Modern çağın Polymat'a Giriş

John von Neumann, yirminci yüzyılın en çok yönlü ve tutarlı bilim insanları arasında yer alıyor, bir rakam, bilginin temellerini yeniden şekillendiren bir rakam, ekonomi, matematik ve fizik. Popüler hafıza genellikle onu bir araya getiren mimariye indirgeniyor, ancak oyun teorisine olan katkıları eşit derecede dönüştürücü, matematiksel dili askeri doktrin olarak ortadan kaldırmak için stratejik bir şekilde teşvik etti, evrimsel biyoloji ve yapay zeka.

Bu makale, mirasının her iki sütununu derinlikte inceler, teknik yenilikleri, tarihsel bağlamı ve saf soyutlama ve uygulamalı mühendislik arasında sorunsuz bir şekilde hareket eden bir zihnin sürekli etkisini inceler.

Biçimli Yıl ve Bir Matematiksel Zihinsel Zihinsel Birinin Gelişimi

János Lajos Neumann 28 Aralık 1903'te Budapeşte'de doğdu, yakın zamanda hiçbir fark yoktu. en erken yıllardan itibaren, Michael Fekete ve hafızasını tanıyan olağanüstü bir kapasite sergiledi.

Von Neumann, iki akademik yoldan geçti, ETH Zürih'ten kimya mühendisliği alanında bir diploma kazandı ve aynı anda Budapeşte Üniversitesi'nde bir doktora tamamlayıp bilgisayar mimarisi tasarımlarında yankı uyandırdı.

Berlin ve Hamburg üniversitelerinde öğretimden sonra, von Neumann, 1933 yılında Princeton'da Gelişmiş Çalışma Enstitüsü'nde bir pozisyon kabul etti, Einstein, Gödel ve diğer émigré entelektüelleri katıldı. 1930'ların siyasi çalkantıları, II. Dünya Savaşı'nın sorunları üzerine dikkat çekti, en etkili katkılarını sağlamak için sahneyi belirledi.

Mağaza-Program Devrimi

Modern hesaplamayı başka herhangi bir şeyden daha tanımlayan konsept, tam olarak yarı kablolarla programlanmış ve anahtarlar kurabilen bir süreç ), von Neumann ilk olarak 1945'te EDVAC bilgisayar hakkında bir rapor hazırladı: Aynı hafıza alanından önce, makine, analiz etmek ve talimatları sadece bir şekilde yerine getirmek için programlanmış.

Bu görünüşte basit bir anlayış derin sonuçlara sahipti. Çünkü talimatlar veri olarak depolandı, bir program infaz sırasında kendini değiştirebilir, döngüleme, koşullu dallama ve yeniden kayıt prosedürlerine izin verebilir. Aynı hafıza farklı zamanlarda farklı programları tutabilir, bilgisayar gerçekten genel amaçlı bir cihaz yapabilir.

Mimarlıkın Anatomisi

von Neumann mimarisi, birbiriyle bağlantılı bileşenlerden oluşur, her biri hesaplama döngüsünde belirli bir rol yerine getirir:

  • [FONT:0)Memory ünitesi:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Her iki talimatlar ve veriler için tek bir adreslenebilir bir mağaza, lineer bir hücre dizisi olarak organize edilmiştir.
  • [Arithmetic/logic birim (ALU): [Dönetici işlemleri gerçekleştiren (addition, takeion) ve mantıksal karşılaştırmalar (AND, OR, NOT).
  • [FONT:0) Kontrol ünitesi:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) hafızadan gelen talimatları yorumlar ve ALU, hafızanın faaliyetlerini koordine eder ve I/O sistemleri.
  • [FONT=0]Input/ ⁇ sistemi:[Dönetici:[Dönetici:0)Input/ ⁇ sistemi:[Dönetici:[Dönetici: 0FLT:1).
  • [FONT:0)Bus:[Dönetici:[Dönetici:0) Veriler, adresler ve bileşenleri arasındaki kontrol sinyalleri taşıyan ortak bir iletişim yolu.

Talimatlar, gerekli işlemi belirlemek için bir sonraki talimat alır, ALU'yu uygular ve sonuçlandırır.Bu döngü, programı sona erinceye kadar sürekli tekrarlanır.

