【其他】140222 从软件角度818兔子的后发优势，长期更新

“ 请记得，关于冯.诺依曼的公式是：
（A）冯.诺依曼可以证明任何事情
（B）冯.诺依曼所证明的任何事情都是正确的（这个公式据说在普林斯顿研究所很出名）。
--------------------------------------------------------------

我不知道他是怎么做到的，我只知道他被称为外星人。 ”

请注意，美国的大牛们，名字前面都有“冯”，英文是“Von”，最早是欧洲对贵族的尊称，后来渐渐融合到姓里。
冯诺依曼，冯卡门……

这个著名的故事是这样的：
一次,冯诺伊曼在晚会上,女主人勇敢地向他提出一个谜题:
两列火车在同一轨道上以每小时30英里的速度相对而行,且相距1英里,这时栖在一列火车前面的一只苍蝇以每小时60英里的速度朝着另一列火车飞去.当它飞到另一列火车时,它又迅速地飞回来.它一直这样飞过去飞回来,直到两列火车不可避免地发生碰撞.问这只苍蝇共飞了多少英里?
大多数人,尤其是懂一点数学的人,都是先计算出它每一来回飞的路程,然后把这些结果 累加起来.这涉及到无穷级数求和的问题,这样做并不难,但就是麻烦,费时.实际上这里有一个技巧.首先计算出两列火车要经过多长时间才能碰撞,很容易算出来是1分钟.而苍蝇每小时飞60英里,1分钟1英里,太容易了.
几乎在女主人刚解释完问题的同时,冯诺依曼就答道:"1英里."
"太让我惊讶了,你这么快就算出来了,"她说道."大多数数学家都没能看出这里面的技巧,而是用无穷级数去计算,这花费了他们很长时间."
"什么技巧?我也是用无穷级数算的,"冯诺依曼回答道.
--------------------------------------------------------------

约翰.冯.诺伊曼（在美国大家都知道他的爱称是约翰尼）于1903年12月28日出生在匈牙利的布达佩斯，当时那里是奥匈帝国的一部分。他是家里三个男孩中最大的。他的父亲麦克思.冯.诺伊曼是银行家；所以家境是富裕的。小时候，请了家庭教师来教育他。1914年第一次世界大战爆发时，他正好10岁，进入大学预科学校学习。（强尼的爷爷是Jacob Kann，父亲是Max Neumann（匈牙利语：Neumann Miksa,朋友叫他Maxi)，父亲是律师，但因为他在Budapest一家银行工作，所以他经常被人理解成银行家，而他确实擅长此道．max是非凡的，他显然是一个犹太人，早期移民自南斯拉夫边境叫Pecs小镇，近20岁来到布达佩斯，他接受了非常良好的教育，先是在匈牙利一个天主教会Ciscrcian创办的大学预科学校上学，后来他通过法学考试成为一个律师，并且还自学成为一个诗人，当他变成一个银行的律师后，他又开拓了自己的社交圈子，并认识了他这一生中最好的朋友August Alcsuti．并通过他认识了后来的岳父Jacob Kann。）

在第一次世界大战前后的二十年间，布达佩斯成了培养科学人材的肥沃土壤。出现了众多才气横溢的人物（他们的名字充斥着当代的数学和物理年鉴）。到底是什么条件促成了这种局面，还有待于科学史家们去发现和解释。在这灿如明星的一群科学家中间，约翰尼大概是最辉煌的一颗星。当问及他对这种按统计学观点未必会有的现象有何看法时，他认为这是某些他无法精确说明的文化因素的巧合所致：处于中欧这个地区的整个社会受到的外部压力，极端的但是下意识的个人不安全感以及不创出奇迹就将面临灭亡的这种必然性。一次世界大战破坏了现存的经济和社会型态。布达佩斯，过去奥匈帝国的第二京城，现在是一个小国的首府。而许多科学家正需要迁居到一处较少限制和较安静的环境去生活。

