Neumann János, a budapesti zseni
Akár asztali számítógépet, laptopot vagy okostelefont használunk, minden mai digitális eszköz belső felépítése egy magyar származású matematikus nevéhez fűződik. Neumann János nemcsak a kvantummechanika és a játékelmélet terén ért el korszakos áttöréseket, hanem ő dolgozta ki a modern elektronikus számítógépek működési architektúráját is.
A csodagyerektől a világ élvonaláig
Neumann János 1903-ban született Budapesten egy jómódú bankárcsaládban. Kora gyermekkorától kezdve rendkívüli fejszámoló és memóriabravúrokat hajtott végre: hatévesen nyolcjegyű számokat osztott fejben, és ógörögül beszélgetett édesapjával. A híres budapesti Fasori Evangélikus Gimnáziumban tanult, majd párhuzamosan szerzett vegyészmérnöki diplomát Zürichben és matematikai doktorátust Budapesten.
Az 1930-as évek elején a nácizmus európai térnyerése elől az Egyesült Államokba emigrált, ahol a princetoni Institute for Advanced Study professzora lett – közvetlenül Albert Einstein mellett.
A forradalmi felismerés: A Neumann-elvek
A második világháború idején az amerikai hadsereg tüzérségi lőelemtáblázatainak és a Manhattan-terv számítási igényeinek kielégítésére megépült az ENIAC nevű óriásgép. Az ENIAC azonban nehézkes volt: ha új feladatot akartak adni neki, a mérnököknek órákon vagy napokon át kézzel kellett átkötniük a kábeleket és átállítaniuk a kapcsolókat.
Neumann bekapcsolódott az utódgép, az EDVAC tervezésébe, és 1945-ben közzétette híres tanulmányát (First Draft of a Report on the EDVAC). Ebben fogalmazta meg az azóta is érvényes Neumann-elveket:
-
-
-
Közös memória a programnak és az adatoknak: A gépnek nemcsak az adatokat, hanem az azokat feldolgozó programutasításokat is ugyanabban a belső memóriában kell tárolnia (tárolt program elve). Így a gép pillanatok alatt képes új feladatra váltani fizikai átkábelezés nélkül.
-
Kettes számrendszer használata: Tízes helyett a logikailag és elektronikusan sokkal egyszerűbb bináris (0 és 1) rendszert kell alkalmazni.
-
Egységes szerkezeti felépítés: A gépnek külön vezérlőegységből (CU), aritmetikai-logikai egységből (ALU), memóriából, valamint be- és kimeneti egységekből kell állnia.
-
-
Ezt a struktúrát nevezzük Neumann-architektúrának, és a mai processzorok túlnyomó többsége máig ezen az elven működik.
Játékelmélet, biológiai modellek és örökség
Neumann hatása messze túlmutatott a hardvertervezésen. Oskar Morgensternnel közösen megalkotta a modern játékelméletet, amely forradalmasította a közgazdaságtant és a stratégiai döntéshozatalt. Életének utolsó éveiben az önreprodukáló automatákat és az emberi agy, valamint a számítógépek működésének analógiáit kutatta, megelőlegezve a mai neurális hálózatok és a genetikai algoritmusok világát.
1957-ben, mindössze 53 évesen hunyt el rákban, ám szellemi hagyatéka nélkül a digitális forradalom évtizedeket késett volna. Nem véletlen, hogy kortársai nemes egyszerűséggel a „leggyorsabb elmének” nevezték.