大道至简——冯·诺伊曼的《计算机与人脑》

约翰·冯·诺伊曼被称为计算机之父,这一称谓当然是至高无上的荣誉,尤其在计算机已经成为必不可少的工具——甚至是通向未来必不可少的工具时,“计算机之父”的称谓就更加有意义了。但这个名称并不能代表冯·诺伊曼的全部成就,事实上,他本质上是个数学家,泛函分析、遍历理论、几何学、拓扑学和数值分析等众多数学领域都颇有建树,同时,除了计算机之外,他还是美国原子弹、氢弹项目的重要参与者,是量子力学的重要奠基人之一,也是博弈论的创始人之一。可以说,现代科学最主要的几个方向,都有冯·诺伊曼留下的痕迹。

作为匈牙利出生的犹太人,冯·诺伊曼辉煌生涯中也有一定的幸运成分,他在二次世界大战爆发前幸运地在学术氛围浓厚的德国进行学术研究,而在二战爆发前夕转而去了代表未来方向的美国。他是在原子弹计划成功后仅有的四个支持氢弹计划的科学家之一,我想这或许与他的犹太人身份有关。他也提出使用原子弹进行“预防性战争”以防止苏联造出原子弹,虽然提出战争的意见为人诟病,但事实上苏联的确在几年之后就制造出了原子弹,并在此后很长一段时间内将世界置于两极分化的冷战氛围中。和同时代大部分经历过一战的人一样,他从一九三五年就断言战争不可避免,而拥有马奇诺防线的法国不堪一击。由于绥靖政策的原因,战争比他预测的开始时间晚了一年,而法国的确在二战中打的一塌糊涂。有这样的洞察力,他在战后被美国政府与多个智库机构聘为顾问也就不足为奇了。

集数学家、物理学家、计算机学家等等称谓于一身的冯·诺伊曼,和大部分科学家一样,大部分成果都体现在论文与产品中。而他们偶然的一两篇没有写满公式与论证的小册子,往往更能让外行叹为观止。这一本薄薄的《计算机与人脑》的小册子,就让人不得不叹息“大道至简”,能用平实无华的语言,说出深刻而生动的道理,唯有这样的大师才能做到。本书不由让人想起费曼《发现的乐趣》访谈录,似乎颇有一些相通之处。

顾名思义,这本书主要在探讨计算机与人脑的相似与不同之处。试图通过分析与对比加深对计算机与人脑两者工作机制的研究与理解。作者在书中提到的串行计算机、数字计算机已经成了当今计算机发展的标准模式。而读完此书则不禁想,在量子计算机研究发展的同时,如果能够对冯诺依曼提到的模拟计算机以及并行计算机做一些研究,或许能够有意想不到的收获。可惜的是作者书中并没有对后面几种计算机进行详细的架构与实现方面进行讨论,这或许也是后来人不知道从哪里开始的原因吧。

科学的进步需要天才的想象力与创造性,但什么时候天才才会出现则不得而知。在当下,人们的未来的预期往往容易陷入乐观与悲观的两极。乐观者认为,人类近两百年的成就超过了几千年文明的积累,而近几十年的发展又超过了最近两百年,人类发展似乎像计算机一样遵循摩尔定律快速翻番,势必会很快走向天下大同的地步。而乐观者则认为,传统的科学进步更多地依赖横空出世的天才,但天才的出现与分布都是随机的,近几十年来技术的进步仍然是在享受上一次科学发展带来的红利,这是爱因斯坦、冯诺依曼这一代科学家基础性突破带来的成果。但这样的红利效应正在迅速递减,如果没有能源、科学研究各方面的支援,人类社会未来的发展 不仅不容乐观,而且危机四伏。

或许,在目前这样基础科学没有重大突破的时候,谈对未来的判断还为时过早。而如果天才没有如我们想象的那样降临,那么对广大科研工作者来说,多读读当初这些天才们的作品,或许可以从他们的才华与天马行空的想象力中找到一些灵感来。

大道至简——冯·诺伊曼的《计算机与人脑》


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