12月28日—提出現代電腦架構的人
1946年6月,一堆機械與金屬零件陸續運到普林斯頓高等研究院所在的福德大樓(Fuld Hall),經過一樓愛因斯坦的辦公室,搬進地下室。校園內的學者見此莫不大皺眉頭,高等研究院不應該是個安靜的地方,讓愛因斯坦這類的頂尖天才們專心思考嗎?他們就只需要紙筆和黑板,搞台電腦要幹嘛?反而感覺玷汙了這個聖地。
話是這麼說,只不過,要打造電腦的可不是一般人,而是創院時僅有的六位學者之一、過去已多次在不同領域做出開創性研究的馮·紐曼(John von Neumann),誰敢否定這位絕頂天才的研究項目?!
天才兒童
是的,馮紐曼的天才是非常誇張那種。他於1903年12月28日出生在布達佩斯一個富裕的猶太家庭,六歲能心算8位數的除法,八歲就會微積分,除了母語,也會英、法、德與義大利等國語言,還懂古希臘語。他的記憶力驚人,看過的書過目不忘,甚至能背下電話簿。
1921年,馮紐曼錄取布達佩斯大學的數學系,卻因父親強烈反對,只好改去柏林大學念化學系,兩年後再轉到蘇黎世理工學院。雖然他完全沒在布達佩斯大學上過一堂課,卻因高分通過期末考,又有發表數學論文,結果他在1926年除了取得蘇黎世理工學院化工博士學位,也同時拿到布達佩斯大學的數學博士學位。隔年他即在柏林大學任教,以 23 歲創下該校有史以來最年輕的紀錄。
馮紐曼在教書的同時不但持續發表論文,而且產量驚人,才三年就發表了32篇論文。1930年,才轉到漢堡大學任教不到一年,他又應邀前往普林斯頓大學教授量子理論。三年後,普林斯頓高等研究院成立於普林斯頓大學的校園內,未滿 30 歲的馮紐曼與愛因斯坦等人一起獲邀進駐,他在校園裡老被誤以為是學生。
馮紐曼對各種新奇事物都充滿好奇,常興致盎然地問別人在研究什麼,然後五分鐘內就掌握全盤脈絡與關鍵所在,甚至提出前所未有的見解,讓對方既驚訝又佩服。他也常常因此而跨足不同領域,並做出重大貢獻。
現代電腦架構
在物理方面,他為剛萌芽的量子力學提供嚴謹的數學架構,也讓之後的數學家與物理學家因而有了處理多維空間的數學工具。他還將數學應用到經濟學,首度為賽局理論建立系統化的模型,因而被視為「賽局理論之父」。
除了這些抽象理論,馮紐曼為流體力學和震波建立數學模型,讓他在二次大戰期間加入曼哈頓計畫,協助計算原子彈的內爆作用。由於其中牽涉的計算極為複雜龐大,需藉助於計算機,他也因此跨入計算機的設計。
1944年,馮紐曼應邀參觀軍方正在打造的第一台通用型的電腦ENIAC,發現每次要執行不同程式就得重設上千個開關、插拔上百條電纜,非常沒有效率。他幾經思索後,於1945年發表論文,倡議將電腦硬體劃分成運算、貯存、控制、輸入與輸出等五大單元,成為現代電腦的基本架構。兩年後他又發明流程圖,讓撰寫軟體程式時的思考邏輯一目了然,至今仍為程式設計師所用。

馮紐曼後來進一步構想能像細胞一樣自我複製的機器,而提出「細胞自動機」(Cellular automaton),從簡單的指令與零件開始,就能衍生出複雜的機器,並且一代一代的繼續複製下去。有人認為這就是電腦病毒的始祖,也有人認為他預見了生命繁衍的秘密(四年後,華生與克里克才揭開DNA的秘密)。
英年早逝
馮紐曼一次又一次地在不同領域展現他的創見,只可惜他在1957年就因為骨癌過世,年僅53歲。罹癌化療期間,他還在研究如何讓電腦學習人腦的思考方式,讓人不禁想像如果他沒有英年早逝,人工智慧是否會有更大的進展?
附記:
筆者於2022年5月到布達佩斯一遊,當然不能錯過造訪馮紐曼故居的機會。下圖即是他從出生到18歲所住的房屋,不過這棟建築物乍看之下與馮紐曼毫無關聯,若非我事先查了資料,恐怕不會特別注意到牆上兩塊紀念銅牌。

銅牌上只鐫刻著簡單的頌辭,用的是馮紐曼原本姓名 Neumann János。他的姓「紐曼」放在前面,是因為匈牙利的姓名寫法和我們一樣先寫姓、再寫名。後來 Neumann 前面又多了 Von,則是匈牙利國王於 1913 年賜予他父親貴族身分才有的。
給各位一道謎題:其中一塊銅牌中間有粗細不同的線條,你知道那代表什麼嗎?

參考資料:
