John von Neumann, matematik maďarského původu, se narodil 28. prosince 1903 v Budapešti. Je velmi významnou osobností vědeckých dějin, neboť nejenže položil schéma architektury moderního počítače, ale je také spoluautorem matematické teorie her, významně se podílel na vývoji vodíkové bomby a s jeho pomocí se zásadním způsobem rozvinula kvantová mechanika a celá řada matematických disciplín.
Génius, který se ve škole nudil
Ale pojďme se na život tohoto geniálního vědce podívat od začátku. Narodil se v rodině bohatého židovského bankéře, který byl za zásluhy císařem povýšen do šlechtického stavu. John už od malička projevoval výjimečné matematické nadání a také znaky geniality, měl výbornou paměť i jazykové nadání, s čímž souvisí historka o tom, že už ve svých šesti letech byl schopen se svým otcem žertovat ve starořečtině a uměl dělit zpaměti osmimístnými čísly.
John von Neumann
Matematik, který stál u zrodu teorie her, atomové bomby i koncepce počítače. Svou genialitou přispěl do řady věděckých oborů.
- Narození: 28. prosince 1903
- Úmrtí: 8. února 1957
- Původ: Maďarsko
Od dvanácti let se mu soukromě věnoval profesor matematiky z budapešťské univerzity a o pět let později, tedy v sedmnácti letech, už publikoval svoji první vědeckou práci. Na místní univerzitě se zapisuje na, podle jeho otce, perspektivní obor chemické inženýrství, ovšem studium je pro něj velmi snadné a John se při něm přímo nudí. A tak ve svém volném čase sepisuje doktorskou práci z matematiky.
Ve svých dvaadvaceti letech, tedy v roce 1925, se přesunuje na univerzitu do Berlína, kde posléze nastupuje jako nejmladší asistující profesor v historii, a právě v tomto okamžiku se začíná zabývat teorií neutronové sítě a kvantovou teorií.
V této chvíli už sice je uznávaným vědcem, ovšem celosvětově známým se stává až v roce 1928, kdy je prezentován jako spoluautor matematické teorie her (disciplína aplikované matematiky, která analyzuje široké spektrum konfliktních situací, které mohou nastat kdekoliv, kde dochází ke střetu zájmů). Ta je využívána dodnes, a to v ekonomice, politice, sociologii a tak dále.
U zrodu atomové bomby
V roce 1930 se stává hostujícím profesorem v USA, přesněji na univerzitě v Princetonu. Kromě toho se také v tomto roce žení, s čímž souvisí i to, že se před svatbou zřekne židovské víry a přestoupí na víru katolickou, což stvrzuje i tím, že se nechává pokřtít. Ovšem kvůli jeho původu a situaci v Evropě, která se postupně mění k horšímu, se rozhodne do USA přesídlit natrvalo i s celou rodinou a v právě vznikajícím Isntitut for Advanced Study se stane vedoucím oddělení matematiky.
Povede se mu získat americké občanství a přijímá také stálé místo na Princetonu. Se svou ženou, Mariettou Kövesi, má dceru Marinu, která se narodila v roce 1935. Ovšem za další dva roky se její rodiče rozvádějí. V roce 1938 se von Neumann vydává na návštěvu do rodného Maďarska, kde se podruhé ožení, tentokrát s Klárou Danovou, která s ním odjíždí do USA.
Po vypuknutí druhé světové války se von Neumann stává jednou z hlavních postav projektu Manhattan, který měl za cíl vyvinout atomovou bombu rychleji než Němci.
Jon Von Neumann (vpravo) a teoretický fyzik Robert Oppenheimer při spolupráci na projektu Manhattan
Vědci, kteří se na projektu podíleli, pracovali se dvěma teoriemi, jak bombu zkonstruovat. První typ vyžadoval velké množství uranu U-235, který ale nebylo snadné získat, a proto tým začal pracovat na konstrukci bomby, která by využívala plutonium a její výroba by byla o dost jednodušší.
