Инноваторы. Как несколько гениев, хакеров и гиков совершили цифровую революцию
Шрифт:
Джон фон Нейман
В этот момент в истории компьютеров снова появляется один из самых интересных персонажей. Джон фон Нейман — математик, родившийся в Венгрии, — был руководителем Тьюринга в Принстоне и предлагал ему остаться там работать в качестве ассистента. Восторженный эрудит и изысканный интеллектуал, он внес значительный вклад и в математическую статистику, и в теорию множеств, и в геометрию, и в квантовую механику, и в конструкцию ядерной бомбы, и в динамику жидкостей, и в теорию игр, и, конечно, в компьютерную архитектуру. В конечном итоге он значительно усовершенствует архитектуру компьютера, обеспечивающую сохранение программ, которую начали разрабатывать Эккерт и Мокли и их коллеги, и она станет называться его именем, и большая часть заслуг достанется именно ему [188] .
188
Материал этого раздела взят не только из работ, ссылки на которые приведены ниже, но и из работ William Aspray, John von Neumann and the Origins of Modern Computing (1990); Nancy Stern, John von Neumann’s Influence on Electronic Digital Computing, 1944–1946, IEEE Annals of the History of Computing,
Фон Нейман родился в зажиточной еврейской семье в Будапеште в 1903 году в благополучное время, когда в Австро-Венгерской империи были отменены законы, ограничивающие права евреев. Император Франц Иосиф в 1913 году наградил банкира Макса Неймана наследуемым дворянским титулом за «заслуги в финансовой сфере», таким образом семья стала назваться маргиттаи Нейманами, а по-немецки — фон Нейманами. Янош (в детстве его называли Янчи, а затем — в Америке — Джоном или Джонни) был старшим из трех братьев, и они все после смерти отца перешли в католичество (как один из них признался — «для удобства») [189] .
189
Dyson, Turing’s Cathedral, 41.
Фон Нейман был еще одним первооткрывателем, чьи интересы лежали на пересечении гуманитарных и естественных наук.
«Наш отец писал любительские стихи и считал, что поэзия может передать не только эмоции, но и выразить философские идеи, — вспоминал брат Джона Николас. — Он считал поэзию языком в языке, и в этом, возможно, берут начало будущие рассуждения Джона о языках компьютера и мозге». О матери он написал: «Она считала, что музыка, искусство и прочие эстетические удовольствия должны занимать важное место в нашей жизни и что утонченность — весьма уважаемое качество» [190] .
190
Nicholas Vonneumann, John von Neumann as Seen by His Brother (1987), 22, публиковался фрагмент из книги под названием John von Neumann: Formative Years, IEEE Annals, осень 1989 г.
Существует огромное количество историй о многочисленных талантах молодого фон Неймана, и некоторые из них, вероятно, правдивы. В возрасте шести лет, как позже рассказывали, он перебрасывался с отцом шутками на древнегреческом и мог в уме разделить два восьмизначных числа. На вечеринках он проделывал фокус — запоминал страницу из телефонной книги и называл в обратном порядке имена и номера. Он мог воспроизвести дословно прочитанные страницы из романов или статей на любом из пяти языков. «Если раса людей со сверхчеловеческими мыслительными способностями когда-либо возникнет, — сказал как-то разработчик водородной бомбы Эдвард Теллер, — принадлежащие ей особи будут напоминать Джонни фон Неймана» [191] .
191
Dyson, Turing’s Cathedral, 45.
Кроме школы, он занимался с репетиторами математикой и языками и в пятнадцать лет полностью овладел высшей математикой. Когда Коммунистическая партия во главе с Белой Куном в 1919 году на короткое время взяла власть в Венгрии, занятия фон Неймана были перенесены в Вену и на курорт на Адриатическом море, а в нем выработалось стойкое отвращение к коммунизму. Он изучал химию в Швейцарском федеральном технологическом институте (Политехникуме) в Цюрихе (откуда уже ушел Эйнштейн), а математику — и в Берлине, и в Будапеште, и в 1926 году получил докторскую степень. В 1930 году он отправился в Принстонский университет изучать квантовую физику и остался там после того, как был назначен (наряду с Эйнштейном и Гёделем) одним из первых шести профессоров только что образованного Института перспективных исследований [192] .
192
Goldstine, The Computer from Pascal to von Neumann, 3550.
Фон Нейман и Тьюринг, которые встретились в Принстоне, считаются парой великих теоретиков, разработавших концепцию компьютера общего назначения, но в личном плане и по темпераменту они были полными противоположностями. Тьюринг вел спартанский образ жизни, жил в пансионах и дешевых гостиницах и был погружен в себя. Фон Нейман же был элегантным бонвиваном, и они с женой один-два раза в неделю устраивали блестящие приемы в своем огромном доме в Принстоне. Тьюринг любил бегать на длинные дистанции, а про фон Неймана шутили, что на свете очень мало мыслей, никогда не приходивших
193
Dyson, Turing’s Cathedral, 1305.
