جان فون نویمان

جان فون نویمان را می‌توان از چند در وارد تاریخ علم کرد: ریاضیات محض، مکانیک کوانتومی، اقتصاد یا رایانه. وجه مشترک این مسیرها، تبدیل مسئله‌ای پیچیده به ساختاری بود که بتوان درباره‌اش استدلال و با آن محاسبه کرد. اما زندگی او فقط داستان استعداد نیست؛ مهاجرت، همکاری علمی، جنگ و مسئولیت اجتماعیِ فناوری نیز بخشی از آن‌اند. ^[۱]

از بوداپست تا ریاضیات اروپا

او در ۲۸ دسامبر ۱۹۰۳ در بوداپست، با نام مجاری یانوش نویمان، متولد شد. خانواده‌اش یهودی و برخوردار از امکانات مالی و آموزشی بود؛ پدرش ماکس در بانکداری فعالیت داشت. «فون» بخشی از نام اولیهٔ خانوادگی نبود و به عنوان اشرافیِ دریافت‌شده توسط پدرش در ۱۹۱۳ مربوط می‌شد. در آمریکا اغلب او را «جانی» می‌نامیدند. این زمینهٔ اجتماعی را باید کنار استعدادش دید، نه اینکه موفقیت او را تنها با حکایت‌های حافظهٔ خارق‌العاده توضیح داد. ^[۲]

هم‌زمان در شیمی و ریاضیات آموزش دید و در ۱۹۲۶ دکترای ریاضی بوداپست را گرفت. ETH پایان تحصیل زوریخ را همان سال ثبت می‌کند؛ بوخنر برای دورهٔ شیمی تاریخ دیگری آورده است. این دو مسیر، «دو دکترای هم‌زمان» نبودند. ^[۳]، ^[۴]

پژوهش‌های اولیه‌اش دربارهٔ منطق و نظریهٔ مجموعه‌ها بود. سپس در محیط ریاضی آلمان و حلقهٔ هیلبرت در گوتینگن فعالیت کرد و به تدریس در برلین و هامبورگ رسید. ورود زودهنگام او به مسئله‌های بنیادین، پیش از شهرت رایانه‌ای‌اش رخ داد؛ رایانش آخرین فصلِ یک مسیر طولانیِ ریاضی بود، نه آغاز آن. ^[۲]

مهاجرت، خانواده و زندگی بیرون از پژوهش

در ۱۹۳۰ به پرینستون رفت و در ۱۹۳۳ از نخستین استادان IAS شد. مؤسسهٔ مطالعات پیشرفته مستقل از دانشگاه پرینستون است؛ این جابه‌جایی را باید در زمینهٔ مهاجرت دانشمندان از اروپا نیز دید. ^[۵]

زندگی خانوادگی او شامل دو ازدواج بود: نخست با ماریت کووشی و سپس با کلارا دان. دخترش مارینا در ۶ مارس ۱۹۳۵ متولد شد و بعدها اقتصاددان شد. دانستن این نکته به معنی تقلیل مارینا به «دختر یک نابغه» نیست؛ کارنامهٔ مستقل او و خاطراتش، زاویه‌ای خانوادگی برای شناخت محیط پرینستون فراهم می‌کند. ^[۶]، ^[۷]

کلارا فقط همسر او نبود: در برنامه‌نویسیِ محاسبات اولیهٔ رایانه‌ای، به‌ویژه کارهای مرتبط با لس‌آلاموس، نقش داشت. مجموعهٔ تاریخ شفاهی و پژوهش آرشیوی «زنان فراموش‌شدهٔ علم» مسیر او را بازسازی می‌کند. در نقل این همکاری، باید سهم برنامه‌نویسان را مستقل از طراحان سخت‌افزار و نظریه‌پردازان به رسمیت شناخت. ^[۸]

بوخنر از علاقهٔ او به تاریخ و معاشرت یاد می‌کند؛ این خاطراتِ شاهد علمی‌اند، نه ارزیابی روان‌شناختی. ^[۴]

ریاضی‌دانی که نامش پشت رایانه پنهان شده است

کتاب «مبانی ریاضی مکانیک کوانتومی» در ۱۹۳۲ منتشر شد. اهمیتش فراهم‌کردن چارچوبی دقیق برای نظریه‌ای نوپا بود: زبان فضاهای هیلبرت، حالت‌ها و عملگرها کمک می‌کرد صورت‌بندی‌های متفاوتِ نظریه در یک دستگاه ریاضی بررسی شوند. این سهم را نباید با «اختراع مکانیک کوانتومی» یکی گرفت؛ نظریه حاصل کار گروه بزرگی از فیزیک‌دانان و ریاضی‌دانان بود. ^[۹]

