John von Neumann
Známe osobnosti - John von Neumann
Biografia
John von Neumann, vlastným menom Neumann János (prezývaný Jancsi), sa
narodil 28. decembra 1903 v Budapešti a bol najstarším z troch detí.
Neumann bol zázračné dieťa. Už ako šesť ročný vedel z hlavy deliť
8-miestne čísla. Už v roku 1911 začal navštevovať gymnázium v Budapešti s
vyučovacím jazykom nemeckým. V roku 1913 plynule rozprával po nemecky.
Ako 18-ročný vydal svoju prvú štúdiu. V roku 1921 začal navštevovať
univerzitu v Budapešti, kde študoval chémiu a odkiaľ neskôr odišiel
najskôr do Zurichu a následne do Berlína, kde v roku 1925 získal diplom
za chemické inžinierstvo a zmenil si meno z maďarského Neumann János na
nemecké Johann von Neumann. Ako 25 ročný už vydal 10 veľkých štúdií. V
30-tych rokoch počas politických rozruchov v Európe emigroval do
Spojených štátoch a už v roku 1937 mu bolo pridelené americké
občianstvo.
Kariéra
Rozpisovať tu všetky Neumannove práce a úspechy by bol asi nekonečný
príbeh. Okrem ekonomiky a kvantovej mechaniky, strávil Neumann väčšiu
časť svojej kariéry výskumom a vývojom jadrových zbraní a vojenských
počítačov. Rovnako bol menovaný ako vedúci neslávne známeho projektu
časopriestorových brán – projektu Rainbow.
Neumann bol taktiež angažovaný aj v projekte vývoja jadrových zbraní,
ktorý je viac známy pod názvom „Manhattan project“. Projekt bol v tej
dobe veľmi utajovaný a všetko sa odohrávalo na základni Los Alamos v
Novom Mexiku. Neumannovou hlavnou úlohou bolo vymyslieť a vyrobiť tzv.
„explozívne šošoviky“, ktoré mali za úlohu stlačiť plutónium do jadra
atómovej bomby a spustiť tak celú reakciu. Výsledkom tejto práce bola
bomba typu „Fat man“, ktorá bola neskôr použitá v meste Nagasaki.
Neumann okrem iného správne odhadol uhol tlakovej vlny a skonštatoval,
že efektivita atómovej bomby je oveľa vyššia, keď exploduje niekoľko
kilometrov nad zemským povrchom, ako keď exploduje až po dopade. Na jar
roku 1945 bol Neumann spolu so štyrmi ďalšími vedcami poverený zvoliť
ciele prvých atómových bômb použitých proti ľuďom. Neumann so svojou
skupinou zvolili mestá Hirošima a Nagasaki. Je pravdou, že si Neumann
najprv zvolil za cieľ mesto Kyoto. Táto voľba mu ale bola zamietnutá
vojenským sekretárom Henrym Stimsonom, ktorý nedávno navštívil mesto
Kyoto a vyhlásil, že mesto je príliš pekné na to, aby bolo zničené.
16. júla 1945, necelý mesiac pred útokom na Hirošimu bolo potrebné
vykonať testy atómovej bomby. Neumann spolu s ostatným personálom v Los
Alamose boli očití svedkovia prvého výbuchu atómovej bomby v dejinách
ľudstva. Neumann pokračoval vo svojich výskumoch aj po vojne a spolu s
Edwardom Tellerom začali s výskumom nového typu bomby, ktorým bola
hydrogénová bomba.
Okrem jadrových zbraní, bol Neumannovym hlavným smerom aj počítačový
smer. Práve jemu okrem iného ďakujeme aj za to, že môžeme teraz čítať
tieto riadky. Práve on je totiž tvorcom takých počítačových modelov,
ktoré sa používajú dodnes. Hoci primitívne počítače už existovali, mali
dĺžku tridsať metrov, dokázali si zapamätať len dvadsať čísiel a
spotrebovali toľko energie, že by to stačilo na osvetlenie jednej
priemernej dediny. Neumann priniesol revolúciu do tejto oblasti. Návrh
jeho počítača EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
bol taký, že sa príkazy už nemuseli nastavovať pomocou prepínačov ale
mohli byť pomocou diernych štítkov uložené do pamäte. Do pamäte počítača
sa vošlo 20 desaťmiestnych čísiel a za sekundu dokázal urobiť 5-tisíc
výpočtov (dnešný bežný domáci počítač zvládne dve až tri miliardy).
Edvac zostal najrýchlejším počítačom na svete až do roku 1952. Okrem
pôvodného účelu pracoval po vojne aj na ďalších úlohách - počítal
rovnice pre prvý (neúspešný) projekt vodíkovej bomby, analyzoval dáta o
zachytenom kozmickom žiarení, pomáhal meteorológom pri predpovediach
počasia. Výpočet jednej dráhy strely, ktorý predtým človeku trval 750
hodín, zvládol za 20 sekúnd. Edvac sa stal prvým dôkazom, že skutočne
možno vytvoriť funkčný elektronický počítač s vysokým výkonom. Umožnil
tak vznik nového gigantického priemyslu informačných technológií a
otvoril éru, v ktorej všetky väčšie matematické výpočty za človeka
prebrali stroje.
