium to moc neovlivnilo. Gymnázium dokončil v roce 1921. I když Neumannův otec Max chtěl, aby jeho syn studoval na škole se zaměřením na obchod, nakonec souhlasil s jeho studiem chemie na univerzitě, takže se v roce 1921 přihlásil na Univerzitu v Budapešti, kde sice nedocházel na žádné přednášky, ale i přesto dosahoval při zkouškách z matematiky výborných výsledků. Téhož roku odešel studovat chemii do Berlína, kde se také začal zabývat kvantovou teorií a teorií neutronové sítě, a poté(1923) do Zürichu na Technickou Vysokou školu, kde v roce 1926 získal diplom inženýra chemie. Za svoji práci o teorii množin na Univerzitě v Budapešti získal doktorát z matematiky. Po studiích začal John von Neumann přednášet na Univerzitě v Berlíně(1926-1929) a v Hamburku(1929-1930). Díky Rockefellerově stipendiu také dále studoval, a to na Univerzitě v Göttingenu.

V roce 1928 se celosvětově proslavil jako spolutvůrce matematické teorie her, která je dodnes používána nejen v matematice, ale i v ekonomice, politice a v dalších oblastech. Zabýval se řadou různých oborů, například: teorií funkcí reálných proměnných, matematickou logikou, axiomatickou teorií množin a samotnou podstatou teorie množin. Zavedl nové statistické mechaniky a položil matematické základy měření v kvantové teorii. Ve všech oborech jsou jeho výsledky významným přínosem.

Než John von Neumann roku 1929 odešel přednášet o kvantové teorii na Univerzitu v Princetonu oženil se se svou snoubenkou Mariettou Kovesi. S ní strávil osm let svého života. Rok po narození jeho jejich dcery Mariny se s ní rozvedl a následujícího roku(1937) si vzal Kláru Danovou z Budapešti. I když byl ženatý, jeho zálibou zůstalo navštěvování různých nočních podniků. V Berlíně například navštěvoval Cabaret-era.

V roce 1931 byl jmenován profesorem na Univerzitě v Princetonu. Společně s Albertem Einsteinem a dalšími profesory matematiky založili The Institute for Advanced Study (vědecký institut v Princetonu).

Za druhé světové války se John von Neumann zapojil do Manhattanského projektu. Projekt se zabýval výrobou atomové zbraně. Tým vědců měl veliké matematické problémy s výpočtem množství explozivního materiálu kolem plutonia v jedné z bomb. Nevěděli si s tím rady dokud nepřišel von Neumann. Problém skoro ihned vyřešil("čočka pro implozi") a ona bomba, na které pracoval, a která byla svržena na Nagasaki dne 9. srpna 1945 byla dvakrát účinnější než bomba svržená o tři dny dříve nad Hirošimou. Von Neumann se také podílel na vývoji vodíkové bomby - tisíckrát ničivější než dvě výše zmiňované. U tohoto projektu však ani jeho síly nestačily a Neumann musel použít k výpočtům počítač.
Měl hrůzu z atomového útoku na USA, proto nabádal vládu a prezidenta Trumana k preventivnímu útoku na Sovětský svaz. Možná zde hrály roli jeho vzpomínky z dětství na útěk před komunismem. Nicméně prezident Truman to nepřipustil.


Von Neumann stál u zrodu moderních počítačů a velmi se zasloužil o rozvoj výpočetní techniky tím, že formuloval myšlenky architektonické stavby počítače, přispěl k rozvoji její logické struktury. To charakterizuje tzv. von Neumannova architektura:
Počítač je tvořen čtyřmi základními částmi: Aritmeticko-logická jednotka - provádí výpočty, paměť - v ní jsou uloženy data, řadič a V/V zařízení. Na této architektuře je založena většina dnešních počítačů.

von Neumannova rachitektura
von Neumannovo schéma

Další jeho myšlenky se týkají programů a dat(nedělá mezi nimi rozdíl)... Zda jsou v paměti uložena data nebo program určovala pouze interpretace těchto dat procesorem - s programem se dalo zacházet jako s daty. Uvažoval o práci s jedničkami a nulami - binárním systému, který tvoří základ dnešních počítačů.
Jeho koncepce měla vliv na výrobu počítačů až do osmdesátých let, kdy se objevil první procesor s Harvardskou architekturou. Dále se zabýval teorií automatů a rozvinul teorii celulárních automatů.



