《暗算》之联想二---闪亮人类智力天空的两个数学天才

henry2000888

《暗算》电视剧里面估计大家对那个美女数学家都是念念不忘，呵呵，数学在密码应用很早就开始了，最早的错位密码还有一战的矩阵密码表，都是最原始的密码工具，很快随着计算量的增长，这些密码很快被更复杂的机器密码代替！
密码编制和解密大规模应用机械数学运算工具开始于二战！

先开始是德国大规模应用埃尼格玛机械加密的密码机，为了对付这种机器，英国不仅从波兰情报局拿到了原始版埃尼格玛密码机，而且为了破译这种机器和德国在二战中对这种机器升级的更复杂的加强版埃尼格玛密码机，英国开始发展电子计算机，主持这个项目的是英国数学天才--阿兰·麦席森·图灵，图灵为了这个破译工作，自己开发和提出来世界上最早的计算机结构和运算规则！图灵·最伟大的贡献是：证明了人工智能的实现的可能，而且为人类制造计算机指明并且实现了计算机的最基础的结构！！！但为了给英国破译埃尼格玛密码机这个战略机密保密，图灵的工作被淹没在重重的历史迷雾里面！也许是天妒英才吧，图灵最终是死于精神错乱！大英帝国尽管打赢了二战，却因为国势颓废不仅丢掉了计算机最早的发明权而且也失去了主导计算机这个人类二十世纪最伟大发明的红利和方向！

接下来接力棒交到了美国手里面，在美国二战曼哈顿工程的部分项目的是光满万丈的约翰·冯·诺依曼，他的最主要的贡献就是今天我们熟知的二进制和最基础的计算机结构：
1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的\"存储程序通用电子计算机方案\"--EDVAC（Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写）．在这过程中，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。
　　EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系．报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。
　　设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。
　　现在使用的计算机，其基本工作原理是存储程序和程序控制，它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼被称为“计算机之父”。


这样二战德国人的天才发明埃尼格玛密码机催生了破译这部机器的图灵机，接着是诺伊曼的EDVAC，接着美国军方因为诺伊曼的EDVAC造出了号称世界第一台计算机，使用了几年就这部机器就退休了！后来这部机器辗转落到了IBM手里，结果诺伊曼的最早成果催生了今天最大的计算机公司IBM公司（IBM拿着这个机器的改型忽悠美国政府和军方，投资生产大型机做密码和天气预报工作，这样我上文蝴蝶效应的混沌学的诞生也和这些计算机相关）！

