Informatika Tanuljunk

Neumann János, a számítógép atyja

Neumann János 1903. december 28-án született Budapesten, jómódú családból. 1909 és 1913 között járt elemi iskolába. 1913-tól a fasori főgimnáziumban tanult tovább. Ez volt abban az időben Magyarország legjobb középiskolája. Kitűnő képzést kapott történelemből, jogtudományból és közgazdaságtanból. Az 1917/18-as tanévben elnyerte az V. osztály legjobb matematikusa címet. Mire leérettségizett, már jól képzett matematikusnak számított. Matematikai tehetségét egyetemi évei alatt fejlesztette tovább.

Fiatal korától érdeklődött a repülés és a technika más újdonságai iránt is. Már ekkor gondolkodott kettes számrendszeren alapuló (bites) elektromos számítógép építésén. Mivel a matematika és a technika is érdekelte, párhuzamosan két egyetemet végzett. 1921. szeptember 14-én beiratkozott a budapesti tudományegyetem bölcsészkarára. Fő tárgya a matematika volt, melléktárgyai a fizika és a kémia. Doktori disszertációjának címe: Az általános halmazelmélet axiomatikus felépítése.

1926. március 13-án fogadták doktorrá. Szintén 1921-ben kezdte tanulmányait a berlini egyetemen. 1924-ben a zürichi Eidgenössische Technische Hochschulén folytatta tanulmányait. 1926 októberében szerezte meg vegyészmérnöki diplomáját. Ezután Göttingembe, a német matematika fellegvárába ment, ahol David Hilberttel dolgozott együtt. Itt tartotta meg első előadását 1926. december 7-én a társasjátékok elméletéről. 1927 áprilisában kért tanítási engedélyt a Friedrich Wilhelm Egyetemen, és december 13-án elfoglalhatta helyét az egyetem tanárai között.

Neumann János
J. Robert Oppenheimer és Neumann János az IAS gép előtt

1929-ben a Princeton University meghívta vendégprofesszornak. 1930 és 1933 között félévenként Amerikában, félévenként Európában tanított. Végül, amikor Németországban hatalomra jutott a fasizmus, letelepedett az Egyesült Államokban, ahol az Institute for Advanced Study tagja lett. 1937-ben kapta meg az amerikai állampolgárságot. Ekkor már elkerülhetetlennek látszott a világháború, ezért bekapcsolódott a nácizmus elleni katonai előkészületekbe. Részt vett az atomenergia kutatásában és háborús célú felhasználásában, majd a békés energiatermelés szolgálatába állításának irányításában is.

1945-től 1957-ig Neumann a princetoni Elektronikus Számítógép projekt igazgatója. Ekkor már az emberi agy, valamint az idegrendszer működését utánzó gépek kötötték le figyelmét. Az IAS gép volt az első elektronikus számítógép, amelyet a New Jersey állambeli Princetonban található Institute for Advanced Study (IAS) épített. Néha Neumann-gépnek is nevezik, mivel a tervezését leíró tanulmányt Neumann János, a Princeton Egyetem és az IAS matematika professzora szerkesztette. A számítógépet az ő irányításával építették, 1946-ban kezdték el és 1951-ben fejezték be. Az általános felépítést Neumann-architektúrának nevezik, annak ellenére, hogy mind az tervezést, mind a megvalósítást mások végezték. A számítógép a Smithsonian National Museum of American History gyűjteményében található, de jelenleg nincs kiállítva.

1944-ben a pennsylvaniai egyetemen meghatározó módon járult hozzá az első teljesen elektronikus, digitális számítógép, az ENIAC (Electronic Integrator And Computer) megépítéséhez. Az ENIAC 1945-ben készült el teljesen.

Neumann
A Neumann-elvű számítógépek elméleti felépítése

1945 júliusában írta meg azt a művét, amelyben a „Neumann-elvek”-ként ismert megállapításait, valamint a számítástechnika, és a számítógépek általa elképzelt fejlődéséről olvashatott a világ. (A mű címe : First Draft of a Report on the Edvac).

Neumann
Az ENIAC

A Neumann-elvek:

  • Teljesen elektronikus működés (ez Neumann idejében elektroncsöves felépítést jelentett, amit később a tranzisztoros, majd az integrált áramkörös felépítés követett)
  • Kettes számrendszer használata (az összes művelet, pl. összeadás, szorzás, kettes számrendszerbeli logikai műveletekre redukálható)
  • Belső memória használata
  • Tárolt program elve. A számításokhoz szükséges adatokat és programutasításokat a gép azonos módon, egyaránt a belső memóriában (operatív tár) tárolja.
  • Soros utasítás-végrehajtás (az utasítások végrehajtása időben egymás után történjen; ennek egy alternatívája a párhuzamos utasítás-végrehajtás, amikor több utasítás egyidejűleg is végrehajtható: ezt a lehetőséget Neumann elvetette)
  • Univerzális felhasználhatóság, Turing-gép (programozhatóság; a különböző feladatok programokkal legyenek megoldva, nem pedig erre a célra épített hardverrel)
  • Szerkezet: öt funkcionális egység (aritmetikai egység, központi vezérlőegység, memóriák, bemeneti és kimeneti egységek)

1945-ben a cambridge-i egyetemen (Anglia) elkészült az első elektronikus, tárolt programú számítógép, az EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer), mely már a „Neumann-elvek” alapján működött. A számítógép működéséhez a biológiát hívta segítségül: az emberi agy feladatmegoldásainak mintájára megalkotta az algoritmust, s az agyat vette alapul a számítógépben való számítások elvégzésének megvalósításához. Érdemeinek elismeréseképpen az Amerikai Egyesült Államok elnöke kinevezte az USA Atomenergetikai Bizottságának elnökévé. Érdeklődésének kialakulásában fontos szerepet játszott Ortvay Rudolf magyar tudós, akivel sokat levelezett. Neumann mondta: „A tudomány a jövőben inkább a szabályozás és vezérlés, programozás, adatfeldolgozás, kommunikáció, szervezés és rendszerek problémáival törődik majd.”

Felismerte: egy rendszer biztonságát, illetve hatékonyságát nem annyira az határozza meg, hogy milyen elemekből épül föl, hanem hogy hogyan van rendszerré szervezve, az elemek között milyen minőségű és mennyiségű információ megy át. Neumann János jól látta a fejlődés további irányát, de életművét már nem fejezhette be.

Hátralévő éveiben súlyos rákbetegségben szenvedett, amelyet egyes feltételezések szerint az atombomba kutatásának éveiben szerzett sugárszennyezés okozhatott.  1956-ban, utolsó művét is a számítógépekről írta. Neumann János sokoldalú és kifejezetten jövőorientált ember volt, aki aktívan vizsgálta az emberiség klímára gyakorolt hatását is. Ezen érdemei miatt a Financial Times című lap 1999-ben az évszázad emberének választotta az 1957-ben elhunyt tudóst.

Neumann Jánosról nem sok magyar sajtóforrás maradt fenn. A Neumann János Számítógéptudományi Társaság (NJSZT) tett közzé egy Varga János által felkutatott, a világon egyedülálló, a Voice of AMERICA (Amerika Hangja) magyar nyelvű rádióadásában elhangzott, 1955. április 13-án készült egyetlen magyar nyelvű interjú részletet. Riporter: Halász Lajos.