约翰·冯·诺依曼的遗产
我有时会想,像冯·诺依曼这样的大脑,是否意味着一个比人类更高级的物种。
— 诺贝尔物理学奖得主汉斯·贝特,据诺曼·麦克雷转述 这一系列中的八篇文章只展示了冯·诺依曼所做工作的一部分。完整的清单装满了六卷文集,几乎遍及他那个时代数学的每一个分支。
纯数学 算子代数。 1929 年到 1943 年间,他部分与弗朗西斯·默里合作,创立了今天称为冯·诺依曼代数的算子代数理论,这是分析学和数学物理中最活跃的领域之一。 遍历定理。 1932 年,他证明了一个版本的定理,为统计物理的一条原理提供了依据:一个量对时间的平均等于对所有可能状态的平均。 希尔伯特第五问题。 1933 年,他解决了希尔伯特在 1900 年提出的问题之一的紧致情形,这个问题问的是连续群何时自动是“光滑”的。 经济、天气与战略 经济增长。 在一篇 1937 年发表、几年前已在普林斯顿的一个研讨会上报告过的论文中,他构建了一个扩张经济的模型,并用与极小极大相同的数学证明了均衡的存在。这是数理经济学的奠基文献之一。 天气预报。 1950 年,由朱尔·查尼领导、冯·诺依曼参与的小组在 ENIAC 上做出了第一次数值天气预报:24 小时的预报花了大约 24 小时来计算。今天预报天气和气候的模型都是那次实验的后代。 核战略。 冷战中,博弈论被用来思考军备竞赛,冯·诺依曼参与了洲际导弹的规划。与这种推理相联系的“相互确保摧毁”一语,至今仍概括着一个时代。 “奇点”这个词 1958 年,斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆写了一篇纪念他朋友的文章。文中他回忆起一次谈话,谈到技术进步不断加速,似乎正在接近“人类历史上某个本质性的奇点,越过它,我们所知的人类事务就无法继续下去”。这是这个词在这一意义上有记录的首次使用,几十年后它成了关于人工智能讨论的主题。
约翰·冯·诺依曼在洛斯阿拉莫斯的证件照,摄于 1940 年代。Los Alamos National Laboratory · Wikimedia Commons · 须署名 怎样评价他 冯·诺依曼既是本世纪最抽象的数学家之一,又是最深入参与科学军事应用的人之一,这两者在他的故事里密不可分。他帮助创造的计算机是为计算炸弹而诞生的,很快又转去计算天气、市场和蛋白质。博弈论诞生于一篇关于室内游戏的论文,最后进入了核战略手册和手机频段的拍卖。
他留下的启示,是一位不尊重学科边界的数学家的启示。他把物理学、经济学和计算机都当作数学可以派上用场的地方,而数学几乎总是派上了用场。
IAS 的存储器能装下多少
1952 年的高等研究院计算机有一个由 1024 个“字”组成的存储器,每个字 40 位二进制数字,存放在阴极射线管中。也就是 $1024 \times 40 = 40\,960$ 比特,或 $5\,120$ 字节:比这一段文字在你手机上占的空间还少。就是用这样的存储器,运行了氢弹的计算、天气预报和生物进化的模拟。 练习:IAS 的存储器一张 1 GB($10^9$ 字节)的存储卡能装下多少个 IAS 存储器?
每个 IAS 存储器有 $5\,120$ 字节。$\frac{10^9}{5\,120} \approx 195\,000$。今天的一张小卡片能装下冯·诺依曼那台计算机近二十万倍的存储器。