博弈论学家约翰冯诺伊曼Word文件下载.docx

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由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献，他被誉为“计算机之父”。

　　在数学领域的卓越贡献

诺伊曼是20世纪最杰出的数学家之一，他在纯粹数学和应用数学方面都有卓越的贡献。

20世纪40年代以前，他主要研究纯粹数学，在集合论、测度论、群论及算子理论等方面做出贡献。

特别是在1933年解决了希尔伯特第5问题。

他建立的算子环理论为量子力学奠定了数学基础。

这一时期的代表作是《量子力学的数学基础》。

1940年以后他转向应用数学，在力学、经济学、数值分析和电子计算器方面都有重要贡献。

第二次世界大战开始后，冯．诺伊曼因战事需要研究可压缩气体运动，建立冲击波理论和湍流理论，他对非线性双曲型（无粘流体方程）引人人工粘性项的差分方法已成为现代流体计算的主导方法。

这些工作发展了流体力学。

他为原子弹的设计方案提出许多重要建议，在研制原子弹的过程中，他与波兰数学家乌拉姆提出蒙特卡罗法，开创统计模拟方法。

1944年参与了世界上第一台电子计算器的设计，后来又陆续研究更完善的计算器，如1995年提出离散变量电子计算机（EDVAC）的设计方案等。

　　研制电子计算机

　　诺伊曼不仅是个数学天才，在其它领域也大有建树。

他精通七种语言，在化学方面也有相当的造诣，曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。

更为难得的是，他并不仅仅局限于纯数学上的研究，而是把数学应用到其它学科中去。

他对经典力学、量子力学和流体力学的数学基础进行过深入的研究，并获得重大成果，这些都说明诺伊曼具备了坚实的数理基础，和广博的知识，为他后来从事计算机逻辑设计提供了坚强的后盾。

1944年，诺伊曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极为困难的计算。

在对原子核反应过程的研究中，要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。

解决这一问题通常需要通过几十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有的中间运算过程均不可缺少，且要尽可能保持准确。

他所在的洛•斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。

无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。

　　被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了ENIAC计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中，建立了一生中最大的丰功伟绩。

1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。

当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。

在交谈在，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。

具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。

几天之后，诺伊曼专程来到莫尔学院，参观了尚未竣工的这台庞大的机器，并以其敏锐的眼光，一下子抓住了计算机的灵魂－－逻辑结构问题，令年轻的ENIAC的研制们敬佩不已。

因实际工作中对计算的需要以及把数学应用到其它科学问题的强烈愿望，使诺伊曼迅速决定投身到计算机研制者的行列。

对业已功成名就的诺伊曼来说，这样做需要极大的勇气，因为这是一个成败未卜的新征途，一旦失败，会影响他已取得的名誉和地位。

诺伊曼却以对新事物前途的洞察力，毅然决然地向此征途迈出了第一步，于1944年8月加入莫尔计算机研制小组，为计算机研制翻开了辉煌的一页。

　　诺伊曼以其非凡的分析、综合能力及雄厚的数理基础，集众人之长，提出了一系列优秀的设计思想，在他和莫尔小组其它成员的共同努力下，只经历了短短的十个月，人类在数千年中积累起来的科学技术文明，终于结出了最激动人心的智慧之花——一个全新的存储程序通用电子计算机方案（EDVAC方案）诞生了。

诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。

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。

报告明确规定，EDVAC计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五大部分组成，并阐述了这五大部分的职能和相互关系。

这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：

电子计算机的时代开始了。

　　1954年6月，诺伊曼到美国普林斯顿高级研究所工作，出任ISA计算机研制小组的主任职位。

在那时，他提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。

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。

设计思想之一是二进制，他根据电子组件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。

报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。

实践证明了诺伊曼预言的正确性。

如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。

程序内存是诺伊曼的另一杰作。

通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点－－没有真正的存储器。

ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其它电路中。

这样，解题之前，必需先相好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。

这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。

计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：

把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要云存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。