大家看看随着密码的编制和解密的需要诞生了计算机，伴随着计算机催生出来人类二十世纪最伟大的两个数学家：

阿兰·麦席森·图灵

约翰·冯·诺依曼

这两个天才都是人类历史上罕见的天才，他们的工作对二战进程和人类智慧生活都起了极其伟大的作用！一台密码机连接了数学史上最伟大的两个天才，奇啊！
















资料摘录一：

　阿兰·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912.6.23—1954.6.7），英国数学家、逻辑学家，被称为人工智能之父。 1931年图灵进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma，帮助盟军取得了二战的胜利。
　　阿兰·麦席森·图灵，1912年生于英国伦敦，1954年死于英国的曼彻斯特，他是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自于这位伟大的科学家。他对计算机的重要贡献在于他提出的有限状态自动机也就是图灵机的概念，对于人工智能，它提出了重要的衡量标准“图灵测试”，如果有机器能够通过图灵测试，那他就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。他杰出的贡献使他成为计算机界的第一人，现在人们为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。上中学时，他在科学方面的才能就已经显示出来，这种才能仅仅限于非文科的学科上，他的导师希望这位聪明的孩子也能够在历史和文学上有所成就，但是都没有太大的建树。少年图灵感兴趣的是数学等学科。在加拿大他开始了他的职业数学生涯，在大学期间这位学生似乎对前人现成的理论并不感兴趣，什么东西都要自己来一次。大学毕业后，他前往美国普林斯顿大学也正是在那里，他制造出了以后称之为图灵机的东西。图灵机被公认为现代计算机的原型，这台机器可以读入一系列的零和一，这些数字代表了解决某一问题所需要的步骤，按这个步骤走下去，就可以解决某一特定的问题。这种观念在当时是具有革命性意义的，因为即使在50年代的时候，大部分的计算机还只能解决某一特定问题，不是通用的，而图灵机从理论上却是通用机。在图灵看来，这台机器只用保留一些最简单的指令，一个复杂的工作只用把它分解为这几个最简单的操作就可以实现了，在当时他能够具有这样的思想确实是很了不起的。他相信有一个算法可以解决大部分问题，而困难的部分则是如何确定最简单的指令集，怎么样的指令集才是最少的，而且又能顶用，还有一个难点是如何将复杂问题分解为这些指令的问题。
　　1936年，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文，题为“论数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中，图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想。“图灵机”不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想象得到的可计算函数。“图灵机”与“冯·诺伊曼机”齐名，被永远载入计算机的发展史中。1950年10月，图灵又发表了另一篇题为“机器能思考吗”的论文，成为划时代之作。也正是这篇文章，为图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。

正当图灵的理论研究工作进一步深入时，战争爆发了。他被派往布雷契莱庄园承担“超级机密”研究。当时的布雷契莱庄园是一所“政府密码学校”，即战时的英国情报破译中心。在这座幽静的xxx式建筑里，表面上鸟语花香、人迹罕见，其实每天都有12000多名志愿者在这里夜以继日地工作，截获、整理、破译德国的军事情报，有些结果甚至直达丘吉尔首相本人手中。在这里，图灵被人们称为“教授”，没有人知道他的真名。当时德国有一个名为“Enigma”（谜）的通信密码机，破译高手们绞尽脑汁也难以破解。这个难题交到了图灵手中，他率领着大约200多名精干人员进行密码分析，其中甚至还包括象棋冠军亚历山大。分析和计算工作非常复杂，26个字母在“Enigma”机中能替代8万亿个谜文字母。如果改动接线，变化会超过2.5千万亿亿。最后多亏波兰同行们提供了一台真正的“Enigma”，图灵才凭借着他的天才设想设计出一种破译机。这台机器主要由继电器构成，还用了80个电子管，由光电阅读器直接读入密码，每秒可读字符2000个，运行起来咔嚓咔嚓直响。它被图灵戏称为“罗宾逊”，至今没人能搞懂图灵究竟如何指挥它工作。但\"罗宾逊\"的确神通广大，在它的密报下，德国飞机一再落入圈套，死无葬身之地。
　　1945年，图灵带着大英帝国授予的荣誉勋章，来到英国国家物理研究所担任高级研究员。两年后，图灵写了一份内部报告，提出了\"自动程序\"的概念，但由于英国政府严密、死板的保密法令，这份报告一直不见天日。1969年，美国的瓦丁格(Woldingger)发表了同样成果，英国才连忙亮出压在箱底的宝贝，终于在1970年给图灵的报告“解密”。图灵的这份报告后来收入爱丁堡大学编的《机器智能》论文集中。由于有了布雷契莱的经验，图灵提交了一份“自动计算机”的设计方案，领导一批优秀的电子工程师，着手制造一种名叫ACE的新型电脑。它大约用了800 个电子管，成本约为4万英镑。1950年，ACE电脑就横空出世，开始公开露面，为感兴趣的人们玩一些“小把戏”，赢得阵阵喝彩。图灵在介绍ACE的内存装置时说：“它可以很容易把一本书的10页内容记住。”显然，ACE是当时世界上最快、最强劲的电子计算机之一。
　　1946年，在纽曼博士的动议下，皇家学会成立电脑实验室。纽曼博士是皇家学会会员，又是当年破译小组的成员，正是他对“赫斯·鲁宾逊”的制造起了关键作用。皇家学会的这一新实验室不在伦敦，而是设在曼彻斯特大学，由纽曼博士牵头负责。1946年7月，研制基金到位，纽曼博士开始招募人选。阿兰·图灵也在次年9月加盟电脑实验室。一时间，曼彻斯特大学群英会萃。实验室设在一幢xxx时代的老房子里，条件十分简陋，但因图灵他们的到来，也算是蓬荜生辉了。在1948年6月，这里造出了一台小的模型机，大家都爱叫它“婴儿”(Baby)。这台模型机用阴极射线管来解决存储问题，能存储32个字，每一字有32位字长。这是第一台能完全执行存储程序的电子计算机的模型。

