جان فون نویمان – John von Neumann

ساخت وبلاگ
جان فون نویمانجان فون نویمان

جان فون نویمان ریاضی‌دان و دانشمند آمریکایی مجاری الاصل بود- او یک پیشگام در استفاده از نظریه عمل‌گرها در مکانیک کوانتوم و نیز ارتقای آنالیز تابعی- و یکی از دست اندرکاران پروژه منهتن و موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون -به عنوان یکی از معدود منصوب شدگان- بود که منجر به ساخت اولین بمب اتمی گردید

درباره جان فون نویمان

وی سهم بزرگی در رشته های مختلف- شامل ریاضیات -بنیان‌های ریاضیات- آنالیز تابعی- نظریه ارگودیک- هندسه- توپولوژی- آنالیز عددی- فیزیک -مکانیک کوانتومی- دینامیک شاره‌ها- اقتصاد -نظریه بازی‌ها- علوم کامپیوتر -معماری فون نویمان- بهینه سازی خطی- ماشین‌های خودهمانندساز- محاسبات تصادفی- و آمار داشت. او یک پیشگام در استفاده از نظریه عمل‌گرها در مکانیک کوانتوم و نیز ارتقای آنالیز تابعی- و یکی از دست اندرکاران پروژه منهتن و موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون -به عنوان یکی از معدود منصوب شدگان- بود که منجر به ساخت اولین بمب اتمی گردید. وی همچنین از نخستین کسانی است که در طراحی و ساخت اولین کامپیوتر به نام انیاک سهم مهمی داشت. او هسته پیشرفت نظریه بازی‌ها و نیز مفهوم اتوماتای سلولی بود.

ساختار خودجایگزین‌گری آنالیز ریاضی فون نویمان- مقدمه ای بر کشف ساختار دی‌ان‌ای شد. او به عنوان مروری کوتاه بر زندگی کاریش که در آکادمی ملی علوم ارایه داد- اظهار داشت فکر می‌کنم اساسی‌ترین بخش کاری من- کار بر روی مکانیک کوانتوم بود که در سال ۱۹۲۶ در گوتینگن و متعاقبا در سال‌های ۱۹۲۹-۱۹۲۷ در برلین توسعه یافت- همچنین کار من بر روی اشکال مختلف نظریه عمل‌گرها- برلین ۱۹۳۰ و پرینستون ۱۹۳۹-۱۹۳۵- روی نظریه ارگودیک- پرینستون ۱۹۳۲-۱۹۳۱. فون نویمان با همکاری فیزیک‌دان نظری آمریکایی مجاری الاصل- ادوارد تلر و ریاضی‌دان لهستانی استنی سواف اولام پله‌های کلیدی را در فیزیک هسته‌ای شامل واکنش‌های همجوشی هسته‌ای تحت گرما و بمب هیدروژنی تبیین کرد.

فون نویمان در زندگی خود ١۵٠ مقاله منتشر شده نوشت- ۶٠ مقاله در زمینه ریاضیات محض- ٢٠ مقاله در فیزیک- و ۶٠ مقاله در ریاضیات کاربردی. آخرین کار او یک نسخه دست‌نویس ناتمام زمانی که در بیمارستان بود می باشد که چندی بعد در کتاب رایانه و مغز منتشر شد- این نشان دهنده ی جهت علاقه‌مندی‌های وی در زمان مرگ او می باشد.

