Мозг-универсал

 ВЛАДИМИР ГАКОВ, писатель, специалист по научной фантастике, журналист, лектор. Окончил физфак МГУ. Работал в НИИ. С 1984 г. на творческой работе. В 1990-1991 гг. – Associate Professor, Central Michigan University. С 2003 г. читает курс по истории бизнеса в Институте бизнеса и делового администрирования (ИБДА) Российской академии народного хозяйства и государственной службы (РАНХиГС). Автор 8 книг и более 2000 публикаций

Мозг-универсал

Если об одном из отцов кибернетики Норберте Винере у нас узнали сравнительно рано – как только эта дисциплина освободилась от ярлыка «буржуазной лженауки», то о другом основоположнике – Джоне фон Неймане – в советской прессе упоминалось как-то глухо и фрагментарно

Да, выдающийся математик и физик – отрицать невозможно, автор оригинальных работ в экономике и биологии, и еще к компьютерам имел какое-то отношение… Причина такой недосказанности в том, что разносторонний талант преуспел еще в одной области, о чем в СССР предпочитали особо не распространяться.

Венгерский фон-барон

Знаменитый математик, физик и кибернетик был личностью воистину универсальной – что в прошлом веке уже стало своего рода аномалией: мир все более специализировался, ипоявления нового Леонардо никто не ждал.

«Алгебра фон Неймана» в квантовой механике, работы в области функционального анализа, эргодической теории, геометрии, топологии и теории чисел, математической статистики, гидродинамики и квантовой статистики, участие в «Манхэттенском проекте» и в разработке теории игр в экономике, пионерские идеи на стыке кибернетики и биологии (теория клеточных автоматов) и огромный вклад в кибернетику практическую (архитектура фон Неймана, линейное программирование, самовоспроизводящиеся машины) – как писали встарину: и прочая, и прочая...

Родился универсальный гений в 1903 году в Будапеште. Тогда это была вторая столица Австро-Венгерской империи, и старший сын преуспевавшего еврея-адвоката (его семья занимала апартаменты в 18 комнат!) звался тогда просто Яношем Лайошем Нейманом. Позже, когда его отец получил дворянство, к фамилии прибавилась статусная приставка «фон». А после переезда в 1930 году в США Янош ожидаемо стал Джоном.

То, что у адвоката Макса Неймана родился сын-вундеркинд (причем разносторонне одаренный), выяснилось довольно скоро: уже в шестилетнем возрасте Янош не только умножал иделил в уме восьмизначные числа, но и запросто болтал с отцом на языке Гомера – древнегреческом! Но главной страстью мальчика была, конечно, математика. Однажды, увидев, как мать замерла, уставившись в одну точку, сын спросил, что она в данный момент считает в уме.

К моменту поступления в гимназию (и не абы какую – одну из лучших в Будапеште, как бы мы сегодня сказали, «элитную», из ее стен вышли будущие знаменитые ученые иизобретатели – Теодор фон Карман, Юджин Вигнер, Эдвард Теллер!) новоиспеченный «первоклашка» уже освоил математический анализ, основы логики и теории чисел. И по-прежнему интересовался историей.

Джон фон Нейман

К моменту окончания гимназии Лайош фон Нейман уже был автором двух серьезных научных работ по математике (в одной из них он дал современное определение так называемых порядковых чисел, или ординалов, – более точное, чем прежнее, принадлежавшее самому создателю теории множеств Георгу Кантору) и лауреатом национальной математической премии.

В 23 года Янош фон Нейман защитил докторскую диссертацию в своей alma mater – Будапештском университете (по специализации математика с элементами экспериментальной физики и химии). Его пригласили в Берлинский университет на должность приват-доцента (более молодых приват-доцентов история данного учебного заведения не знала). Аодновременно по совету отца, считавшего математику делом несерьезным – в материальном плане, фон Нейман изучал еще и химию в Цюрихе.

А в 1930 году талантливый молодой ученый отправился за океан – преподавать в Принстонский университет. Конкретно – в только что открытый при университете Институт перспективных исследований, быстро ставший одним из ведущих мозговых центров не только в Америке, но и в мире. Там уже Джон фон Нейман, в 1937 году принявший американское гражданство, проработал профессором до конца жизни. И там же совершил все свои главные открытия, к каким бы сферам науки и техники они ни относились.

В Принстоне Джон фон Нейман женился – и не один раз, а дважды. Его дочь от первого брака, Марина фон Нейман, стала известным ученым – специалистом в экономике.