EVAC Raporu ve Modern Hesaplamanın Doğumu

EVAC (Electronic Discrete Değişken Otomatik Bilgisayar) Pennsylvania'nın Moore Okulu'nda inşa edildi, ENIAC ile kazanılan deneyimin üzerine inşa edildi, Haziran 1945'te yayınlanan bir saat hızla, acı verici bir şekilde yavaşlamıştı, ancak mimarlık ilkeleri ABD ve Avrupa'da yapıldı.

Tarihçiler, Ebort raporunun ortak bir çaba olduğunu, J. Presper Eckert, John Mauchly ve diğerleri Moore Okulu'nda inşa edilen IAS makinesinin ve tüm depolama modelini takip ettiğini ve tasarımını soyut matematiksel olarak çerçeveleyebilme yeteneğinin, mimarlıkın Princeton'da inşa edildiğini ve IBM 701'de inşa edildiğini ve UNIVAC'ta tüm depolanan modeli takip ettiğini not eder.

Von Neumann Şişeneck ve Onun Çalışması

Mimarlıkın bir sınırlaması, bilgisayar talepleri büyüdükçe belirgin hale geldi: Talimatlar ve veriler için paylaşılan otobüs, CPU'nun talimatları getirme ve veri toplama arasında alternatif olması nedeniyle, bu şişenck giderek daha akut hale geldi.

  • [FONT=0)Cache hafıza:[[Dönetici: 4 ) Kısa süre önce erişen küçük, hızlı bellek bankaları, ana bellek erişim frekansının azaltılması.
  • [FONT=0)Instruction pipelining:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Birden çok talimatların aynı anda işlenmesi ve aynı anda işlenmesi için aşamaları yürütmek.
  • [FONT:0)Superscalar infaz:[Dönetici: 1) Paralel olarak çalışan çoklu infaz birimleri, saat döngüsünde birkaç talimatları uygulamanıza izin verir.
  • [FONT:0)Harvard mimarisi:[Dönemli bellek alanları talimatları ve verileri için ayrı hafıza alanları, mikro kontroller ve dijital sinyal işlemcilerinde kullanılır.

Bu değişikliklere rağmen, temel von Neumann konsepti – program ve verilerin ortak olduğu birleşik bir adres alanı – genel amaçlı bilgisayar endüstrisi için baskın paradigmayı takip ediyor.TheDANFLT:0)Bilgisayar Tarihi Müzesi'nin ayrıntılı hesabı).

Oyun Teorisi

Bilgisayar çalışması ile paralel olarak, von Neumann, oyun teorisi) oyun teorisi), her oyuncu için en uygun karışık bir stratejinin varlığını garanti eden bir sonuçtur.Bir iki oyuncu sıfır oyundaki her oyuncu için.

Minimax teorem, sonlu iki oyuncu sıfır oyunda, oyuncu 1'in uygun bir karışık strateji seçerek en az V'yi garanti edebileceğini ve Oyuncu 2'nin en iyi şekilde karışık bir strateji seçerek en iyi sonuç olduğunu belirtiyor.Bu denge, oyun teorisinde merkezi bir soru haline geldi.

Oyunlar ve Ekonomik Davranış Teorisi

von Neumann'ın oyun-theoretic vizyonu, 1944 yılında iki oyuncu ile işbirliği yapmak için ortaya çıktı:0) Oyunların ve Ekonomik Davranışın (Dönetici) Kitabı) n-player koalisyonları için ortak yazar ve ekonomik etkileşimlerin her bir katılımcının en iyi şekilde faydalanabileceği stratejik oyunlarla modellenebileceğini savundu.

Kitapın katkıları şunları içerir:

  • [FONT:0)Characteristic function form: Her koalisyonun üyeleri için garanti edebileceği değere göre, tamamlayıcı koalisyon üyelerinin üyeleri bağımsız olarak nasıl davranacağı konusunda bir oyun temsil eder.
  • [FONT:0]Stable setler:[Döneticiler:0)[Döneticiler) Hangi ücret dağıtımları uygun sonuçlar olduğunu tanımlayan kooperatif oyunları için bir çözüm konsepti, koalisyon oluşturma ve yeniden düzenleme olasılığı verildi.
  • [FONT:0)Transferable fayda:[Dönetici:[Dönetici:0)) Yararlanabilir fayda:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0,4][)) Bu faydanın koalisyon üyeleri arasında özgürce yeniden dağıtılması, basitleştirilmiş analizler ve açık matematiksel sonuçları sağlamanın varsayımı.
  • [FONT:0]Mixed strateji equilibria:) Saf stratejiler arasında rastgeleleştiricinin, en iyi sonuçları bile, belirsiz ortamlarda bile elde edebileceğini kanıtlayın.