这一思想标志着自动运算的实现，标志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。

冯•诺伊曼为计算机的发展道路打通了一道道关卡。

尽管长期以来，关于二进制的引入和程序内存的发明权一直有争议，但是，诺伊曼在计算机总体配置和逻辑设计上所做的卓越贡献掀起了一次计算机热潮。

推动了电子计算机的发展。

他无愧于“计算机之父”这一美称。

　　对经济领域的贡献

　　另一项重大成果是创立了对策论（GameTheory），并应用于经济领域，1944年与莫根施特恩（Morgensten）合著的《对策论与经济行为》已成为经典著作。

他在病危的情形下，还研究人的神经系统与计算器的关系，未及完成而卒，以后以《计算器与人脑》刊行于世。

其主要论著收集在《冯·

诺伊曼全集》（6卷，1961）中。

诺依曼

1903年12月28日，在布达佩斯诞生了一位神童，这不仅给这个家庭带来了巨大的喜悦，也值得整个计算机界去纪念。

正是他，开创了现代计算机理论，其体系结构沿用至今，而且他早在40年代就已预见到计算机建模和仿真技术对当代计算机将产生的意义深远的影响。

他，就是约翰·

诺依曼（JohnVonNeumann）。

简介

诺依曼（JohnvonNeumann，1903－1957），美籍匈牙利人，数学家、计算机学家、物理学家、经济学家、发明家，[1]“现代电子计算机之父”，他制定的计算机工作原理直到现在还被各种电脑使用着。

1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育。

诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘。

据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言，最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语。

他对读过的书籍和论文，能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此。

1911年一1921年，冯·

诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重。

在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯·

诺依曼还不到18岁。

1921年一1923年在苏黎世联邦工业大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·

诺依曼年仅22岁。

1927年一1929年冯·

诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。

1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国。

1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。

1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生。

诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士。

他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院士。

1954年他任美国原子能委员会委员；

1951年至1953年任美国数学会主席。

1954年夏，冯·

诺依曼被发现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁。

生平

前半生

诺伊曼，著名匈牙利裔美籍数学家。

1903年12月3日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。

诺依曼的父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩，凭着勤奋、机智和善于经营，年轻时就已跻身于布达佩斯的银行家行列。

