ג'ון פון נוימן (John von Neumann)

היסטוריה ואנשי מפתח

הגדרה

ג'ון פון נוימן היה מתמטיקאי הונגרי-אמריקאי שכתב ב-1945 את התיאור הפומבי הראשון של ארכיטקטורת-מחשב עם תוכנית מאוחסנת בזיכרון, וגם ייסד את תורת המשחקים המודרנית ותרם לפרויקט מנהטן.

עילוי מבודפשט

ג'ון פון נוימן נולד ב-28 בדצמבר 1903 בבודפשט, למשפחה יהודית אמידה של בנקאים. הוא נחשב עילוי מתמטי מובהק כבר בילדותו, ופרסם את מאמרו המדעי הראשון בגיל שמונה-עשרה. בהתאם לרצון אביו, שרצה שיפנה למקצוע "מעשי" יותר, למד פון נוימן במקביל הנדסת-כימיה בציריך ומתמטיקה בבודפשט, וקיבל דוקטורט במתמטיקה מאוניברסיטת בודפשט ב-1926. בשנות ה-20 וה-30 המוקדמות עבד ופרסם בגרמניה ובהונגריה בתחומים כמו יסודות המתמטיקה, תורת הקבוצות ומכניקת הקוונטים, ובזכות מוניטין זה הוזמן להצטרף ב-1930 לפרינסטון בארה"ב. ב-1933 נעשה חבר-סגל ייסוד באחד ממכוני-המחקר היוקרתיים ביותר בעולם, המכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון (IAS), לצד אלברט איינשטיין וקורט גדל, ונשאר שם עד סוף חייו.

דוח ה-EDVAC ומחלוקת-הייחוס על "ארכיטקטורת פון נוימן"

ביוני 1945 חיבר פון נוימן, כיועץ לפרויקט EDVAC באוניברסיטת פנסילבניה, מסמך בן 101 עמודים בשם "טיוטה ראשונה לדוח על ה-EDVAC" — התיאור הפומבי הראשון של עקרון "התוכנית המאוחסנת": גישה שבה גם הנתונים וגם התוכנית עצמה נשמרים יחד באותו זיכרון, בניגוד למחשבים המוקדמים ביותר שתוכנתו באמצעות חיווט פיזי או סרטי-נייר נפרדים. עיקרון זה, המוכר כיום כ"ארכיטקטורת פון נוימן", נותר הבסיס לרוב המחשבים עד ימינו. עם זאת, ייחוס הרעיון לפון נוימן לבדו שנוי-במחלוקת: ג'ון מוצ'לי ופרספר אקרט, שני המהנדסים שתכננו את ה-ENIAC ועבדו על EDVAC לפני שפון נוימן הצטרף כיועץ, טענו שרעיונות מרכזיים בדוח — כולל עקרון התוכנית המאוחסנת עצמו — פותחו במאמץ קבוצתי משותף, ושפון נוימן זכה לקרדיט על עבודה שלא הייתה שלו בלבד. הפצת הדוח בשמו בלבד, ללא ציון שמותיהם, אף פגעה ביכולתם המאוחרת של אקרט ומוצ'לי לרשום פטנט על הרעיון.

מכונת ה-IAS ותורת המשחקים

בפרינסטון הוביל פון נוימן את פיתוח מכונת ה-IAS (1945-1951) — מחשב שיושם בו בפועל עקרון התוכנית המאוחסנת, והשפיע במישרין על תכנון מחשבים רבים נוספים באותה תקופה. במקביל לעיסוקו במחשוב, פון נוימן הוא גם מייסד-שותף של תורת המשחקים המודרנית: יחד עם הכלכלן אוסקר מורגנשטרן פרסם ב-1944 את הספר "תורת המשחקים וההתנהגות הכלכלית" (Theory of Games and Economic Behavior), שביסס לראשונה תורת-משחקים מתמטית שיטתית וניתוחית, והשפיע עמוקות על תחומי הכלכלה, מדעי-המדינה והאסטרטגיה הצבאית לאורך המאה ה-20.

פרויקט מנהטן

בזמן מלחמת העולם השנייה תרם פון נוימן תרומה מרכזית לפרויקט מנהטן: הוא פיתח את המודלים המתמטיים שביסוד "עדשות-הנפץ" (explosive lenses) ששימשו בעיצוב פצצת הפלוטוניום מטיפוס-ההשקה (implosion), המנגנון שהופעל בפצצת "פאט מן" שהוטלה על נגסאקי. לאחר המלחמה המשיך להיות מעורב במחקר גרעיני, ובכלל זה בפיתוח פצצת המימן, ושירת כחבר בוועדת האנרגיה האטומית האמריקאית (AEC).

מוות מוקדם ומורשת

בסוף שנת 1955 אובחן פון נוימן עם גידול סרטני, כשמקור הממאירות המדויק — האם בעצם, בלבלב או בערמונית — לא נקבע בוודאות אצל ההיסטוריונים והרופאים גם היום, אף שידוע שהתפשטה. יש השערה, שלא הוכחה סופית, שהמחלה נבעה מחשיפה לקרינה במעבדת לוס אלמוס. הוא מת ב-8 בפברואר 1957, בגיל 53 בלבד, בבית-החולים הצבאי וולטר ריד בוושינגטון. פון נוימן נחשב לאחד המתמטיקאים הרב-תחומיים הבולטים ביותר של המאה ה-20 — עם תרומות יסוד שנותרו רלוונטיות עד היום במחשוב, בפיזיקה, בכלכלה ובמתמטיקה הטהורה כאחד.

שאלות נפוצות ❓

מה זו "ארכיטקטורת פון נוימן"?

עקרון תכנון-מחשב שבו התוכנית והנתונים שניהם נשמרים יחד באותו זיכרון, כפי שתואר לראשונה בדוח שכתב פון נוימן ב-1945 על EDVAC — הבסיס לרוב המחשבים המודרניים.

האם פון נוימן המציא את הרעיון הזה לבדו?

זו שאלה שנויה-במחלוקת: המהנדסים ג'ון מוצ'לי ופרספר אקרט, שתכננו את ENIAC ועבדו איתו על EDVAC, טענו שרעיונות מרכזיים בדוח, כולל עקרון-התוכנית-המאוחסנת, פותחו במאמץ קבוצתי ולא רק על-ידי פון נוימן.

מה הקשר בין פון נוימן לתורת המשחקים?

הוא נחשב מייסד-שותף של התחום: ב-1944 פרסם עם הכלכלן אוסקר מורגנשטרן את הספר "תורת המשחקים וההתנהגות הכלכלית", שביסס לראשונה ניתוח מתמטי שיטתי של תורת-המשחקים.

מה תפקידו בפרויקט מנהטן?

הוא פיתח את המודלים המתמטיים ל"עדשות-הנפץ" ששימשו בפצצת הפלוטוניום מטיפוס-ההשקה, ולאחר המלחמה המשיך לעסוק במחקר גרעיני ובוועדת האנרגיה האטומית האמריקאית.