Фон Нейман любил на своих приемах рассказывать анекдоты и читать шуточные стихи на разных языках, а ел так много, что его жена однажды сказала, что он может сосчитать все, кроме съеденных калорий. Он безрассудно водил машину, иногда попадал в аварии и любил покупать шикарные новые «кадиллаки». Историк науки Джордж Дайсон писал: «По крайней мере раз в год он приобретал новый автомобиль, независимо от того, пострадал ли в аварии предыдущий» [194] .
194
Dyson, Turing’s Cathedral, 1395.
В конце 1930-х годов, работая в Институте, фон Нейман заинтересовался способами математического моделирования взрывных ударных волн. Это привело к тому, что в 1943 году он стал участником Манхэттенского проекта, и ему пришлось совершать частые поездки на секретные объекты Лос-Аламоса и Нью-Мексико, где разрабатывалось атомное оружие. Поскольку количества урана-235 было недостаточно, чтобы построить больше одной бомбы, ученые в Лос-Аламосе попытались создать бомбу, в которой бы использовался плутоний-239. Фон Нейман сосредоточился на способах построения взрывных линз, которые бы сжимали плутониевое ядро бомбы для достижения критической массы [195] .
195
Фон Нейман достиг успеха в решении этой проблемы. Идея взрыва плутония привела к детонации атомной бомбы, испытанной в рамках программы Trinity в июле 1945 г. вблизи Аламогордо, Нью-Мексико, и она будет использована в бомбе, сброшенной на Нагасаки 9 августа 1945 г. — через три дня после того, как на Хиросиму будет сброшена урановая бомба. Из-за его ненависти и к нацистам, и к правящим Россией коммунистам фон Нейман стал активным сторонником разработки атомного оружия. Он принял участие в испытаниях в рамках программы Trinity, а также в более поздних испытаниях на атолле Бикини в Тихом океане. Он утверждал, что смерть тысяч людей от радиации — приемлемая цена за достижение Соединенными Штатами ядерного превосходства. Он умер спустя двенадцать лет, в возрасте пятидесяти трех лет, от рака костей и поджелудочной железы, который мог быть вызван облучением в ходе этих испытаний. — Прим. автора.
Для расчета параметров этого взрыва требуется решение множества уравнений для вычисления скорости волны сжатия воздуха или других веществ, образовавшейся после взрыва. Поэтому фон Нейману захотелось изучить возможности высокоскоростных компьютеров.
Летом 1944 года эта проблема привела его в Bell Labs, и он стал изучать обновленную версию калькулятора комплексных чисел Джорджа Стибица. В последней версии имелось нововведение, которое произвело на него особенное впечатление его: на той же перфорированной ленте, где были набиты закодированные инструкции для каждой задачи, рядом с ними помещались и исходные данные. Фон Нейман провел какое-то время и в Гарварде, пытаясь выяснить, можно ли использовать компьютер Mark I Говарда Айкена для расчетов бомбы. Все лето и осень того года он перемещался на поезде между Гарвардом, Принстоном, Bell Labs и Абердином, исполняя роль пчелки, прямо и перекрестно опыляющей различные команды идеями, которые возникали в его голове. Так же как Джон Мокли ездил повсюду, подбирая идеи, которые в результате привели к созданию первого работающего электронного компьютера, фон Нейман курсировал между лабораториями, собирая воедино элементы и понятия, которые стали потом частью архитектуры компьютера с сохраняемыми программами.
В Гарварде, в конференц-зале, расположенном рядом с компьютером Mark I, Грейс Хоппер и ее партнер, программист Ричард Блох, обустроили рабочее место для фон Неймана. Он и Блох должны были писать уравнения на доске и вводить их в машину, а Хоппер должна была считывать готовые промежуточные результаты. Пока машина «переваривала числа», рассказывала Хоппер, фон Нейман часто выбегал из конференц-зала и подбегал к ней, чтобы предсказать, какими будут результаты. «Я просто никогда не забуду, как они прибегали из задней комнаты, а затем снова убегали обратно и исписывали этим [числами] всю доску, и фон Нейман предсказывал, какие результаты должны были получиться, и в девяносто девяти процентах случаев он угадывал результат с фантастической точностью, — восклицала Хоппер в восторге. — Казалось, он просто знал или чувствовал, как происходят вычисления» [196] .
196
Хоппер, устный рассказ, записан 7 января 1969 г.