到了1949年10月，各项改进工作都已展开，夹在两层存储器之间的自动控制系统已正常运转，并能在程序的控制下，实现磁鼓和阴极射线管存储单元间信息交互。图灵设计出一些协同电路来做输入和输出的外设。有关电动打字设备也是图灵通过老关系从他战时供职的外交部通信部门弄过来的，其中甚至包括一个战后从德国人那里收缴来的穿孔纸带键盘。这样，整个模型机已大功告成。在整个试验阶段，大家忙上忙下。1949年底，模型机交付给曼彻斯特当地的一家叫弗兰尼蒂(Ferranti)的电子公司，开始正式建造。1951年2月完工，通称“迈可1型”。它有4000个电子管，72000个电阻器，2500个电容器，能在0.1秒内开平方根、求对数和三角函数的运算。比起先前的模型机，“迈可1型”功能更为齐全，静电存储器的内存容量已翻倍，能存256个40位字长字，分别存在8个阴极射线管中，而磁鼓的容量能扩容到16384个字，真是一项了不起的工程。
　　与冯·诺依曼同时代的富兰克尔(Frankel，冯氏同事)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。当有人将\"电子计算机之父\"的头衔戴在冯·诺依曼头上时，他谦逊地说，真正的计算机之父应该是图灵。当然，冯·诺依曼问之无愧，而图灵也有“人工智能之父”的桂冠。他俩是计算机历史浩瀚星空中相互映照的两颗巨星。
　　早在1945年，图灵就提出“仿真系统”的思想，并有一份详细的报告，想建造一台没有固定指令系统的电脑。它能够模拟其他不同指令系统的电脑的功能， 但这份报告直到1972年才公布。这说明图灵在二战结束后就开始了后来被称 为“人工智能”领域的探索，他开始关注人的神经网络和电脑计算之间的关联。
　　1950年，图灵又来到曼彻斯特大学任教，同时还担任该大学自动计算机项目的负责人。就在这一年的十月，他又发表了另一篇题为《机器能思考吗？》的论文，成为划时代之作。也正是这篇文章，为图灵赢得了一顶桂冠——“人工智能之父”。在这篇论文里，图灵第一次提出“机器思维”的概念。他逐条反驳了机器不能思维的论调，做出了肯定的回答。他还对智能问题从行为主义的角度给出了定义，由此提出一假想：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”(Turing Testing)。当时全世界只有几台电脑，根本无法通过这一测试。但图灵预言，在本世纪末，一定会有电脑通过“图灵测试”。终于他的预言在IBM的“深蓝”身上得到彻底实现。当然，卡斯帕罗夫和“深蓝”之间不是猜谜式的泛泛而谈，而是你输我赢的彼此较量。

