在美国的史密森尼学会,收藏着一个巨大的机器,叫做IAS机器。这个机器的名字很有意思,它实际上是用研发单位的名字命名的。IAS,是普林斯顿高等研究院,这是美国一个顶尖的科研机构。注意,说到普林斯顿,你可能知道,美国有一所非常非常有名的大学叫普林斯顿大学,不过普林斯顿高等研究院是一个独立的机构,不是这个大学的一部分。
IAS就是这个研究院造的大机器。可别小看这个大机器,当年它可做过很了不起的事情,而制造这台机器的,也是个非常了不起的人,他的名字叫冯·诺依曼。我们今天就来讲一讲这个冯·诺依曼的故事。
贵族出身的小天才
冯·诺依曼是生活在德国的犹太人。他父亲是一位有名的银行家,所以家里很有钱。有钱到什么程度呢?你注意到他名字里有个“冯”字吗? 这个冯不是说他姓冯,它是一个标记,贵族标记 。一个犹太人,怎么成了德国贵族呢?因为他们家太有钱了,所以冯·诺依曼的父亲花钱跟当时德国的皇帝买了一个贵族头衔。
富裕的家庭给冯·诺依曼提供了非常好的教育条件。但是冯·诺依曼的父母,对他功课太好这件事儿却一直不太满意。因为冯·诺依曼几乎是全身心地投入在数学这一件事上,对其他的事情都毫无兴趣。等到上大学的时候,他们便强迫儿子学点儿数学之外的东西。
冯·诺依曼太聪明了,为了父母满意,他开始了人生第一次的脚踩很多船。这是一段绝大多数人根本无法想象的大学生活,他同时注册了三所大学:首先,他在瑞士最有名的一所大学——苏黎士联邦理工学院学化工;这里要插播一句,大名鼎鼎的爱因斯坦也是这个学校毕业的。每天晚上,他还在德国首都的柏林大学完成数学专业的作业;每个学期末,还要去匈牙利首都的布达佩斯大学,参加数学考试——虽然他一节课都没有在这里上过。
很神奇的是,他不但拿到了苏黎世联邦理工学院的学位,也通过了布达佩斯大学的答辩。你可别小看这场答辩,它是数学史上最有名的答辩之一。冯·诺依曼面对的老师是当时最有名的数学家大卫·希尔伯特。希尔伯特对这场答辩应该是非常满意的,他甚至对冯·诺依曼提出了一个与论文完全无关的问题:你这件礼服真的不错,我从没见过这么好看的晚礼服,你的裁缝是哪位?这说明希尔伯特对冯·诺依曼真的是太满意了。
冯·诺依曼——计算机之父
拿到博士学位之后,冯·诺依曼在德国的柏林大学和汉堡大学教了一段时间的书。但很快,他就被美国的名校普林斯顿大学给挖走了。为什么会被挖走呢?因为冯·诺依曼是个很厉害的数学家嘛,对数字异常敏感,一眼就看出了美国人开出来的工资,是他原先工资的8倍。冯·诺依曼的这个选择还给他带来了一层意想不到的好处:当时欧洲上空已经可以说是阴云密布,第二次世界大战已经到了非打不可的程度了,作为一个犹太人,他离开了德国这个是非之地。
去美国教书当然是第一位的,普林斯顿是个好学校。但他没想到,还有另外一项工作在等着他:原子弹。
不过那要等到1943年,那一年冯·诺依曼39岁。
可能你要疑惑了,不是造原子弹嘛,造原子弹跟数学家有什么关系。这里就要提到当年冯·诺依曼被父亲逼着学的化工了。因为有这一层在,所以他很清楚物理学家和化学家在讨论什么,再把它们翻译成数学的语言讲给数学家听。这么一来,不同学科的科学家就能在他的帮助下,在一起通力合作了。
更重要的是,研发原子弹,需要做很多计算工作。原先的计算方式不够用了。得想新的办法。冯·诺依曼对原先的一些计算设备进行了改进,并且对计算机的设计提出了一套自己的方案,这套方案被称为体系。他也因此被称为“计算机之父”——从这个意义上说,我们每个使用电脑的人,都要感谢他。
新计算机的诞生
第二次世界大战胜利之后,冯·诺依曼决定,去建造一座更优秀的计算机出来。当时,他已经离开普林斯顿大学,转入普林斯顿高等研究院了,所以他给研究院的负责人打报告,说我要这么这么做。负责人一看那个预算,一看那个工程规模,立即就打了退堂鼓,说这个我可做不了。冯·诺依曼也没有多争辩,笑着就回去了。
他可没有善罢甘休。当年一脚踏几条船的能耐,这次又用上了。他立即给美国的几家大机构:哈佛大学、芝加哥大学,还有IBM公司写信说,我很想去你们那里工作。
这三个机构一看,这是天上掉馅儿饼的好事儿。赶紧纷纷封官许愿,给他发聘书。但冯·诺依曼是多精明的一个人,他把这三家的聘书转了一圈,把哈佛的给芝加哥大学看,把芝加哥大学的给IBM看,把IBM的给哈佛看。在这三家当中就开始挑事儿,结果,这三家公司纷纷加码,价钱开得越来越高。慢慢的,这个消息就传到了普林斯顿高等研究院各位负责人的耳朵里。他们一听就紧张了,这事儿闹得。得了,你说要啥就要啥呗。
普林斯顿的负责人一服软,冯·诺依曼也好办了,于是开始建造新的电子计算机。新计算机在1951年开始测试,并且在1952年正式运行。 这台被称作IAS的计算机跟之前所有的电子计算机都不同,它的体形相对较小,而且有储存功能,所以它可以算是世界上第一台真正的全能自动电子计算机。
有了这台机器,科学家们做起研究来可就顺畅多了。它首先就给研究院的学生们创造了特别特别好的研究条件。每天一大早,机器打开运行之前,先要安排工人进入机器内部进行检查,并且更换不稳定的零件。而学生们则排在实验室的外面,等着在IAS机器上跑自己写的程序。
当时,每一个学生都想赶个时髦,尝尝IAS机器的鲜。他们每一个人都想方设法在自己的论文里设计一点需要复杂运算的东西,然后通过IAS机器来完成,再塞进自己的论文里。后来,甚至有本科生都在论文中使用到了IAS机器的工作。
当然,IAS机器也做了许多非常重要的,了不起的工作,比如 它所接到的第一项工作是:氢弹这种武器的可行性运算。 那一次,它白天黑夜连轴转地工作了60天。
1960年,IAS机器终于关闭了。它被送进了博物馆。可是到它退休的时候,整个美国已经有6000台真正的计算机了。计算机时代,就这样开始了。
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