约翰尼的同学菲尔纳（Fellner）有个说法（这是菲尔纳在一封回忆小约翰早期的学习情况的信中提供的），小约翰的非凡才能引起了一位早期的老师（拉斯罗.瑞兹，Laslo Ratz--这个人也是尤金.维格纳的数学老师）的注意。他对约翰尼的父亲表达了这样的意见：按传统的办法教授约翰尼中学数学课程将是毫无意义的，他们赞成他应接受单独的数学训练。于是，在冠夏克（Kurschak）教授的指导下，由当时布达佩斯大学助教菲克特（Fekete）进行家庭辅导，他学习了各种数学问题。1921年他通过“成熟”（matura）考试时，己被认为是一个专门的数学家了。

他的第一篇论文是和菲克特合作写的一篇注记，那时他不到18岁。其后四年间，他在布达佩斯大学注册为数学方面的学生，但大部分时间却在瑞士的苏黎世和柏林度过，在苏黎世的“同业高等技术学院”（Eidgenossiche Technische Hochschule）他还获得了化学方面的大学毕业学位。在每学期末尾他就回到布达佩斯大学通过他的课程考试（不参加听课，这样做多少有点不合规则）。大约在他获得化学学位的同时，他在布达佩斯得到了数学博士学位。逗留苏黎世期间，他用空余时间研究数学、写文章并和数学家们通信。当时外尔（weyl）和波利亚（Polya）两位在苏黎世，他和他们有过交往。一次，外尔短期离开苏黎世，约翰尼在那段时间接替过他教的课程。

作为律师的约翰.冯.诺依曼的父亲（Maxi Neumann），希望自己的孩子可以有更好的前途，当强尼在16岁的时候，他在化学和数学上都很出色，于是父亲不知道究竟让孩子成为数学家还是化学家或者其他。Maxi很苦恼，因此他找到一个好方式，找到当时世界上最好的数学家，也许是Siegel，Maxi花了很多钱安排他和强尼对话，结果是当Maxi问Siegel：“你觉得他更适合做什么？”这个世界上最好的数学家之一Siegel这样回答说：“强尼懂的数学比我还要多。。。”
（约翰尼有着非凡的智力，他和尤金.维格纳是不同的两类人，当然维格纳是非常杰出的匈牙利人,但是他和约翰尼是不同的两类人。我猜测他们如果有共同点，那就是他们都令人感觉恐惧。你知道有三个人：约翰尼，维格纳和爱德华.特勒。这三人在布达佩斯时同属一个学校，有一次约翰尼说，他经常在一些团队比赛里和维格纳组成一对共同对抗特勒，我想这当然这只是我的猜测：那就是特勒之所以对这个世界怀有仇恨的心理，有一部分原因是因为他无法接受一个事实：尽管特勒自己智力高得恐怖，但是和他一起的维格纳和强尼都超越了他，并且比他更加耀眼。）

对约翰.冯.诺依曼在早年的回忆，最直接的当然来自同校同学尤金.维格纳的回忆，他说：“当我遇到扬奇（约翰.冯.诺依曼的匈牙利式昵称）的时候．我大约13岁．而他大约12岁。他比我低一级，但在数学上却超前我两个年级。他已经对高等数学有惊人的掌握。布达佩斯有—个强有力的数学团体，而扬奇使他自己甚至在离开预科学位之前．就在这个圈子里扬名了。我从来也不觉得在预科学校里很好地了解了扬奇、或许没有人完全了解他．他总是有点离群；他热爱他的母亲．信任它．但对别人就难得如此。
他的兄弟们尊敬他，但他们的关系并不亲密。扬奇的体质不好，因此他不会通过体育锻炼来结识朋友。他有限度地参加班上的玩耍，只是为了免得不合群。
扬奇喜欢金钱和物质的东西。他很高兴有一位银行家父亲。除了金钱以外，他的兴趣几乎全部是智力上的。

我大约一个月里有一天同扬奇放学后一起回家；他的数学知识令我吃惊：他说明集合论和数论的方式是令人陶醉的。论题之优美以及他的描述之紧凑和灵巧，使我觉得我们是亲密的朋友。扬奇不停地讲啊讲，而我则洗耳恭听．自己很少说话．他的学识和他要讲述的意愿，看来都是无穷无尽的。