Porovnanie počítača a ľudského mozgu
Posledných 15 rokov svojho života sa von Neumann snažil pochopiť
princípy fungovania ľudského mozgu a venoval sa hlavne porovnávaniu
ľudského mozgu s “moderným” počítačom. Šlo vlastne o skúmanie prevodov
analógových signálov na digitálne a digitálnych na analógové, čo sa
odohráva ako v ľudkom mozgu, tak aj v “moderných” počítačoch. Jeho dielo
“The computer and the brain” zostalo nedokončené a iba v rukopise. Smrť
mu nedovolila prácu dokončiť. Dielo vzniklo ako súbor prednášok, ktoré
ich autor chcel predniesť na Yale university v roku 1957. Neumann hľadal
podobnosti a rozdielnosti, ktoré existujú medzi počítačom a mozgom. Z
odlišnosti treba spomenúť predovšetkým mieru – veľkosť a rýchlosť – to
sú očividné rozdiely. Ale sú aj ďalšie ako napr. zásady činnosti a
riadenia, ako aj všeobecné riešenie, hľadanie súvislostí. Pri skúmaní
nervového systému hneď vidíme, že má digitálny charakter. Základným
prvkom nervovej sústavy je nervová buňka – neuron. Normálna činnosť
neuronu spočíva v tom, že dáva nervové impulzy. Každý impulz je vlastne
zložitý proces, ktorý má rôzne stránky, ako napr. chemické, mechanické. V
zásade ide o jednotnú, reprodukovateľnú odpoveď na veľmi rozdielne
podnety.
Nervová sústava, podobne ako počítač má pamäť. Skutočnosť, že človek má
pamäť je evidentná, dokonca pojem pamäti vznikol v spojitosti s
psychickými javmi a až neskôr sa dostal do techniky, práve do ríše
počítačov. Otázka však spočíva v tom, či je v nervovej sústave nejaký
osobitný orgán, nejaká “jednotka”, ktorá riadi pamäť, jej činnosť. Tu už
šlo o prísne vedecký a vážny problém.
Von Neumann vychádzal z toho, že podľa niektorých biológov existujú
určité chromozómy, ktoré sú zodpovedné za prenášanie poznatkov, za ich
dedičnosť. Tie sú schopné reprodukovať svojské vlastnosti rodičov, resp.
iných predkov. Je to tzv. génová pamäť, ktorá je schopná uložiť
“príkazy”, ktoré potom ukladá všetkým buňkám, aby prebrali dedičné
prvky. O pamäti vieme toľko, že musí mať veľkú kapacitu a nevieme si
predstaviť, ako by taký “zložitý automat” ako je nervová sústava, mohol
pracovať bez nej.
Pri počítačoch poznáme presnú kapacitu pamäti. Pamäť dokáže uložiť vždy
len určité množstvo informácií a informácie sa dajú vyjadriť určitým
počtom bitov. Jeden “moderný počítač” si vyžaduje pamäť s kapacitou
105-106 bitov – samozrejme dnes už aj elektronický diár má väčšiu pamäť,
ale v tomto prípade sa jedná o obdobie 1955-57. Na základe skúmania je
predpoklad, že nervová sústava musí mať pamäť s oveľa väčšou kapacitou,
keďže riadi oveľa väčší “automat” akým je počítač. Totiž sú údaje, či
lepšie povedané predstavy, že v nervovej sústave neexistuje skutočné
zabúdanie (strata pamäti), iba určité získané poznatky sa dostanú na
perifériu.
Na základe týchto poznatkov von Neumann odhadoval množstvo digitálnych
poznatkov u normálneho človeka. Predpokladal podľa experimentov, že
normálny receptor dokáže vnímať až 14 rôznych digitálnych zmien za jednu
sekundu. Predpokladaný počet nervových buniek je 1010 . Tým sa
dostaneme k výsledku: počet vstupov za sekundu je 14 x 1010 bitov. Napr.
keď zobral 60-ročného človeka: je to životná doba 2 x 109, pre neho je
potrebná pamäťová kapacita 14 x 1010 x 2 x 109 = 2,8 x 1020 bitov. To
znamená, že presahuje kapacitu počítača (105-106 bitov).
Ľudská pamäť má viac foriem. Jednu z nich tvoria genetické časti:
chromozomy a v nich uložené pamäťové prvky, ktorých stav vplýva na celý
nervový systém, ba možno povedať, že do istej miery je preň určujúcim.
Teda je tu možnosť existencie genetickej pamäti.
Keď hovoríme o pamäti, resp. o nervovej sústave človeka, treba
pripomenúť, že tu dochádza k procesu premeny analógového na digitálny
naopak (napr. stiahnutie svalov patrí do analógového procesu, ale
nervový impulz, ktorý k tomu stiahnutiu vedie je digitálny). Pri
genetickom mechanizme gény patria do digitálnej sústavy, ale ich činnosť
vyvoláva tvorbu určitých enzímov, a tie už patria medzi analógové
procesy.
Smrť Johna von Neumanna
V roku 1955 diagnostikovali Neumannovi rakovinu pankreasu, ktorá bola
pravdepodobne spôsobená jeho ožiarením pri atómových testoch, na ktorých
sa zúčastňoval. Po roku a pol, vo veku nedožitých 54 rokov, Neumann
zomiera vo veľkých bolestiach v nemocnici Walter Reed Hospital vo
Washingtone pod prísnym dohľadom armády spojených štátov, aby pred
smrťou nevyzradil prísne tajné informácie, s ktorými sa stretol počas
svojej kariéry. Pochovaný je na cintoríne Princeton Cemetery in
Princeton, Mercer County, New Jersey.
Budeme Neumannovi ďakovať za vynájdenie moderného typu počítača alebo ho
budeme preklínať za účasť pri výrobe atómových zbraní a pre jeho účasť v
experimente Rainbow ? Je Neumann kladná alebo záporná postava ľudských
dejín ? Posúdenie už necháme na Vás....
„Ak ľudia nechápu aká jednoduchá je matematika, je to preto, lebo ešte nepochopili, aký komplikovaný je sám život“ - John von Neumann