زندگی جان فون نویمان

جان فون نویمان در ۲۸ دسامبر ۱۹۰۳ در شهر بوداپست مجارستان به دنیا آمد. -جان- شکل انگلیسی شده ی -یانوش- -Janos- اسم کوچک اوست. او را در مجاری با نام -یانشی- می خواندند که در ایالات متحده به -جانی- تبدیل شد. ماکس نویمان- پدر او- بانکدار موفقی بود که دکترای حقوق داشت- با سه فرزند پسر- که جانی بزرگترین آن ها بود. خانواده نویمان در خانه آپارتمانی سه طبقه ی راحتی متعلق به پدربزرگ مادری جانی- ژاکاب کان زندگی می کردند. چهار نفر از دختران کان در این آپارتمان زندگی می کردند. بنابراین بقیه کودکان ساختمان خاله‌زاده‌های جانی بودند. این خانواده بزرگ برای کسب مهارت فرزندانشان در فراگیری زبان- معلم‌های سرخانه‌ی آلمانی و فرانسوی داشتند. او از کودکی دارای هوش و همچنین حافظه خارق العاده‌ای بود.

جان فون نویمان از همان سنین کودکی نشانه‌های نبوغ خود را آشکار کرد. در شش سالگی او می‌توانست اعداد هشت رقمی را بطور ذهنی بر هم تقسیم کند- و از سن 12 سالگی تحت تعلیم ریاضیدانان برجسته دانشگاه بوداپست قرار گرفت. او اولین مقاله تحقیقاتی خود را زمانی که 17 سال بیشتر نداشته منتشر کرد.

سال بعد- یانی جوان وارد دانشگاه شد. او به اصرار پدرش به تحصیل در رشته مهندسی شیمی مشغول شد- زیرا آن زمان وضعیت کاری این رشته نسبت به ریاضیات چشم انداز بهتری داشت. اما فون نویمان که درسها را بسیار آسان یافته بود- به آموختن ریاضیات ادامه داد و با استفاده از اوقات فراغت خود – یک پایان نامه دکترا در این زمینه نوشت.

جان فون نویمانجان فون نویمان

پی ریزی نظریه بازیها

جان فون نویمان در حالی که تازه 22 ساله شده بود- به آلمان رفت و به عنوان استادیار در دانشگاه برلین به تدریس پرداخت. او جوانترین شخصی بوده که تا کنون چنین منصبی را از آن خود کرده است. در آنجا او تصمیم گرفت ریاضیات حاکم بر نظریه کوانتومی را کشف کند. این نظریه – قوانین دنیای زیر اتمی را بیان می‌کرد و فیزیکدانان به تازگی آن را کشف کرده بودند. بدون شک مشکلات فراوانی سر راه وجود داشت که باید برطرف می‌شدند و نظریه کوانتومی نیازمند ریاضیاتی بود که در آن – A ضربدر B همیشه برابر B ضربدر A نمی شد. بسیاری از ریاضیدان برجسته در مورد درستی این نظریه نو ظهور شک داشتند- اما فون نویمان همگی آنان را در خصوص معنادار بودن نظریه کوانتومی متقاعد کرد.

در حالی که فعالیتهای ثمر بخش فون نویمان در این زمینه موجب شهرت وی در میان دانشمندان شده بود- انتشار مقاله‌ای از او در مورد موضوعی به ظاهر معمولی – آوازه او را به سراسر جهان برد. در سال 1928 – فون نویمان مقاله‌ای با عنوان -درباره نظریه بازیهای خانگی- منتشر کرد که در آن – نحوه یافتن بهترین ترفندها ممکن در بازیهای نظیر پوکر که برنده شدن یک نفر همواره معادل بازنده شدن طرف مقابل است شرح داده شده بود. این کشف فون نویمان که با عنوان -قضیه مینیماکس- شناخته می‌شود- پایه‌های آنچه را که هم اکنون به -نظریه بازیها- موسوم است- پی ریزی کرد. این نظریه شاخه‌ای از علم احتمالات است که از طریق آن – می‌توان نتیجه رویدادهای به ظاهر کتره -رندم- را با دقتی بی نظیر پیش بینی کرد.