Аксиомы и теоремы гения

Вообще приобретший известность далеко за пределами Америки математик вообще мало походил на ученого сухаря, чудака-социопата, погруженного исключительно в мир чисел иформул.

Академическое сообщество запомнило фон Неймана еще и как записного щеголя: по слухам, его научный руководитель, великий математик Давид Гильберт, еще во время защиты фон Нейманом докторской диссертацией был больше всего заинтригован тем, кто шьет соискателю такие прекрасные костюмы.

И как известного на весь Принстон гурмана (вторая жена вспоминала, что единственное, чего Джон не умел считать, так это калории).

А еще профессор-математик прославился своими неисчерпаемыми познаниями по части еврейских анекдотов и ирландских абсурдистских стишком-лимериков.

Кроме того, фон Нейман был страстным меломаном, причем любил музыку громкую, отчего его проигрыватель постоянно «доставал» соседей, среди которых значился и Альберт Эйнштейн.

А познания математика в истории древнего мира поражали и вызывали понятную ревность даже у коллег-историков.

И притчей во языцех стали многочисленные штрафы, которые фон Нейман, садясь за руль, регулярно выплачивал местным «гибэдэдэшникам».

Однако, ведя столь активную социальную жизнь, Джон фон Нейман когда-то еще умудрялся совершать открытие за открытием, главные из которых были сделаны, естественно, вобласти фундаментальной и прикладной математики.

Джон фон Нейман и Роберт Оппенгеймер возле EDVAC

Но подробно я вдаваться в эти математические дебри не стану по двум причинам. Во-первых, это займет все место, отведенное мне редакцией журнала на данную статью. А во-вторых, автор ее не уверен, что сможет популярным языком изложить, что же такого великого совершил в математике фон Нейман. Поскольку сам не в состоянии до конца себе этоуяснить, несмотря на то что во время оно заканчивал физфак МГУ. Остается лишь всецело положиться на мнение специалистов и взвешенные оценки справочников и энциклопедий и кратко перечислить математические достижения фон Неймана – что бы там на самом деле не значили все эти загадочные для непосвященных профессиональные термины.

Итак, Джон фон Нейман внес огромный вклад в формализацию (аксиоматизацию) теории множеств.

Близко подошел к формулировке теоремы о неполноте Курта Геделя, названной «Великой» (сам фон Нейман постоянно сокрушался, что немецкий математик и логик его опередил, аведь до искомой формулировки оставалось, по мнению фон Неймана, всего ничего!).

Внес свой вклад в теорию колец операторов, создав алгебры «имени себя» – алгебры фон Неймана. Ввел понятие прямого интеграла. И еще много чего решил, сформулировал, обобщил, открыл, ввел в научный оборот.

Кроме того, Джон фон Нейман блестяще применил свои недюжинные математические таланты к другим разделам науки.

В физике, вместе с Полем Дираком, он стал одним из создателей математического аппарата квантовой механики (аксиомы Дирака – фон Неймана).

В биологии ввел понятие «клеточных автоматов» (поддержав идею о том, что и в мертвой материи возможно хранение информации, а значит – в принципе – и создание новой жизни), и, как считают специалисты, тем самым предвосхитив открытие структуры ДНК.

Неоценим вклад Джона фон Неймана в «математизацию» экономики. Именно он в 1928 году доказал теорему «минимакса» (минимизации максимальных потерь) – правила принятия решений, используемого в теории игр и других дисциплинах для минимизации возможных потерь, которые человек, принимающий решение, не в состоянии предотвратить – приразвитии событий по наихудшему для этого человека сценарию.

После этой пионерской работы фон Неймана теория игр стала полноправной областью прикладной математики. А в 1944 году автор доказанной теоремы обобщил ее в знаменитой книге (написанной в соавторстве с Оскаром Моргенштерном) «Теория игр и экономическое поведение», ставшей бестселлером и чуть ли не священным писанием для поколений экономистов.

Мыслящая машина

К компьютерам мысль выдающегося математика обратилась еще до второй мировой войны. Когда во второй половине 1930-х годов в Принстоне работал его английский коллега Алан Тьюринг (там же защитивший докторскую диссертацию), фон Нейман часто общался с автором идеи об универсальной счетно-вычислительной машине, механический интеллект которой будет формально неотличим от человеческого.

Позже, в 1945-м, фон Нейман придумал определенный тип алгоритма вычислений – алгоритм сортировки слиянием (merge algorithm), который располагает списки (или другие структуры данных, доступ к которым можно получить только последовательно) в определенном порядке. Впоследствии этот прием был применен в программе для одного из первых компьютеров – EDVAC. Ее собственноручно написал создатель алгоритма.

