图灵将人在纸上的计算过程看成是由一系列机械的行为所组成的,数据存放在纸袋上,一次只移动一格,将一系列大的步骤拆成小的步骤,如78×45,先计算78×4,再计算78×5,而78×4又可以再分成7×4和8×4,所有的计算过程最终都将转换成非常小的、机械的操作过程,当前时刻具体执行到哪里通过读写头指示器决定。如果将这种思想和现在的计算机类比一下,就知道:纸袋就像一个存储器,读写头就像是程序指针。现代计算机的思想实际上和图灵机是一样的,图灵后来也参与了计算机的研制工作。
与冯·诺依曼同时代的富兰克尔(Frankel,冯·诺依曼同事)在回忆中说:冯·诺依曼没有说过“存储程序”型计算机的概念是他的发明,却不止一次地说过,图灵是现代计算机设计思想的创始人。冯·诺依曼的作用是使世界认识了由图灵引入的计算机基本概念。
《时代》杂志在评价冯·诺依曼时说:
事实上,从耗资1000万美元的超级计算机到今天的无线电话和菲比玩具上所使用的微小芯片,所有的计算机都有一个共同点:它们都是“冯·诺依曼机”,都是冯·诺依曼基于图灵在20世纪40年代的工作所提出的计算机的基本结构的变种。
图灵的八卦
图灵是一个杰出的密码破译专家,为二战做出重要贡献,比“黄依依”要厉害很多。当时德国采用一种叫做“谜”(Enigma)的加密机,图灵成功的设计出了一种叫做霹雳弹(Bombe)的机器,成功地破译了这台加密机。事实上,生活在那个时代的很多科学家,都或多或少地和战争联系在了一起,如香农也做过类似的工作。
图灵也是人工智能的先驱,他提出了一个模仿游戏试验,后人称为“图灵测试”。该实验把被提问的一个人和一台计算机分别隔离在两间屋子,让提问者对人和计算机进行问答测试。如果提问者分不清回答者是人还是机器,那就证明计算机已具备人的智能。人工智能和计算机的起源其实是一样的,早期的很多科学家研究计算机,主要还是想用它来模拟人类大脑的逻辑思维过程进行运算、推理等。
图灵还是一位运动健将,他在1947年用两小时46分3秒跑完了马拉松,这绝对是个专业级的成绩。
图灵的晚年过得十分凄惨,他是一个同性恋,在当时并不能得到人们的认同,图灵因同性恋而被起诉,职业生涯尽毁。1954年图灵因为食用沾染氰化钾的苹果而死亡。
2009年9月,英国首相布朗因为当年英国政府以同性恋相关罪名起诉图灵并定罪,导致他自杀身亡,正式向图灵道歉。
像图灵这样,活着的时候悲惨,死后被人当成宝的人大有人在,上面说的巴贝奇与艾达也是这样。在三大计算机之父中,就属冯·诺依曼过得最滋润,生前得到的荣誉最高。
7.第一台电子计算机之争
很多课本上都将ENIAC作为世界上第一台电子计算机,并且夸大冯·诺依曼对它的贡献,其实不然。
从1939年~1942年,约翰·阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff)和克利福德·贝利(Clifford Berry)在衣阿华州立大学物理系大楼的地下室建成了世界上最早的电子计算机ABC(Atansoff-Berry Computer),这台计算机就是以他们的名字命名的。
约翰·阿塔纳索夫将设计计算机的思路毫不保留地告诉了毛奇莱(John William Mauchly),1946年,毛奇莱和艾科特(John Presper Eckert)建成了ENIAC计算机,并在世界上首次取得了专利。1973年,美国联邦州立法院判处ENIAC的专利无效,因为它的设计思路源自约翰·阿塔纳索夫的发明,并确认阿塔纳索夫是第一个电子计算机方案的设计者。
在第二次世界大战期间,美国军队非常迫切地需要对他们设计的新型火炮的弹道进行计算,当时,军方雇佣了成百上千的人力“计算机”,Computer这个词最早是指从事计算的人,到后来才独指计算机。当军方得知电子计算机可以将弹道表的计算时间从几天缩短到几分钟时,军方决定资助ENIAC计划。
1943年,该项目由美国国防部出资,宾西法尼亚大学承建。该计算机直接的目的是在第二次世界大战时为军方计算弹道的轨迹。计划总是赶不上变化,没想到德国1945年就投降了,不过ENIAC的研究没有停止,因为计算机能做的工作远不止计算弹道轨迹这么简单。毛奇莱任首席设计师,艾科特任首席工程师(当时24岁)。建成后,ENIAC是当时世界上最大最强,也是最有影响力的计算机,现在都将它认为是世界上第一台电子计算机。
1997年,为了纪念这台电子计算机诞生50周年,一群宾西法尼亚大学的学生制造了单芯片的ENIAC,这个以前占地1800平方尺、重30吨、耗电170千瓦的庞然大物现在被微缩到只有拇指甲大小的芯片上。
8.冯·诺依曼机
历史上,享有数学家称号的人不少,但是享有大数学家称号的人不多,冯·诺依曼就是其中一个,在他参与ENIAC研制前,就已经是赫赫有名的大数学家了,而且他涉猎极广,会7种语言,他和经济学家摩根一起合著了《博弈论与经济行为》,创立了博弈论。 冯·诺依曼有句名言:“如果人们不相信数学很简单,只是因为他们没有认识到生活有多复杂。”
冯·诺依曼于1903年出生于匈牙利的犹太人家族,后来来到美国。1944年,诺伊曼参加原子弹的研制工作,该工作涉及极为困难的计算。1944年夏的一天,正在火车站候车的诺依曼巧遇戈尔斯坦,并同他进行了短暂的交谈。当时,戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人,他正参与ENIAC计算机的研制工作。戈尔斯坦告诉了冯·诺依曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的冯·诺依曼立即为这一研制计划所吸引,他意识到了这项工作将产生深远的意义。