نظریه بازیها – بر خلاف نام آن – کاربردهایی بسیار فراتر از میزهای قمارخانه‌ها یافته است. چرا که بسیاری از شرایط حاکم بر زندگی واقعی را نیز می‌توان به -بازی- میان افرادی تشبیه کرد که نگران منافع خود هستند و اعتماد چندانی به رقبای خود ندارند. نتیجه تفکرات فون نویمان را امروزه تحلیلگران حوزه‌های مختلف – برای درک رفتار پدیده‌های گوناگون- از رفتار رقبای تجاری گرفته تا ابرقدرتهایی که در پی جنگ افروزی هستند- به کار می‌برند. در سن 29 سالگی – فون نویمان دیگر – به عنوان دانشمندی نابغه در سراسر جهان شناخته شده و مورد احترام بود. در این زمان – دعوت نامه‌ای از آمریکا به دست او رسید که از او خواسته بودند با آلبرت انیشتین – استاد بنیانگذار موسسه مطالعات پیشرفته دانشگاه پرینستون که به تازگی تاسیس شده بود- همراه شود.

طرح مانهاتان

با آغاز جنگ جهانی دوم – توجه ارتش آمریکا به شدت به فون نویمان جلب شد. آنها او را برای این نیاز داشتند تا با قدرت ذهنی شگرفش – مسایل پیچیده ریاضی را حل کند. از میان این مسایل – هیچکدام به اندازه -طرح مانهاتان- دشوار و پیچیده نیود- طرحی که متفقین برای ساخت بمب اتمی جهان در نظر داشتند. دانشمندانی که روی این طرح کار می‌کردند- به دو طرح کاملا متفاوت برای ساخت بمب اتمی رسیده بودند. طرح اول ساختاری بی نهایت ساده داشت: تکه‌ای از یک ایزوتوپ ویژه 235U به تکه‌ای دیگر از همین ایزوتوپ کوبانده می‌شد و در نتیجه – توده‌ای ناپایدار از 235U بدست می‌آمد که به انفجاری شدید می‌انجامید.

اما با اینکه طرح ابتدایی بمب ساده بود- تولید مقادیر کافی 235U برای ساخت یک بمب واقعی- کاری بسیار دشوار بود. این امر باعث شد تا گروه دانشمندان طرح مانهاتان – توجه خود را به سمت نوع دیگری از بمب اتمی معطوف کنند که با پلوتونیوم که تولید انبوه آن نسبتا ساده بود کار می‌کرد. مشکل بزرگ- این بار- نحوه جایگذاری پلوتونیوم به گونه‌ای بود که به شکل صحیح منفجر شود. زمانی که فون نویمان در سپتامبر 1943 به لاین طرح پیوست- دانشمندان روی یکی از جوابهای محتمل کار می‌کردند. اندیشه آنها این بود که کره‌ای از پلوتونیوم به اندازه گریپ فروت را با مواد منفجره احاطه کنند- و این مواد منفجره طوری چیده شوند که پس از انفجار- یک موج تکانه‌ای را به سمت پایین -به طرف کره پلوتونیومی- بفرستند تا آن را بترکاند و یک واکنش زنجیره‌ای انفجاری به وقوع بپیوندند.

سوال این بود که کدام -چینش دقیق- مواد منفجره باعث ایجاد موج تکانه‌ای مناسب خواهد شد؟ این پرسش – یک مساله ریاضی بی نهایت دشوار بود که بهترین مغزهای طرح مانهاتان در یافتن پاسخ آن درمانده بودند. اما فون نویمان اندکی پس از پیوستن به طرح – پاسخ را یافت: چینش دقیق و حساس 100 تکه از مواد منفجره مختلف – که نتیجه کار کرد دسته جمعی آنها – تولید موج تکانه‌ای مناسب بود. توان ذهنی صرف که فون نویمان برای حل مساله بکار گرفته بود- همکاران برجسته وی را که بسیاری از آنها برندگان جوایز گذشته یا آینده نوبل بودند- به حیرت واداشت. اما هر گونه تردید در خصوص توان ذهنی شگرف فون نویمان – با انفجار موفقیت آمیز بمب پلوتونیومی در نخستین ساعات 16 جولای 1945 در صحرای نیومکزیکو – از میان رفت.

