简单，却不简单的冯.诺依曼

　　上次我们讲述阿兰·图灵的故事时曾经说过，图灵同学有一个“计算机之父”的称号，那么计算机之母是谁呢？其实计算机是无性繁殖的，它没有妈，却有两个爸，“计算机之父”除了图灵还有一个。

　　这一位“计算机之父”的名气比图灵大得多，无论是计算机科班出身的专业人士，还是初入门的新人，无人不知他的大名。就连那些对计算机毫无兴趣、仅仅为了职称考试而去上计算机培训课的人，也会在第一堂课上了解他和他提出的原理。他，就是冯·诺依曼（Von Neumann John）。

　　很“简单”的少年得志

　　首先，我们还是要非常老生常谈地来说一说冯·诺依曼的出身。他生于1903年12月28日的匈牙利，老爸是一位富有的银行家，1913年买了个爵位，用咱中国话说，就是“捐了一个官”。于是，他的家族的名字里便有了“Von（冯）”字。

　　有个有钱又有权的老爸，冯·诺依曼的童年过得衣食无忧，他老爸还请了家庭教师来系统地教他学习数学、外语、历史等知识。这让小诺依曼很快就表现出了惊人的才能：6岁便可心算8位数除法，12岁时已经熟练掌握了集合论和泛函分析。有一次，诺伊曼对他的朋友说：“我能背诵狄更斯的《双城记》”。人家挑了几章试验他，他果然背诵如流。至于圆周率π，自然对数的底数e的数值以及多位数的平方数和立方数，那更是不在话下。10岁时，诺伊曼进入大学预科学习。瞧瞧，神童啊！而且往后的事实证明他还是一个打破了“神童必早夭”定律的神童。

　　接下来，18岁的冯·诺依曼同学发表了第一篇论文，推广了切比雪夫多项式求根的费耶尔定理。22岁时，他获得了布达佩斯大学博士学位。1930年，27岁的冯·诺依曼远渡重洋来到美国，担任普林斯顿大学的客座教授。当他成为终身教授的时候，也不过才28岁。这种少年得志的故事听起来真是滥俗又简单。

　　大家都知道咱中国的白居易也是个少年得志的典型，初到长安时，为了打破“长安米贵，白居不易”的说法而露了一手《赋得古草原送别》。同样是少年得志，同样容易招人嫉妒，所以冯·诺依曼初到美国时也亮了一手绝活来露脸——为纽约市民现场表演背诵电话薄。除此之外，这位记忆力超强的天才，还能够熟练地运用七种语言，但他在生活中却贵人多忘事，经常忧心忡忡地问他的老婆：“杯子放哪儿了？”

　　在上一个故事里，我们说到阿兰·图灵为第二次世界大战的终结做出了卓越的贡献。巧合的是，作为另一位“计算机之父”的冯·诺依曼也是如此，甚至我们可以说他对结束二战所做的贡献比图灵还要大很多。看来，时势造英雄，这句话真是一点也没错。

　　冯·诺依曼在战时加入了一个小组，这个小组就是美国的洛斯·阿拉莫斯实验室，对二战有了解的人一定知道，这个实验室此时正在为美国研制原子弹。作为奥本海默（洛斯·阿拉莫斯实验室主任）的老朋友、爱因斯坦多年的邻居（尽管如此，冯·诺依曼和爱因斯坦的关系极其冷淡），冯·诺依曼在此指导原子弹的结构设计，并为原子弹的爆炸完成了最关键的计算。

　　故事讲到这里，我们不难发现，两位计算机之父都与二战有着如此密切的关联，这是为什么？我说不清。但是，如果说必须用战争来催化如计算机这般伟大的发明，我觉得这是一种悲剧。

　　原子弹的研制涉及到许多极为困难的计算，每次研究都需要超过几十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管对数据的精度要求并不十分高，但所有的中间运算过程均不可缺少，而且要保持准确。冯·诺依曼为此聘用了一百多名女工来为他打工，她们日日夜夜从早到晚不停计算，还是远远不能满足他的需要。