诺依曼的母亲是一位善良的妇女，贤慧温顺，受过良好教育。

诺伊曼从小就显示出数学天才，关于他的童年有不少传说。

大多数的传说都讲到冯·

诺伊曼自童年起在吸收知识和解题方面就具有惊人的速度。

六岁时他能心算做八位数乘除法，八岁时掌握微积分，十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。

微积分的实质是对无穷小量进行数学分析。

人类探索有限、无限以及它们之间的关系由来已久，l7世纪由牛顿莱布尼茨发现的微积分，是人类探索无限方面取得的一项激动人心的伟大成果。

三百年来，它一直是高等学府的教学内容，随着时代的发展，微积分在不断地改变它的形式，概念变得精确了，基础理论扎实了，甚至有不少简明恰当的陈述。

但不管怎么说，八岁的儿童要弄懂微积分，仍然是罕见的。

上述种种传闻虽然不尽可信，但冯·

诺伊曼的才智过人，则是与他相识的人们的一致看法。

1914年夏天，约翰进入了大学预科班学习，是年7月28日，奥匈帝国借故向塞尔维亚宣战，揭开了第一次世界大战的序幕。

由于战争动乱连年不断，冯·

诺依曼全家离开过匈牙利，以后再重返布达佩斯。

当然他的学业也会受到影响。

但是在毕业考试时，冯·

诺依曼的成绩仍名列前茅。

1921年，冯·

诺依曼通过“成熟”考试时，已被大家当作数学家了。

他的第一篇论文是和菲克特合写的，那时他还不到18岁。

麦克斯由于考虑到经济上原因，请人劝阻年方17的冯·

诺依曼不要专攻数学，后来父子俩达成协议，冯·

诺依曼便去攻读化学。

其后的四年间，冯·

诺依曼在布达佩斯大学注册为数学方面的学生，但并不听课，只是每年按时参加考试。

与此同时，冯·

诺依曼入柏林大学（1921年），1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。

1926年他在苏黎世的获得化学方面的大学毕业学位，通过在每学期期末回到布达佩斯大学通过课程考试，他也获得了布达佩斯大学数学博士学位。

诺依曼的这种不参加听课只参加考试的求学方式，当时是非常特殊的，就整个欧洲来说也是完全不合规则的。

但是这不合规则的学习方法，却又非常适合冯·

诺依曼。

诺依曼在柏林大学学习期间，曾得到化学家哈勃的悉心栽培。

哈勃是德国著名的化学家，由于合成氨而获诺贝尔奖。

逗留在苏黎世期间，冯·

诺依曼常常利用空余时间研读数学、写文章和数学家通信。

在此期间冯·

诺依曼受到了希尔伯特和他的学生施密特和外尔的思想影响，开始研究数理逻辑。

当时外尔和波伊亚两位也在苏黎世，他和他们有过交往。

一次外尔短期离开苏黎世，冯·

诺依曼还代他上过课。

聪明的智慧加上得天独厚的栽培，冯·

诺依曼在茁壮地成长，当他结束学生时代的时候，他已经漫步在数学、物理、化学三个领域的某些前沿。

1926年春，冯·

诺依曼到哥廷根大学任希尔伯特的助手。

1927～1929年，冯·

诺依曼在柏林大学任兼职讲师，期间他发表了集合论、代数和量子理论方面的文章。

l927年冯·

诺依曼到波兰里沃夫出席数学家会议，那时他在数学基础和集合论方面的工作已经很有名气。

l929年，冯·

诺依曼转任汉堡大学兼职讲师。

1930年他首次赴美，成为普林斯顿大学的客座讲师。

善于汇集人才的美国不久就聘冯·

诺依曼为客座教授。

诺依曼曾经算过，德国大学里现有的和可以期待的空缺很少，照他典型的推理得出，在三年内可以得到的教授任命数是三，而参加竞争的讲师则有40名之多。

在普林斯顿，冯·

诺依曼每到夏季就回欧洲，一直到l933年担任普林斯顿高级研究院教授为止。

当时高级研究院聘有六名教授，其中就包括爱因斯坦，而年仅30岁的冯·

诺依曼是他们当中最年轻的一位。

在高等研究院初创时间，欧洲来访者会发现，那里充满着一种极好的不拘礼节的、浓厚的研究风气。

教授们的办公室设置在大学的“优美大厦”里，生活安定，思想活跃，高质量的研究成果层出不穷。

可以这样说，那里集中了有史以来最多的有数学和物理头脑的人才。

l930年冯·

诺依曼和玛丽达·

柯维斯结婚。

1935年他们的女儿玛丽娜出生在普林斯顿。

诺依曼家里常常举办时间持续很长的社交聚会，这是远近皆知的。

l937年冯·

诺依曼与妻子离婚，1938年又与克拉拉·

丹结婚，并一起回普林斯顿。

丹随冯·

诺依曼学数学，后来成为优秀的程序编制家。

与克拉拉婚后，冯·

诺依曼的家仍是科学家聚会的场所，还是那样殷勤好客，在那里人人都会感到一种聪慧的气氛。

二次大战欧洲战事爆发后，冯·

诺依曼的活动越出了普林斯顿，参与了同反法西斯战争有关的多项科学研究计划。