Von Neumann se k projektu připojil ve chvíli, kdy tým vědců řešil jaké zvolit množství explozivního materiálu, který obalí plutonium. To byl velice obtížný matematický problém, na kterém postupně ztroskotávali ti nejlepší vědci pracující na bombě, ovšem von Neumann jej vyřešil prakticky okamžitě.
Když už musel pomoci počítač
Jak už to chodí, tím si mezi vědci vytvořil ihned řadu nepřátel, ale i ty nejmenší pochybnosti o jeho geniálním řešení zmizely při zkouškách bomby v poušti v Novém Mexiku. Američané nakonec oba typy bomb ve druhé světové válce použili v Japonsku a obě dvě obsahovaly i von Neumannův zápalný systém. Jen pro zajímavost, plutoniová bomba měla ničivou sílu jako 22 000 tun TNT, což byla dvojnásobná hodnota oproti uranové bombě.
Po těchto událostech pracuje von Neumann na vývoji další, ještě ničivější zbraně. Měla to být vodíková termonukleární puma, která by disponovala destruktivní silou tisíckrát větší, než měly obě bomby použité v Japonsku. Ovšem tentokrát byly matematické výpočty už tak složité, že na ně ani jeho geniální mozek nestačil.
Fotografie z testu vodíkové bomby Castle Bravo v roce 1954. Výbuch byl přibližně tisíckrát silnější než u bomby shozené na Hirošimu. Hřib vystoupal do výšky 39,6 km.
Proto v roce 1950 použil k výpočtům počítač, který byl zkonstruován na základě jeho schématu, jež stvořil ještě v době svého působení v Princetonu. Práci na bombě dokončil o dva roky později, kdy proběhl její test (Ivy Mike). Test byl úspěšný a následoval další vývoj, při kterém byla stvořena nejničivější americká bomba Castle Bravo.
Von Neumannova architektura počítače
Ve chvíli, kdy se studená válka dostává do své nejnebezpečnější etapy se von Neumann stává poradcem americké vlády. Angažoval se také v oboru informatiky, který nejvíce obohatilo jeho schéma počítače, které se postupně prosadilo a architektura tohoto typu se používá dodnes.
Základní moduly jím navrženého počítače jsou procesor, řadič, operační paměť a vstupní a výstupní zařízení. Je používána dvojková soustava, což usnadňuje práci ALJ, která jenom sčítá binární čísla. Programy i data jsou v jedné operační paměti, tím je umožněno mimo jiné i bezproblémové zavedení cyklů, a rychlost vnitřní paměti je srovnatelná s rychlostí výpočetní jednotky.
Zjednodušené schema Von Neumannovy architektury počítače
Lze používat také přímé adresování, což znamená, že v libovolném okamžiku je přístupná libovolná buňka paměti. Této architektuře se dnes říká Von Neumannova a na základě této koncepce se začaly vyvíjet první počítače. Právem je tak tento vědec řazen mezi největší průkopníky počítačů.
Mozek vs. počítač
Mimo práci byl údajně John von Neumann skvělým společníkem, který nikdy nezkazil zábavu. Právě naopak, s oblibou prý vymýšlel různé společenské hry s matematickou úlohou. Jeho koníčkem byla také historie a literatura. Velmi rád řídil auta, ovšem jako řidič rozhodně nevynikal. V Princetonu je dokonce jedna část města pojmenována "Von Neumannův koutek", což bylo místo jeho častých dopravních nehod.
Jeho vědecký zájem byl až neuvěřitelně široký. Zabýval se fyzikou, matematickou logikou, teorií množin, algebrou, teorií pravděpodobnosti, ekonomií a spoustou dalších oborů. Zasáhl a spolupracoval na několika projektech, získal také řadu vědeckých ocenění.
V závěru svého života se také zabýval porovnáváním lidského mozku a fungováním moderního počítače. O této problematice se chystal vydat knihu „The computer and the brain“, ale toto dílo zůstalo nedokončené a dodnes existuje jen jako soubor připravených přednášek pro universitu Yale. Tou dobou, v roce 1955, už bydlí s manželkou ve Washingtonu. Ovšem už ve svých 54 letech, 8. února 1957, umírá na rakovinu. Je pohřben v Princetonu v New Jersey.