约翰·冯·诺依曼
最简单的来说 他的精髓贡献是2点：2进制思想与程序内存思想
　　回顾20世纪科学技术的辉煌发展时，不能不提及20世纪最杰出的数学家之一的冯·诺依曼．众所周知，1946年发明的电子计算机，大大促进了科学技术的进步，大大促进了社会生活的进步．鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为\"计算机之父\"．而在经济学方面，他也有突破性成就，被誉为“博弈论之父”。在物理领域，冯·诺依曼在30年代撰写的《量子力学的数学基础》已经被证明对原子物理学的发展有极其重要的价值。在化学方面也有相当的造诣，曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。与同为犹太人的哈耶克一样，他无愧是上世纪最伟大的全才之一。
　　约翰·冯·诺依曼 （ John Von Neuman，1903－1957），美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．1911年一1921年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯·诺依曼还不到18岁．1921年一1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·诺依曼年仅22岁．1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国．1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生． 冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院士． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席．
　　1954年夏，冯·诺依曼被发现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁．
　　冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作，并作出了重大贡献．在第二次世界大战前，他主要从事算子理论、集合论等方面的研究．1923年关于集合论中超限序数的论文，显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格．他把集会论加以公理化，他的公理化体系奠定了公理集合论的基础．他从公理出发，用代数方法导出了集合论中许多重要概念、基本运算、重要定理等．特别在1925年的一篇论文中，冯·诺依曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题．
　　1933年，冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题，即证明了局部欧几里得紧群是李群．1934年他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来．他还对一般拓扑群的结构有深刻的认识，弄清了它的代数结构和拓扑结构与实数是一致的． 他对算子代数进行了开创性工作，并奠定了它的理论基础，从而建立了算子代数这门新的数学分支．这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数．这是有限维空间中矩阵代数的自然推广． 冯·诺依曼还创立了博弈论这一现代数学的又一重要分支． 1944年发表了奠基性的重要论文《博弈论与经济行为》．论文中包含博弈论的纯粹数学形式的阐述以及对于实际博弈应用的详细说明．文中还包含了诸如统计理论等教学思想．冯·诺依曼在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都作过重要的工作．
　　冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术、数值分析和经济学中的博弈论的开拓性工作．
　　现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机，它是由美国科学家研制的，于1946年2月14日在费城开始运行．其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的\"科洛萨斯\"计算机比ENIAC机问世早两年多，于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行．ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术，不过，ENIAC机本身存在两大缺点：（1）没有存储器；（2）它用布线接板进行控制，甚至要搭接几天，计算速度也就被这一工作抵消了．ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点，他们也想尽快着手研制另一台计算机，以便改进．
　　1944年，诺伊曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极为困难的计算。在对原子核反应过程的研究中，要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。解决这一问题通常需要通过几十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有的中间运算过程均不可缺少，且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。
　　被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了ENIAC计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中，建立了一生中最大的丰功伟绩。
　　1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，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。在交谈在，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。
　　冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后，便带领这批富有创新精神的年轻科技人员，向着更高的目标进军．1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的\"存储程序通用电子计算机方案\"--EDVAC（Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写）．在这过程中，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。
　　EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系．报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。
　　设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。
　　现在使用的计算机，其基本工作原理是存储程序和程序控制，它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼被称为“计算机之父”。
　　实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。
　　程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点－－没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这样，解题之前，必需先相好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。
　　针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。
　　1946年7，8月间，冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上，为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时，又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》．以上两份既有理论又有具体设计的文件，首次在全世界掀起了一股\"计算机热\"，它们的综合设计思想，便是著名的\"冯·诺依曼机\"，其中心就是有存储程序原则--指令和数据一起存储．这个概念被誉为'计算机发展史上的一个里程碑\"．它标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计．自然一切事物总是在发展着的，随着科学技术的进步，今天人们又认识到\"冯·诺依曼机\"的不足，它妨碍着计算机速度的进一步提高，而提出了\"非冯·诺依曼机\"的设想．
　　冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献． 冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖；1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖．

2046

谢谢，长见识了。
暗算个人，防止被别人暗算。

henry2000888

引用第1楼2046于2008-11-05 17:12发表的 :
谢谢，长见识了。
暗算个人，防止被别人暗算。

要是版主允许，这个话题还能慢慢聊，呵呵

桃子

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