А до этого, работая в военные годы над неким сверхсекретным проектом вместе со своим другом и коллегой Станиславом Уламом (об этом речь пойдет ниже), фон Нейман усовершенствовал метод случайных чисел (или метод Монте-Карло), на котором построена работа одноименных генераторов.

Главным достижением Джона фон Неймана в компьютерной области считаются его работа над упомянутым EDVAC и создание особой компьютерной архитектуры, названной егоименем. Хотя это не совсем точно.

Вообще-то создали вторую «большую машину» в истории те же, кто создал ее предшественницу – ENIAC (работу над которой фон Нейман, кстати, тоже консультировал в качестве члена научного Наблюдательного совета армии США), –американские ученые Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли.

Первые наброски машины, которая в отличие от ENIAC работала бы на двоичной (а не на десятеричной) системе, Эккерт сделал еще до создания ENIAC – в начале 1944-го. Осенью того же года команда разработчиков пополнилась научным консультантом – им был как раз фон Нейман, благодаря авторитету которого военное начальство решилось-таки профинансировать проект. А в мае следующего года фон Нейман, находившийся в то время в Лос-Аламосе (о том, чем он там занимался, опять-таки ниже), прислал военному куратору проекта свои соображения по проекту EDVAC. После чего куратор разослал «меморандум фон Неймана», как говорят, «широкому кругу научной общественности» США иВеликобритании.

Поскольку других фамилий, кроме фон Неймана, на копиях документа не значилось, многие посчитали, что именно он является единоличным автором проекта. Как и единственным автором основного пионерского принципа, положенного в основу будущего компьютера: принципа хранения программы в памяти компьютера наряду с данными. Этот принцип получил название «архитектура фон Неймана», что не могло не сказаться на отношениях последнего с Эккертом и Мокли – как минимум соавторами идеи, рассчитывавшими насоответствующий патент. Потом конфликт уладили, но, как в известном анекдоте, «осадочек остался».

Кстати, первый успешный прогноз погоды с помощью компьютера (того же ENIAC) был сделан в 1950 году также при непосредственном участии фон Неймана – на сей раз консультанта команды американских метеорологов. Он же одним из первых в мире заговорил о глобальном потеплении – во времена, когда никто из уважающих себя ученых непринимал подобные идеи всерьез.

Еще фон Нейман участвовал в создании компьютера IAS в родном Принстоне. И не просто участвовал, а снова обеспечил финансирование проекта. А позже предложил компании IBM использовать в ее новой «оборонной» модели IBM 701 магнитный барабан.

И, наконец, в 1953 году в очередной пионерской статье ввел понятие «стохастического компьютера», то есть такого, программирование которого позволяет учитывать неопределенности в оптимизационных моделях.

В последние годы жизни Джон фон Нейман вместе с упомянутым выше Уламом активно работал над идеей самовоспроизводящихся машин («клеточный автомат фон Неймана»).

Перед самой смертью в больнице ученый дописывал свою незаконченную статью под названием «Компьютер и мозг». А в опубликованной посмертно работе «Теория самовоспроизводящихся автоматов» мысль провидца поднимается до идеи «Универсального Конструктора». Именно так – оба слова с заглавных букв. Universal в переводе санглийского – это еще и «Вселенский». Так что термин приобретает почти религиозное значение – если бы не то обстоятельство, что Джон фон Нейман всю жизнь оставался принципиальным и последовательным агностиком.

Атомная печать

А теперь, обещанная в начале статьи читателям информация еще об одной сфере деятельности универсального гения. Как раз о той, которая косвенно и способствовала относительному замалчиванию его научных заслуг в послевоенных советских СМИ.

Дело в том, что еще в конце 1930-х годов фон Нейман плодотворно работал в области теории взрыва – в частности, разрабатывал соответствующую математическую модель. Подобные исследования закономерно привели ученого сначала в исследовательские подразделения ВМФ США, а с началом работ над созданием атомной бомбы – в знаменитый «Манхэттенский проект», во время работы в котором профессору-математику приходилось довольно часто отлучаться из Принстона, держа путь в пустыню штата Нью-Мексико, где располагалась секретная (и, разумеется, отсутствовавшая на картах) лаборатория в Лос-Аламосе.