　　很“不简单”的冯·诺依曼结构

　　1944年的一个夏天，一直为运算速度无法达到要求而困扰的冯·诺伊曼在火车站等车时遇到了戈尔斯坦，戈尔斯坦此时正在参与研制世界上第一台电子计算机ENIAC。具有远见卓识的冯·诺依曼立刻被这一项目所吸引，他意识到了这项工作的深远意义，立刻从原子弹的研制中逃离出来，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。

　　自从开始捣鼓计算机之后，冯·诺依曼同学那思想的火花更是越来越灿烂——他陆续提出了很多重要而优秀的计算机设计思想，其中最令人瞩目的就是他在1954年提出的“关于EDVAC的报告草案”，在这份长达101页的草案中（史称101草案），他给出了几个重要的指示：要有二进制、要有存储器——后来被总结为世人皆知的伟大的“冯·诺依曼结构”。同时也向世界宣告：电子计算机的时代开始了，“计算机之父”的桂冠也因此戴到了诺依曼的头上。

　　在提出101草案的过程中，为了验证自己的构想，冯·诺依曼打算着手制造一台新型的计算机。在当时的情况下，制造一个计算机就跟烧钱是一个概念。为了搞到钱，他先是想到了老东家普林斯顿大学。但是，他的老邻居爱因斯坦却认为计算机无助于自己的统一场理论，说什么也不支持，并且带头煽动了许多人来和冯·诺依曼作对。最后，冯·诺依曼只好无可奈何地打消了从普林斯顿搞钱的念头。

　　既然这条路走不通，那怎么办呢，历史再次巧合，他又走了图灵的老路子——求助战时在军方结交的高层朋友。冯·诺依曼开始忽悠海军少将刘易斯·施特劳斯，自称可以造出一种能够预测天气的计算机，只要海军乐意出钱，立刻就能造。海军少将可不像爱因斯坦脑子那么好使，这么一说就被忽悠了，并且真的提供了研究资金。

　　没过多久，冯·诺依曼就在普林斯顿高等研究所建造出来一个轰隆作响的怪玩意，这台机器验证了他提出的存储器结构体系的正确性，为计算机科学的发展做出了巨大贡献。刚建成时它每秒钟可以计算2000次乘法，这如今看来慢如蜗牛的速度在当时已十分惊人。

　　普林斯顿高等研究所的数学家们非常讨厌这台计算机，大数学家赫尔曼·外尔有一次就在课堂上大声说：“以前冯·诺依曼数学搞得多么好，可如今却如此不务正业！”学生一听，大惊失色，赶紧把教室的门关上，因为冯·诺依曼的办公室就在教室对面。

　　诺依曼离开普林斯顿时把这台计算机赠给了普林斯顿大学，普林斯顿大学一开始很高兴，并且对他承诺将维持这台机器一直运转。结果过了没多久就后悔了，这玩意的运转和维护费用高达每年十万美元。普林斯顿大学进退两难，关了也不是，不关也不是。

　　终于在1957年2月8日，他们解脱了，因为在这一天，伟大的数学家、物理学家、计算机学家、久经考验的科学战士冯·诺依曼因患骨癌在华盛顿去世。这距离他提出历史性的101草案，才过了仅仅3年。

　　他生前曾说，若人们不相信数学简单，那是因为他们没有意识到生命的复杂。是啊，这位被《Science》誉为“对数学的每一个分支都做出了重大贡献”的天才，最终还是没能摆脱生命轮回。后来，如同ACM设立了“图灵奖”作为其最高奖项一样，美国电气和电子工程师协会IEEE也设立了“IEEE冯·诺依曼奖”。

　　在他的晚年，一位学生向曾他请教应该如何做事，成就傍身的冯·诺依曼只说了一个词：简单。