Kitapın notasyonu ve matematiksel rigor çağdaş ekonomistler için meydan okumasını yaparken, tüm alan için zemin çalışmasını ortaya koydu.TheETHFLT:0)Stanford Encyclopedia of Philosophy entry on game Theory[DDDDDDDDDDDDDDDDD), von Neumann'ın kavramlarının modern oyun teorisine nasıl geliştiğini mükemmel bir bakış açısı sunuyor.

Ekonominin Ötesinde Uygulamaları

Oyun teorisi hızla ekonomi sınırlarını kaçtı. Soğuk Savaş sırasında, RAND Corporation, nükleer deterrence modelini modellemek, karşılıklı olarak garanti edilen yıkım doktrinini (MAD) yapmak için her şeyi stratejik bir seçim olarak tedavi eden bir politika yapıcılar tarafından analiz edildi.

On yıllar boyunca oyun teorisi olağanüstü bir alan yelpazesine nüfuz etti:

  • [FONT:0]Evolutionary biyoloji:[Dönetici:[Dönetici: hawk-dove oyunu ve mahkumun iki iki iki modeli hayvan davranışı ve işbirliği evrimi.
  • [FONT:0]Political Science:[Dönetici:[Dönetici: 0) Güç endeksleri, koalisyon teorisi ve tüm bunları düzenlemeyi, von Neumann'ın çözümleri üzerine çizer.
  • [FONT:0) Bilgisayar bilimi:[Dönetici oyun teorisi, açık tasarım, ağ yönlendirmesi ve akran-peer sistemlerindeki teşvik hattı dahil olmak üzere stratejik etkileşimlerin hesaplama yönlerini incelemektedir.
  • [FONT=0]Artificial intelligence:[Dönetici:[Dönetici:0) Öğretim ajanlarının çoğu zaman minimax arama ve oyun-theoretic denge kavramlarını çok-agent ortamlarda karar vermeleri için kullanır.

DeepMind's AlphaGo, Go'daki dünya şampiyonunu yenen, Monte Carlo ağacı aramasını, oyun-ağaç değerlendirme ile rastgele örneklemeyi birleştiren bir teknik. Temel mantık izleri doğrudan von Neumann'ın minimax teorem ve çalışması Monte Carlo yöntemleriyle.

Mimarlık ve Oyun Teorisi Nasıl

İlk bakışta, depolanan bilgisayar ve oyun teorisi tamamen farklı sorunlara hitap ediyor gibi görünüyor. Fiziksel hesaplama tasarımı ile ilgili bir anlaşma, diğer soyut stratejik gerekçe ile.Ancak von Neumann, her ikisine de birleşik bir entelektüel duruşla yaklaştı: süreçleri resmileştirmek istedi - rasyonel ajanların uygulanması veya analiz edilebilir matematiksel sistemlerle- analiz edilebilir, optimize edilmiş ve tahmin edilebilir.

Depolama-program mimarisi, aynı tür mantıksal öz-referanslar, von Neumann'ın, diğer oyuncuların nasıl tepki vereceği, kullanıcıların beklentileri ve cevaplarını değiştirebileceği bir makine.

Ayrıca, von Neumann bilgisayarların nükleer silahlarda simülasyon yapabileceğini erken kabul etti:0) Oyun-theoretic senaryoları)[değiştir | kaynağı değiştir] Los Alamos, ajanlar, Mars'ta modelleme ve daha sonra makinelerin Monte Carlo simülasyonlarını modellemek için, atomik robotlarda etkili bir şekilde tedavi edilmesi.

Yakınlık, modern AI sistemlerinde en görünür.Finansal öğrenme algoritmaları tren ajanları, çoklu-agent ayarları kullanarak, oyun-theoretic konseptlerini kullanarak, oyun-egent ayarları kullanarak en yüksek düzeydeki ödülü en üst düzeye çıkarmak için.Bu ajanlar von Neumann mimarisini uygulayan bilgisayarlarda çalışır.

Broader Scientific Contributions

Bilgisayar ve oyun teorisinin ötesinde, von Neumann, birçok bilimsel alanda işaretini bıraktı.InurFLT:0)quantum mekaniği), 1932 kitabı:2.Mathematic Foundations of Quantum Mechanics), Hilbert uzayının ilk titiz tedavisini ve ölçüm teorisinin kuantum teorisinin teorilerini çözmesini sağladı.