Знаменитая книга Джона фон Неймана и Оскара Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение»

Там тогда втайне собрался весь цвет американской (и не только) физики, химии, инженерии и всего, что нужно было для решения единственной задачи государственной важности – создания Бомбы. Фон Нейман, в частности, вместе с другими учеными и военными входил в пресловутый «комитет выбора цели» – выбирал японские города для «демонстрации» мощи первого в истории ядерного оружия.

И непосредственно рассчитывал, над каким японским городом взрывать атомную бомбу с максимальным разрушительным эффектом – учитывая силу взрыва, рельеф, число жертв среди мирного населения и величину разрушений от взрывной волны. Основываясь на своих расчетах, Джон фон Нейман целью номер один назвал древнюю столицу Японии – Киото, и в этом его поддержал военный руководитель проекта генерал Лесли Гровс. Однако военный министр Генри Стимсон предложил другую совсем цель – и в жертву был принесен город Хиросима (следующей целью стал Нагасаки).

Увы, как говорится,из песни слова не выкинешь, как и подобных фактов из биографии. В отличие от многих участников «Манхэттенского проекта» (Роберта Оппенгеймера, кпримеру) никаких угрызений совести по поводу содеянного Джон фон Нейман за оставшиеся годы жизни не испытал ни разу.

Еще он лично присутствовал на полигоне ВВС США в Аламогордо, когда там 16 июля 1945 года был произведен первый в мире экспериментальный взрыв атомного заряда (пока еще не бомбы).

И первым – вместе с коллегой-физиком Энрико Ферми – оценил мощность взорванного заряда. Оценили, между прочим, неверно: в 5 килотонн, когда на деле было более 20. Кстати, само слово «килотонна» ввел в оборот никто иной, как Джон фон Нейман – в 1944 году.

Позже он работал над водородной бомбой – вместе с земляком Эдвардом Теллером, закончившим ту же будапештскую гимназию, что и фон Нейман. А также с немецким физиком Клаусом Фуксом – тем самым, через которого советская разведка получала все материалы по «Манхэттенскому проекту».

В соавторстве с Фуксом фон Нейман даже получил патент на схему «запуска» ядерного синтеза, приводящего к взрыву водородной бомбы (хотя в реальной бомбе использовали иную схему – Теллера-Улама).

Такие вот «атомные» страсти кипели вокруг фигуры «витавшего в своих абстракциях» профессора математики из Принстона.

«Роман с бомбой» продолжился и после окончания войны. Джон фон Нейман входил в состав научного совета при правительственной Комиссии по атомной энергии, а в октябре1954 года занял кресло в самой комиссии. Поскольку это был уже государственный пост, фон Нейману с супругой пришлось перебраться в столичный Вашингтон (при этом сохранив должность профессора Принстона, где он с тех пор бывал лишь наездами) и там провести остаток жизни.

Так что последний десяток с лишним лет жизни ученого-математика были так или иначе связаны с атомной энергией и атомным оружием.

Он, в частности, принимал участие в разработке «компактных» водородных зарядов для межконтинентальных ракет, причем никогда не скрывал, что направлены последние будут против СССР.

Принстонский институт перспективных исследований

В отличие от своего коллеги Фукса, Джон фон Нейман относился к «стране победившего социализма» крайне негативно (себя он называл «воинствующим антикоммунистом»), считая ее главным и наиболее вероятным врагом Соединенных Штатов в возможной будущей мировой войне – уже с применением ядерного оружия.

А потому одним из первых на Западе выдвинул концепцию «взаимного гарантированного уничтожения» (Mutual Assured Destruction, аббревиатура – MAD – переводится как«безумец, сумасшедший») в такой войне и всячески поддерживал идею превентивного американского ядерного удара по целям в Советском Союзе. (Хотя, когда в разгар маккартистской «охоты на ведьм» секретные службы допытывались у «нелояльного» Оппенгеймера, не работал ли он на «красных», именно фон Нейман отвел все подозрения отколлеги, охарактеризовав его с наилучшей стороны – как главную движущую силу «Манхэттенского проекта».)

Понятно, что с такими взглядами и такими сферами «научного» интереса выдающийся ученый-математик вряд ли мог рассчитывать на взаимные симпатии – даже просто наобъективную оценку – по другую сторону «железного занавеса». При всех его несомненных заслугах в сфере чистой науки.

Летом 1954 года Джон фон Нейман получил незначительную, как тогда казалось, травму плеча. Но боли продолжались, и в конце 1956-го врачи диагностировали у пациента костный рак. Возможно, как результат облучения при испытаниях атомной бомбы. Спустя три месяца, 8 февраля 1957 года, Джон фон Нейман скончался.

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи