馮·諾伊曼
1944年夏天的一個傍晚,馮·諾伊曼來到阿伯丁車站等候去費城的火車。在候車室裏,身旁的一位青年很快就認出他就是聞名世界的大數學家馮·諾伊曼,便懷著年輕人會見大人物時那種局促不安的心情走了過去。這位名叫格爾斯坦的青年漲紅著臉向數學家自我介紹,說他在費城賓夕法尼亞大學的莫爾學院工作。馮·諾伊曼熱情地招呼他坐下,關心地詢問他的工作狀況。大科學家毫無架子,和藹謙虛的態度很使格爾斯坦感動,他向馮·諾伊曼請教了一些數學疑難問題。最後,他還告訴數學家說,他正在莫爾學院參加試製每秒鍾能計算333次乘法的電子計算機的工作。
原來,格爾斯坦所在的莫爾學院正是受阿伯丁彈道實驗所的委托,於一年多以前開始世界上第一台電子計算機的試製工作的。這件事恰巧同馮·諾伊曼當時正在日日夜夜思索的問題不謀而合。格爾斯坦的介紹,引起了馮·諾伊曼的極大興趣。他拉住年輕人,向他詳細了解了這方麵的工作,從中領悟到了頭等重要的意義。
20世紀30年代,由於電子學的發展和在研製穿孔卡片式統計分析機的過程中積累的經驗,為創立電子計算機提供了主要的技術前提。
二次大戰中,賓夕法尼亞大學莫爾學院電子係和阿伯丁彈道研究實驗室共同負責為陸軍每天提供6張火力表。這項任務非常困難和緊迫。因為每張表都要計算幾百條彈道,而一個熟練的計算員用台式計算機計算一條飛行時間60秒的彈道要花20小時。盡管他們改進了微分分析儀,聘用了200多名計算員,一張火力表仍要算二三個月,問題相當嚴重。
當時,負責該項工作的軍方代表是年輕的格爾斯坦中尉,他原是一位數學家。他的朋友莫希萊這時正好在莫爾學院電子係任職。1942年8月,莫希萊寫了一份《高速電子管計算機裝置的使用》的備忘錄,即ENIAC的初始方案。思想敏捷的格爾斯坦意識到這一方案的巨大價值,立即向他的上司彙報,獲得支持,成立了研製小組。這個小組的成員是:負責電子計算機總設計方案的是物理學家莫希萊;芬蘭人艾克特擔任總工程師,負責解決製造中一係列困難複雜的工程技術問題;年輕的格爾斯坦中尉不僅在數學上能提出有用的建議,而且是精幹的科研管理人才;另外還有年輕的邏輯學家勃克斯參加。
正當研製工作停滯不前,研製者大傷腦筋時,馮·諾伊曼投身到新型計算機設計者的行列中來了。
馮·諾伊曼是20世紀上半葉世界最偉大的數學家之一,具有純數學家和應用數學家典型的雙重性格。他追求純粹數學的嚴密和美感,又注重數學的應用以及與物理學等其他學科的聯係。這使他不僅在集論、算子譜理論、實函數論和測度論(遍曆定理)等純數學領域,而且在博弈論、數理經濟學、計算機理論和計算數學等應用數學部門都作出了重大貢獻,成為這些數學分支的主要開創者。
第二次世界大戰期間,馮·諾伊曼參與了許多軍事方麵的研究。1940年,他被阿伯丁彈道實驗研究所聘為科學顧問;1941年受聘任海軍軍械局顧問;1943年成為洛斯阿拉莫斯實驗室顧問。無論是作為主角還是配角,他都以他出色的才能解決了一個個重大的課題。這些課題涉及到流體力學、空氣動力學、氣象計算等許多方麵,顯示出馮·諾伊曼熟練的分析技巧和嚴謹的邏輯推理本領。
洛斯阿拉莫斯實驗室是原子彈研製機構,這裏聚集著一批像奧本海默、維格納、費米、特勒那樣的高水平的物理學家和工程技術人員,但缺少既懂得物理學家們的要求,又能很快從數學上拿出解決方案的數學家。奧本海墨認定馮·諾伊曼就是這樣的人。他熱情地邀請了馮·諾伊曼到洛斯阿拉莫斯實驗室幫助工作。馮·諾伊曼不負眾望,憑借他熟練的分析技巧和特有的數學計算才能,為洛斯阿拉莫斯實驗室解決了好些關鍵問題。他對原子彈的引爆提出的建議被實驗所證實;對提高原子彈爆炸效果以及有效地配置原料進行估計,也卓有成效。在洛斯阿拉莫斯,馮·諾伊曼碰到了許多必須依靠大量的計算才能解決的問題,如受控熱核反應過程,它涉及數10億次的初等算術運算和初等邏輯指令。這不是靠人力和一般的計算機所能解決的。怎樣才能獲得超高速計算呢?馮,諾伊曼當時尚不清楚,但問題既然提出,一旦有機會總是要解決的。
同格爾斯坦分手後,馮·諾伊曼急不可耐地寫信告訴賓夕法尼亞大學的莫爾學院,希望馬上訪問那兒,看看這台尚未出世的機器。莫爾學院計算機設計組的領導者艾克特和莫希萊聽說後十分高興。他們非常渴望能得到這位大科學家的指導和幫助。艾克特還說:“馮·諾伊曼是否真正的天才,從他來以後提的第一個問題就可判斷出來。”這年8月初,馮·諾伊曼來到莫爾學院,參觀了尚未竣工的被稱為ENIAC的電子計算機,他第一個問題就問起機器的邏輯結構。艾克特心中暗暗佩服:“不愧是位天才的科學家,一下就點到問題的要害!”這以後,馮·諾伊曼就成為莫爾學院的實際顧問者,他同ENIAC的首批研製者們討論了提高電計算機性能的各種措施,對ENIAC的優缺點作出判斷,並提出相應的改進建議。正是因為馮·諾伊曼所起的決定性作用,才使ENIAC在這一年裏得以試製成功。