[FONT=0] fonksiyonel analiz[[Dönetici:0), von Neumann operatörlerin halkalarını geliştirdi, şimdi de kuantum alan teorisi, istatistiksel mekanik ve soyut harmonik analizlerde uygulamaları olan von Neumann algebras olarak biliniyordu.

Los Alamos'te Stanislaw Ulam ile olan işbirliği, tasarıma yardımcı oldu ve bu yüzden fizik, finans, mühendislik ve yapay zekaya sahip olmak için rastgele sayılar kullanan bir istatistiksel örnekleme tekniği. Yöntem sadece elektronik bilgisayarlar von Neumann tarafından pratik yapıldı ve bu, fizikte ubiquitous hale geldi.

Von Neumann ayrıca, kendi açıklamalarını ve yapay hayattaki fikirleri kullanarak kendini çoğaltmaya da öncülük etti. , aritFLT:2 Kontenjant yapımı () olarak varılan bu çalışma, resmi disiplinler olarak var olan on yıllar önce yapay yaşamdaki fikirleri, nanoteknoloji ve kendi kendini üreten sistemlerde tahmin etti.

Manhattan Project and Wartime Work

II. Dünya Savaşı sırasında, von Neumann Los Alamos'taki Manhattan Projesi'ne önemli bir danışman olarak hizmet etti. Matematik uzmanlığı, plutonium bombası için patlayıcı lenslerin tasarımı ve şok dalgalarının analizi için uygulanabilir.

Von Neumann'ın soyut teori ve beton mühendisliği arasındaki hareket yeteneği efsanevidi. Şahitler, karmaşık detonasyon dinamiklerini zihinsel olarak hesaplayabileceğini hatırladı, sonra sonuçları ENIAC'da doğrulamak için Fortran kodu yaz. Los Alamos'teki varlığı, Trinity testinde kullanılan ve Fat Man bombası Nagasaki'de düştü.

Dijital Çağda Miraç Vermek

von Neumann mimarisi, bugün inşa edilen tüm genel amaçlı bilgisayarların temel tasarımı olmaya devam etmektedir.TheurFLT:0)kapılı programlama konsepti), yazılım mühendisliğinin yataklı olması, modern bilgisayar endüstrisinin ayrıştırılması ve inşa edilmesi için mümkün olan her yeni program, bugün işletim sistemlerinin, uygulamaları ve web hizmetlerinin ekosistemini mümkün kılacak bir senaryoyu gerektirir.

Oyun teorisinde, von Neumann'ın çerçeveleri her ekonomi programında öğretilir ve disiplinler boyunca uygulanır. [FONTD:0]Rempmax theorem[[Dönetici oyun teorisinin temel taşıdır, adversarial arama algoritmalarında kullanılır, Go, ve poker.TheFLT:2).

Kurumlar katkılarını onurlandırmaya devam ediyor.Theurn Neumann Ödülü), INFORMS tarafından yıllık olarak verilen temel katkıları bilgisayar bilimleri alanından almıştır.

Kapsamlı bir biyografi hesabı için, www.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

John von Neumann'ın mirası iki devrime işaret ediyor: Bilgisayarlı ve kooperatif etkileşimleri analiz etmek için dünyaya her dijital cihazda hala güçlenen depo program mimarisini verdiği bir bilgisayar projesini ve diğerini stratejik gerekçelendirmede, oyun teorisini kurdu ve rekabetçi ve işbirliği etkileşimleri için matematiksel araçları sağladı.

Bu sözcükleri okuyan bilgisayar, birleşik bir hafıza alanında saklanan talimatları uygular, tam olarak 1945'te açıklanan von Neumann olarak, tedarik zincirlerini optimize eden algoritmaları, piyasaları simüle eden ve yapay zeka ajanlarının kurduğu oyun-theoretic ilkeleri kullanır.The Monte Carlo simülasyons that underpin modern istatistiki hesaplamaları doğrudan Ulam ile olan işbirliğinden kaynaklanmaktadır.

kuantum hesaplamaya, sinir mimarisine ve yapay genel zekaya doğru ittik ettiğimiz gibi, von Neumann mimarisi yenilecek ve belki de sonunda bilgisayar mimarisi ve oyun teorisine katkıda bulunamamıştır: dijital çağın entelektüel sorgulama konseptini inşa etti.