بمب هیدروژنی

سلاحی ویرانگر به نام بمب هیدروژنی چند هفته بعد- در ششم آگوست- یک بمب 235U بر هیروشیما فرو ریخته شد. سه روز پس از آن – در پی امتناع فرماندهان ارشد ژاپن از تسلیم شدن- یک بمب پلوتونیومی بر سر مردم ناکازاکی فرود آمد. همانند صحرای نیومکزیکو – طرح انفجاری فون نویمان دقیقا همانگونه که او پیش بینی کرده بود- عمل کرد. قدرت انفجاری این بمب – معادل 22 هزار تن تی.ان.تی و دو برابر توان تخریبی بمبی بود که بر هیروشیما فرو ریخت. چهار روز بعد- در حالی که فرماندهان ژاپنی همچنان در برابر تسلیم شدن مقاومت می‌کردند- متفقین پرتاب بمب پلوتونیومی دیگر را طرح ریزی کردند. روز بعد- چهاردهم آگوست- امپراتور هیروهیتو به فرماندهان خود گفت که اجازه نمی‌دهد مردمش بیش از این رنج بکشند- و به این ترتیب ژاپن تسلیم شد.

در این زمان – جان فون نویمان مدتی بود که کار روی سلاح دیگری را که قرار بود مسیر تاریخ را عوض کند- آغاز کرده بود. اما خوشبختانه این سلاح جدید- بمب هیدروژنی – هرگز در جنگ افروزیهای سیاستمداران استفاده نشد. بمب هیدروژنی با بکار گیری انرژی بی نهایت زیادی که در فرآیند همجوشی ایزوتوپهای هیدروژن آزاد می‌شود. بمب اتمی را همچون یک ترقه اسباب بازی به کنار می‌نهاد. انرژی آزاد شده در انفجار بمب هیدروژنی – حداقل هزار برابر انرژی بمبهایی بود که بر سر مردم ژاپن فرو ریخته بودند.

رایانه الکترونیکی -ماشین فون نویمان-

این بار هم مساله- یافتن طرحی بود که عملی باشد- و باز هم فون نویمان نقشی کلیدی را در یافتن آن بر عهده داشت. اما این بار ریاضیات مورد نیاز آنچنان دشوار و پیچیده بود که حتی فون نویمان نیز به تنهایی نمی‌توانست آن را حل کند- برای همین یکی از اختراعات کلیدی خودش را برای حل آن به کار گرفت: رایانه الکترونیکی. فون نویمان زمانی که در موسسه مطالعات پیشرفت در پیشرفته در پرینستون بود اولین رایانه الکترونیکی را طراحی کرده و ساخته بود. در سال 1950- او از این دستاورد خود برای حل مساله‌ای ریاضی استفاده کرد که در آن زمان قدرتهای غربی با آن درگیر بودند و در سریعترین زمان ممکن جواب آن را می‌خواستند: آیا بمب هیدروژنی منفجر خواهد شد؟

ماشین فون نویمان جواب را یافت: -بله-. دو سال بعد – پیشگوییهای دستگاه اختراعی او درست از آب در آمد. در اولین انفجار گرما هسته‌ای آزمایشی جهانی – از جزیره کوچک الوجلب در اقیانوس آرام چیزی جز ذرات گرد و غبار باقی نماند. انجام این آزمایش- نشانه آغاز دهشتناک‌ترین دوران جنگ سرد بود- دورانی که یک کشور – قدرت آن را داشت تا در عرض تنها چند دقیقه- دشمنان خود را کاملا نابود کند. افزون بر این – انفجار اولین بمب هیدروژنی آغازگر دوران انتصاب فون نویمان به عنوان یکی از مشاوران کلیدی دولت ایالات متحده نیز بود- دورانی که نشان داد در ذهن قدرتمند و منحصر به فرد او – عقاید خطرناکی نیز پنهان شده‌اند.