大多数人直接走回家，在路上想着到家之后要做些什么。扬奇不是那样的，在同他一起走之后，回家肯定就会晚了。

我在我的一生中认识过许许多多聪慧过人者。我认识马克斯.普朗克．冯.劳厄和海森伯。保罗.狄拉克是我的妹夫：西拉德和特勒属于我最亲密的朋友之列；爱因斯坦也是我的一名好朋友；此外，我还认识很多杰出的年轻科学家：但他们所有那些人当中。没有一个人的头脑像扬奇.冯.诺伊曼那样敏锐和快捷。

我曾常常在那些人在场的情况下指出这—点，而不曾有任何人表示过异议。你立刻就能看到诺伊曼头脑的快捷和能力．他不仅按数学问题的原来方面去理解它们，而且在它们的全部复杂性当中去理解、他迅速而轻易地深入钻研到最复杂的科学问题的细节里去；他完全记住这个问题。他的头脑就好像一具理想的仪器，其中的齿轮加工得紧密配合到千分之一英寸以内。除了在数学上的卓越贡献之外，扬奇还有全面的教养。他掌握英语几乎同匈牙利语一样好，这也许得益于一位聘请到家里的教师。最后，他还能够流利地讲德语、法语和意大利语。但扬奇的聪慧永远也不会使我吃惊。他在数学上明显比我强。

但还有许多其他人也是如此；我不是一名数学奇才。而我在物理学上知道得比他多，在获取奖励，奖学金和职位上。我从未与冯．诺伊曼竞争；如果我们以一种友善的方式试图为了某些事而彼此劝说的时候，那并于是竞争。”

数学家Bardeen曾经说过下面一段话：“尤金.维格纳总是有很多敏锐的问题。我从他那里学到一个非常有效的学习方法：在你遇到更复杂的问题前，先把前面的工作简化成你真正理解的相对简单的形式。你得把问题像剥洋葱皮一样变成要素的集合。我认为这是学习事物的唯一方式，我不知道冯.诺依曼是否也是这样，但是当然，呃，当然，你知道强尼不是普通人。顺便说一句，我和其他人分享了维格纳的方式，其中一个人是比尔.肖克利，在一起研究的时候，维格纳把问题变成简单的形式后才会继续下面的问题，在他碰到更复杂问题前，他要确保我们真正理解先前的论点”。Hoffmann接着补充说：“约翰.冯.诺依曼的思考速度惊人的快！当然，我知道他是非凡的，而且给人印象深刻的。我不晓得你是否听过一个故事，有一次，罗伯特森让约翰.冯.诺依曼搭便车去某个地方，约翰.冯.诺依曼问罗伯特森：“你最近在研究什么问题？”当然，罗伯特森告诉了约翰.冯.诺依曼他正在琢磨的课题。令人惊讶的是，当约翰.冯.诺依曼到达目的地的时候，他已经在脑子里解决了罗伯特森的问题，仅仅是靠脑子。这个速度真是惊人的快。”

我还可以告诉你一个故事，而我发誓这个事情千真万确。有一次，一个人（在这里我不得不省略他的名字，我认为是保罗.哈尔摩斯（Paul Holmes。）去见强尼并且讨论一个数学问题，他告诉冯.诺依曼他无法解决一个问题，然后冯.诺依曼说：“好！这是解决过程。”然后冯.诺依曼走到黑板面前，然后那家伙则坐在旁边看，看着冯.诺依曼如何书写解决问题的过程。当冯.诺依曼写完后，那人说自己已经理解了怎么去解决这个问题，而后他就走了。然后过了几天，这个人又来了，并且说：“对不起，约翰尼，那天你在黑板上写，我忘记把解决过程写下来了，可我不理解当时在看你写的过程中，我觉得自己一点都不需要把过程写下来！”当时冯.诺依曼很恼火，在黑板上又写了一遍。事后冯.诺依曼对旁边的同事说：（That son of a bitch）！他让我重复我的证明，而他甚至没有在自己的论文上写满注脚！！”这是典型的冯.诺依曼的故事。


无论如何，冯.诺依曼的表达是非常清晰的。我猜想他和凡布伦有很多的不同，冯.诺依曼表现出来的十分精巧优雅的中欧的文化，很多从其他地方来的同事乐意告诉冯.诺依曼，但我无法说服这些人去把这些笑话告诉凡布伦，事实上，凡布伦不是那样的人，但是你知道冯.诺依曼会喜欢那些笑话。冯.诺依曼有变色龙一样的能力，他能适应任何一类他即将要交往的人群。如果你是威严的，那么他就威严，如果你是愚蠢的，他就用简单的方式和你沟通，如果你是愉快的，他也是愉快的。在很多时候，冯.诺依曼很像林肯，他经常会说：“恩！这令我想到一个有趣的寓言或者故事。”然后他会告诉你故事。