UNIVAC
počítač UNIVAC

V roce 1955 zjistil, že má rakovinu a 8. února 1957 na ni ve Washingtonu D.C. John von Neumann ve svých třiapadesáti letech umírá. O jeho smrti sdělil jeho přítel, fyzik Eugene Wigner toto: "Když si von Neumann uvědomil, že je nevyléčitelně nemocen, jeho logika ho donutila uvědomit si, že přestane existovat a přestane mít myšlenky ... Bylo srdceryvné být svědkem frustrace jeho mysli při osudu, který viděl jako nevyhnutelný, ale nepřijatelný."



    Publikace:
  • Publikovat začal už v sedmnácti letech(1920).
  • 1923: Publikoval svoji definici přirozených čísel, která se používá dodnes.
  • 1926: Publikoval svoji definici ordinálních čísel, která se také používá dodnes.
  • 1932: "Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik" - základ nové kvantové mechaniky
  • od roku 1933 vydával v časopise Annals of Mathematics
  • 1934,1935 časopis Transactions - dva články o kvaziperiodických funkcích a grupách
  • od roku 1935 vydával v časopise Compositio Mathematica
  • 1944: "Teorie her a ekonomické chování"
  • a mnoho dalších...

John von Neumann mimo jiné po sobě zanechal odkaz z roku 1949 v podobě matematických pravidel pro konstrukci robotů, jejichž schopností je sebezdokonalování a reprodukování. Tato myšlenka byla určitě na svou dobu velice troufalá a předčasná, ale, jak se ukazuje, v současnosti využívají vědci tato pravidla k sestrojení tzv. "Neumannových" robotů, kteří by měli zkoumat naši galaxii.

John Von Neumann byl členem řady akademií ve světě, jako například Americká akademie umění a věd, Americká filozofická společnost a Národní akademie věd ve Spojených státech, Instituto Lombardo di Scienze e Lettere v Miláně v Itálii, Academia Nacional de Ciencias Exactas v Limě v Peru, Academia Nazionale dei Lincei v Římě v Itálii či Holandská královská akademie věd a literatury v Amsterdamu. Byl také členem Americké matematické společnosti, v níž byl v letech 1951 až 1953 prezidentem.

    Dále byl členem:
  • od 1940: The Scientific Advisory Committee(Vědecký poradní výbor)
  • The Ballistic Research Laboratories(Balistické výzkumné laboratoře) v Aberdeen Proving Ground v Marylandu
  • 1941-1955: Námořní úřad pro kartografii
  • 1943-1955: The Los Alamos Scientific Laboratory - konzultant
  • 1950-1955: The Armed Forces Special Weapons Project(Projektu zvláštních zbraní ozbrojených sil) ve Washingtonu, D.C
  • 1955: The Atomic Energy Commission(Komise pro atomovou energii) - jmenován prezidentem Eisenhowerem

Získal také nespočet ocenění, například v roce 1937 získal Bocherovu cenu, v roce 1947 obdržel od prezidenta USA Medaili za zásluhy a v roce 1956 Medaili za svobodu. V tomtéž roce obdržel Pamětní cenu Alberta Einsteina a Cenu Enrica Fermiho.

    Zajímavosti:
  • zformalizoval kvantovou mechaniku
  • zformalizoval teorii o struktuře atomů a molekul
  • vysvětlil, jak mohou koexistovat konkurující teorie o "vlnění" a o "částicích"
  • zavedl bit jako jednotku velikosti paměti počítače
  • zajímal se o to, jak předpovídat a řídit počasí
  • dobový vtip: "Matematikové dokazují, co se jim dokázat podaří; von Neumann dokazuje, co chce."
  • "Nepamatoval si, co měl ten den k obědu, ale věděl zcela přesně, na které stránce a v které knize
    něco četl před patnácti lety." (Klára von Neumannová)
Na závěr bych jen podotknul, ze John von Neumann je jediným vědcem, o němž se tvrdí, že byl chytřejší než Einstein.