جان فون نویمانجان فون نویمان

روباتهای تولید مثل کننده

جان فون نویمان متقاعد شده بود که سرعت و قدرت بی مانند یک جنگ هسته‌ای – تمامی تدابیر دفاعی موجود را ناکار آمد خواهد ساخت. آمریکا می‌توانست پش از آنکه رییس جمهور حتی از رختخواب بیرون بیاید- با خاک یکسان شود. فون نویمان که یک ضد کمونیست دو آتشه بود- افزون بر این- می‌دانست که پرسش این نیست که آیا شوروی یک تهاجم گرما هسته‌ای را آغاز خواهد کرد یا نه- بلکه پرسش در مورد زمان چنین حمله‌ای است. همانند همیشه- فون نویمان پاسخ را نیز در ذهن داشت: یک حمله هسته‌ای بازدارانه علیه قرمزها.

اندیشه -جنگ بازدارانه- فون نویمان که تصویری شبیه آخرالزمان را در برابر چشم ترسیم می‌کرد- مقالات بلند پایه آمریکایی در طول دهه 1950 مرتب در گفته‌های خود تکرار می‌کردند. اما این گفتارهای جنگ افروزانه موجی از اعتراضهای مردمی را برانگیخت تا جایی که در نهایت ترومن رییس جمهور وقت آمریکا – وجود چنین طرحی را انکار کرد. پنج سال بعد – اتحاد جماهیر شوروی بمب هیدروژنی‌اش را آزمایش کرد و در پی آن – ابرقدرتها 35 سال چشم دوختن خصمانه به یکدیگر را بار دیگر آغاز کردند. اما در آن زمان فون نویمان می‌دانست که دیگر آنقدر زنده نخواهد ماند تا نتایج جنگ سرد را ببیند.

وداع با زندگی

جان فون نویمان در حالی که تنها 52 سال داشت- به بیماری لاعلاج سرطان مبتلا شده بود. پس از پیکاری سخت با بیماری – فون نویمان سرانجام در 8 فوریه 1857 از دنیا رفت. اما پس از گذشت بیش از 40 سال از آن زمان – نفوذ او را همچنان در حوزه‌های گسترده‌ای که از اقتصاد و طراحی رایانه‌ها تا راهکارهای نظامی و علوم سیاسی را در بر می‌گیرند- می‌توان دید. برخی از اندیشه‌های او تازه در حال عینیت یافتن هستند. در سال 1949- او قوانین ریاضی برای ساخت دستگاههای موسوم به -ماشین فون نویمان- را روی کاغذ آورد. این ماشینها- روباتهایی بودند که می‌تواسنتند تولید مثل کنند. هم اکنون- دانشمندان علوم رایانه‌ای از این قوانین برای ساخت گونه‌های مصنوعی حیات- داخل رایانه‌ها بهره می‌گیرند. حتی ناسا طرحهایی را برای استفاده از ماشینهای فون نویمان برای کاوش کهکشانها در نظر دارد. همانند بسیاری از اندیشه‌های فون نویمان – امکان گستراندن مجموعه‌هایی از این ماشینهای تولید مثل کننده در گوشه و کنار کیهان – هم جالب توجه به نظر می‌رسد و هم هراس انگیز. اما همانند بسیاری از محصولات ذهنی بی نظیر او – اینکه آیا پیامدهای این کار خوب خواهد بود یا نه – کاملا به ما وابسته است.

منبع :

azrurmia-iktisat.blogfa.com

آی هوش

ویکی پدیا

انجمن اجتماع اندیشه - تمامی انجمن‌ها ]...
ما را در سایت انجمن اجتماع اندیشه - تمامی انجمن‌ها ] دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : piuc بازدید : 168 تاريخ : پنجشنبه 28 دی 1396 ساعت: 6:59