你无论什么时候走进办公室，对冯.诺依曼说：“嘿！约翰尼，我有一个好主意！”你在和他说了一半时，他会习惯性起身，并且对你说：“好吧！先生！我来找一只粉笔！”然后他在黑板上面写满你要说的后半部分，通常，那问题是你想了一个月才得到的，但是他只需要几分钟而已。我经常比较冯.诺依曼和恩里克.费米，恩里克有一种直觉的力量。他们在各自的领域都是大牛，当然，他们可能是我所遇见到的思维最快的人。但是他们的不同在于，当费米在工作的时候，他就是在工作，并且是个有魅力的人，但是其他时候，如果他碰到工作之外令他有兴趣的问题，那这个东西就是一切，而冯.诺依曼在面对那些东西的时候，仍然似乎漫不经心的去迅速的解决它。

实际上，冯.诺依曼的父亲马克西和他的家庭给冯.诺依曼的‘罪过’之一就是冯.诺依曼是在一个相当思维宽松活泼的环境下长大的，这和当时很多数学家所从小在一种严苛环境成长有很大的不同。如果一个家庭发现它带大了一个早熟的数学天才，那么按照马克西的观点，最需要鼓励的品质是：（A）镇静感和幽默感（B）把刨根问底引向充满乐趣的境界。对于很多家庭，如果家里有个早熟的天才，教育通常是显得失败的，因为很多家长因此会过多利用孩子的才能而使家庭气氛失去了欢乐而变得严肃无趣。在自己的数学和物理生涯里，冯.诺依曼显然找到了和他一样有乐趣感的两个同事：一个是费米，还有一个是更年轻的理查德. 费曼。尽管看起来他经常和密友乌拉姆在一起，但是在很多人看来，他和类似利奥.西拉德、罗伯特.奥本哈默、甚至爱因斯坦，都保持有一段距离。冯.诺依曼也许觉得和他们过于接近会失去某些欢快的气氛。在他学术的一开始（接触公理化思想）到他学术的末端（实践计算机和人脑理论），冯.诺依曼的思维轨迹都是沿着自己父亲和祖父的习惯去进行的，这一习惯就是擅长制作诙谐的打油诗。

关于冯.诺依曼有很多传闻，什么苍蝇飞的路程问题拉，什么吓跑数学家胖子维纳拉，什么和计算机进行算术比赛拉，但这些都是老故事，还是让我再告诉你几则冯.诺依曼的故事吧（我一定不把你可以在网络上能找到的故事再告诉你）：有一次（大约在制造第一颗原子弹的那会），意大利裔的美国物理学家塞格雷（他是诺贝尔物理学奖获得者）和同事（也是个诺贝尔奖牛人）为一个积分的有关问题奋斗了一个下午，却毫无进展。这时他们从开着的门缝中看到冯.诺依曼正沿着走廊朝他们的办公室走来，于是他们问冯.诺依曼：“您能帮我们解决这个积分问题吗？”困扰他们的积分问题就写在移动黑板上，冯.诺依曼走到门口，看了一眼黑板，立即给出了答案（大概花了3秒钟），此时，塞格雷和他同事完全被吓住了，因为他们根本不知道冯.诺依曼是怎么这么快就解决了这个难题的。

有一个故事是这样的：当冯.诺依曼在兰德公司的时候，有个家伙想向冯.诺依曼表演“硬币问题”，什么意思呢？也就是有一个厚厚的圆柱形的“胖硬币”如果有适当的尺寸，那么抛起来再落下去以后，正面朝上有1/3的可能，反面朝上也有1/3的可能，而以边直立在桌面上也有1/3的可能，当这个家伙向冯.诺依曼谈起这个问题的时候，冯.诺依曼说：“是阿，这的确有那3种可能。”然后那家伙说：“不如让我们抛一抛这种硬币吧？！”冯.诺依曼接着一边计算出了这种硬币的有关尺寸和概率的数据，一边走开，前后只有不到1分钟的时间，那时把在场的工程师都吓坏了。