l943年起他成了制造原子弹的顾问，战后仍在政府诸多部门和委员会中任职。

1954年又成为美国原子能委员会成员。

诺依曼的多年老友，原子能委员会主席斯特劳斯曾对他作过这样的评价：

从他被任命到1955年深秋，冯·

诺依曼干得很漂亮。

他有一种使人望尘莫及的能力，最困难的问题到他手里。

都会被分解成一件件看起来十分简单的事情，用这种办法，他大大地促进了原子能委员会的工作。

晚年

诺依曼的健康状况一直很好，可是由于工作繁忙，到1954年他开始感到十分疲劳。

1955年的夏天，X射线检查出他患有癌症，但他还是不停的工作，病势扩展。

后来他被安置在轮椅上，继续思考、演说及参加会议。

长期而无情的疾病折磨着他，慢慢地终止了他所有的活动。

1956年4月，他进入华盛顿的沃尔特·

里德医院，1957年2月8日在医院逝世，享年53岁。

逸闻

一次，在一个数学聚会上，有一个年轻人兴冲冲的找到他，向他求教一个问题，他看了看就报出了正确答案。

年轻人高兴地请求他告诉自己简便方法，并抱怨其他数学家用无穷级数求解的烦琐。

诺依曼却说道：

“你误会了，我正是用无穷级数求出的。

”可见他拥有过人的心算能力。

据说有一天，冯·

诺依曼心神不定地被同事拉上了牌桌。

一边打牌，一边还在想他的课题，狼狈不堪地“输掉”了10元钱。

这位同事也是数学家，突然心生一计，想要捉弄一下他的朋友，于是用赢得的5元钱，购买了一本冯·

诺依曼撰写的《博弈论和经济行为》，并把剩下的5元贴在书的封面，以表明他“战胜”了“赌博经济理论家”，着实使冯·

诺依曼“好没面子”。

另一则笑话发生在ENIAC计算机研制时期。

有几个数学家聚在一起切磋数学难题，百思不得某题之解。

有个人决定带着台式计算器回家继续演算。

次日清晨，他眼圈黑黑，面带倦容走进办公室，颇为得意地对大家炫耀说：

“我从昨天晚上一直算到今晨4点半，总算找到那难题的5种特殊解答。

它们一个比一个更难咧！

”说话间，冯·

诺依曼推门进来，“什么题更难？

”虽只听到后面半句话，但“更难”二字使他马上来了劲。

有人把题目讲给他听，教授顿时把自己该办的事抛在爪哇国，兴致勃勃地提议道：

“让我们一起算算这5种特殊的解答吧。

”

大家都想见识一下教授的“神算”本领。

只见冯·

诺依曼眼望天花板，不言不语，迅速进到“入定”状态。

约莫过了5分来钟，就说出了前4种解答，又在沉思着第5种……。

青年数学家再也忍不住了，情不自禁脱口讲出答案。

诺依曼吃了一惊，但没有接话茬。

又过了1分钟，他才说道：

“你算得对！

那位数学家怀着崇敬的心情离去，他不无揶揄地想：

“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？

”然而，冯·

诺依曼却呆在原地，陷入苦苦的思索，许久都不能自拔。

有人轻声向他询问缘由，教授不安地回答说：

“我在想，他究竟用的是什么方法，这么快就算出了答案。

”听到此言，大家不禁哈哈大笑：

“他用台式计算器算了整整一个夜晚！

”冯·

诺依曼一愣，也跟着开怀大笑起来。

冯诺依曼的经典理论

冯诺依曼体系机构

说到计算机的发展，就不能不提到美国科学家冯诺依曼。

从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。

人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。

所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。

20世纪30年代中期，美国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。

同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

冯诺依曼理论的要点是：

数字计算机的数制采用二进制；

计算机应该按照程序顺序执行。

人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。

从ENIAC（ENIVAC并不是冯诺依曼体系）到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。

所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：

输入数据和程序的输入设备

记忆程序和数据的存储器

完成数据加工处理的运算器

控制程序执行的控制器

输出处理结果的输出设备