还有一个故事是这样的：有一次，冯.诺依曼和同事（爱德华.特勒以及西拉德等等）乘坐两架轻型飞机去一个地方，他坐一架，而特勒等坐另一架，由于这些匈牙利想讨论一些事情，于是他们就合坐到了一架飞机上，当飞行的时候，有一架飞机上有一个科学家的围巾被吹出了窗口，这些人立刻紧张起来，因为他们害怕围巾是不是会卷进后面那架飞机上（也就是冯.诺依曼和同事爱德华.特勒等人一起坐的那架飞机）的螺旋桨，如此一下子就会毁掉那么多的匈牙利智囊团，安全着陆后，他们以诙谐的方式描述他们对冯.诺依曼等人的担忧：“我们在你XX尺以上，YY码之前，空气速度为ZZ。。。”。而冯.诺依曼立刻引用了一个后来被证明是正确的精确数字说：“这条围巾打到螺旋桨的概率为SS百万分之一。”

请记得，关于冯.诺依曼的公式是：
（A）冯.诺依曼可以证明任何事情
（B）冯.诺依曼所证明的任何事情都是正确的（这个公式据说在普林斯顿研究所很出名）。
--------------------------------------------------------------

我不知道他是怎么做到的，我只知道他被称为外星人。

呵呵，遇到这种“外星人”，乃会感觉自己就是完全的一个废品。

http://m.douban.com/group/12204/index?session=76651e13

感兴趣的，去果壳网的数学组看看吧，数学家的故事很多。

推荐乃们多看科学家的传记，而不是直接的科普。传记更有趣，还能学到真正有用的东西：科学家都是怎么思考问题的。

当然，也可以看其他感兴趣的名人的自传和别人写的传记，对照着看，很有趣。

当年俺看这类的，作业都顾不上写了。呵呵。

这里吐槽一下教育，兔子家的高中教育，应试的倾向太严重了，大学的数学，比如微积分和矩阵，应当以趣味性课程延伸到高中。
否则，大学里学起来，跨度太大了。

感性认识，应当从初中开始，可能会培育出大量的“牛人”。

总学一些浅浅的，都去看片撸了。
最后变成废人。唉，可惜了。

Matlab，Mathwork一类的数学工具软件，可以帮助中学生去“玩”数学，而不是吃力滴“学”数学。

玩，永远是最好的学习方式。
可以把快乐和深奥结合起来，博采老祖宗的和西方的教育方法之长。

文科类的，同样如此，玩文学，玩历史，玩经济……

冯·诺依曼（J.Von Neumann）是本世纪最伟大的科学家之一。 他1913年出生于匈牙利首都布 达佩斯，6岁能心算8位数除法，8岁学会微积分，12岁读懂了函数论。通过刻苦 学习， 在17岁那年，他发表了第一篇数学论文，不久后掌握七种语言，又在最 新数学分支——集合论、泛函分析等理论研究中取得突破性进展。22岁，他在 瑞士苏黎士联邦工业大学化学专业毕业。 一年之后，摘取布达佩斯大学的数学博士学位。 转而攻向物理，为量子力学研究数学模型，又使他在理论物理学领域占据了突出的地位。 1928年， 美国数学泰斗韦伯伦教授聘请这位26岁的柏林大学讲师到美国任教， 冯·诺依曼从此到美国定居。1933年，他与爱因斯坦一起被聘为普林斯顿大学高等研究院的第一批终身教授。 虽然电脑界普遍认为冯·诺依曼是“电子计算机之父”，数学史界却坚持说， 冯·诺依曼是本世纪最伟大的数学家之一，他在遍历理论、拓扑群理论等方面作出了开创性的工作， 算子代数甚至被命名为“冯·诺依曼代数”。物理学界表示，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，而经济学界则反复强调，冯·诺依曼建立的经济增长横型体系， 特别是40年代出版的著作《博弈论和经济行为》，使 他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。 1957年2月8日， 冯·诺依曼因患骨癌逝世于里德医院，年仅54岁。他对数学、电脑科学作出的巨大贡献，永远也不会泯灭其光辉！

计算机

对冯·诺依曼声望有所贡献的最后一个课题是电子计算机和自动化理论。

早在洛斯·阿拉莫斯，冯·诺依曼就明显看到，即使对一些理论物理的研究，只是为了得到定性的结果，单靠解析研究也已显得不够，必须辅之以数值计算。进行手工计算或使用台式计算机所需化费的时间是令人难以容忍的，于是冯·诺依曼劲头十足的开始从事电子计算机和计算方法的研究。

1944～l945年间，冯·诺依曼形成了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法，当时的电子计算机(如ENIAC)缺少灵活性、普适性。冯·诺依曼关于机器中的固定的、普适线路系统，关于“流图”概念，关于“代码”概念为克服以上缺点作出了重大贡献。尽管对数理逻辑学家来说，这种安排是显见的。

计算机工程的发展也应大大归功于冯·诺依曼。计算机的逻辑图式，现代计算机中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计，都深深受到冯·诺依曼思想的影响。他不仅参与了电子管元件的计算机ENIAC的研制，并且还在普林斯顿高等研究院亲自督造了一台计算机。稍前，冯·诺依曼还和摩尔小组一起，写出了一个全新的存贮程序通用电子计算机方案EDVAC，长达l0l页的报告轰动了数学界。这一向专搞理论研究的普林斯顿高等研究院也批准让冯·诺依曼建造计算机，其依据就是这份报告。

速度超过人工计算千万倍的电子计算机，不仅极大地推动数值分析的进展，而且还在数学分析本身的基本方面，刺激着崭新的方法的出现。其中，由冯·诺依曼等制订的使用随机数处理确定性数学问题的蒙特卡洛法的蓬勃发展，就是突出的实例。

19世纪那种数学物理原理的精确的数学表述，在现代物理中似乎十分缺乏。基本粒子研究中出现的纷繁复杂的结构，令人眼花廖乱，要想很决找到数学综合理论希望还很渺茫。单从综合角度看，且不提在处理某些偏微分方程时所遇到的分析困难，要想获得精确解希望也不大。所有这些都迫使人们去寻求能借助电子计算机来处理的新的数学模式。冯·诺依曼为此贡献了许多天才的方法：它们大多分载在各种实验报告中。从求解偏微分方程的数值近似解，到长期天气数值须报，以至最终达到控制气候等。

在冯·诺依曼生命的最后几年，他的思想仍甚活跃，他综合早年对逻辑研究的成果和关于计算机的工作，把眼界扩展到一般自动机理论。他以特有的胆识进击最为复杂的问题：怎样使用不可靠元件去设计可靠的自动机，以及建造自己能再生产的自动机。

俺个人认为，冯诺依曼就是外星派来，提升蓝星科技水平的（化乐天，他化自在天的天人）。
可惜在原子弹方面投入的精力太多，后果很严重，死得早了，木有完成在计算机和人工智能方面的任务。

一直到目前为止，蓝星上的计算机技术，还在按他大概70年前设计的蓝图在发展。

冯·诺伊曼对世界上第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)的设计提出过建议，1945年3月他在共同讨论的基础上起草ENIAC(电子离散变量自动计算机)设计报告初稿，这对后来计算机的设计有决定性的影响，特别是确定计算机的结构，采用存储程序以及二进制编码等，至今仍为电子计算机设计者所遵循。

冯诺依曼体系机构

说到计算机的发展，就不能不提到美国科学家冯诺依曼。从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期，美国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC（ENIVAC并不是冯诺依曼体系）到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：

输入数据和程序的输入设备

记忆程序和数据的存储器

完成数据加工处理的运算器

控制程序执行的控制器

输出处理结果的输出设备

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。在交谈中，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"--ENIAC（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ENIAC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。

ENIAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、控制器、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ENIAC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。

计算机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ENIAC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
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，必需先想好所需的全部指令，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ENIAC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（存储机）．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．

估计是外星人告诉过冯诺依曼，人脑以及意识的秘密，所以他搞出了“电脑”。

二进制，内存，以及指令和数据的一致存储以及寻址……
彻底奠定了计算机硬件和软件的关键技术。

可惜他死得太早，《计算机和人脑》一书，还木有写完，否则现在的人工智能，就可能是另外的局面了。