جبرهای عملگری و قضیهٔ ارگودیک از کارهای مهم ریاضی او بودند. همکاری با فرانسیس موری در این حوزه نقشی اساسی داشت؛ کارنامه‌ای که با لقب «پیشگام رایانه» به‌تنهایی توصیف نمی‌شود. ^[۴]

نظریهٔ بازی‌ها: تصمیم وقتی تصمیمِ دیگری هم مهم است

مقالهٔ ۱۹۲۸ او دربارهٔ بازی‌های اجتماعی، قضیهٔ مینی‌ماکس را صورت‌بندی کرد: در بازی دونفرهٔ مجموع‌صفر، راهبردها با توجه به پاسخ حریف سنجیده می‌شوند. این نتیجه، بدون شرایط ریاضی‌اش به هر رابطهٔ انسانی تعمیم‌پذیر نیست. ^[۱۰]، ^[۴]

همکاری با اقتصاددان اسکار مورگنسترن به کتاب «نظریهٔ بازی‌ها و رفتار اقتصادی» در ۱۹۴۴ انجامید. این اثر تعامل راهبردی و سازمان اقتصادی را با ابزار ریاضی بررسی کرد. بنابراین، عبارت دقیق‌تر «از بنیان‌گذاران نظریهٔ بازی‌های جدید» است؛ هم پیشگامان پیش از او وجود داشتند و هم توسعه‌های بعدی، از جمله کارهای جان نش، موضوعاتی فراتر از مدل اولیه را پوشش دادند. ^[۱۱]

برای فهم ایده، تصور کنید دو طرف هرکدام چند انتخاب دارند و نتیجهٔ انتخاب شما به انتخاب طرف دیگر وابسته است. مسئله صرفاً محاسبهٔ یک «بهترین حرکت ثابت» نیست؛ ساختار اطلاعات، امکان همکاری و نوع سود و زیان تعیین‌کننده‌اند. این مثال توضیحی است، نه ادعای اینکه کتاب ۱۹۴۴ نسخه‌ای آماده برای تمام اختلاف‌های اجتماعی ارائه می‌کند.

رایانهٔ برنامه‌ذخیره‌شده، شبیه‌سازی و پیش‌بینی هوا

در ۱۹۴۵ پیش‌نویس گزارش EDVAC را نوشت. نکتهٔ اساسی در سازمان‌دهی رایانه، نگهداری دستورهای برنامه در حافظه در کنار داده‌ها و تفکیک نقش محاسبه، کنترل، حافظه و ورودی‌ـ‌خروجی بود. متن اصلی گزارش برای شناخت دقیق این طرح در دسترس است؛ نام «معماری فون نویمان» به همین سنت اشاره می‌کند، نه به ادعای اینکه همهٔ رایانه‌های امروز دقیقاً یک سخت‌افزار یکسان دارند. ^[۱۲]، ^[۱۳]

این داستان تک‌نفره نیست. اکرت و ماکلی، سازندگان ENIAC، هرمان گلدستاین، آرتور برکس، مهندسان و برنامه‌نویسان در آن سهم داشتند؛ میان اعضای گروه دربارهٔ اعتبار علمی و حق ثبت اختراع نیز اختلاف پیش آمد. پروژهٔ IAS از اواخر ۱۹۴۵ شکل گرفت و انتشار آزاد گزارش‌هایش به گسترش طراحی کمک کرد. جولیان بیگلو مهندس اصلی پروژه بود. ^[۱۴]

گزارش‌های ۱۹۴۶ و ۱۹۴۷ نشان می‌دهند کار فقط «ساخت دستگاه» نبود: طراحی منطقی و تبدیل مسائل ریاضی به دستورهای قابل اجرا نیز باید صورت‌بندی می‌شد. گزارش نخست با نام برکس، گلدستاین و فون نویمان، و گزارش برنامه‌ریزی و کدنویسی با نام گلدستاین و فون نویمان ثبت شده است. رایانهٔ IAS در ۱۰ ژوئن ۱۹۵۲ رسماً معرفی شد. ^[۱۵]، ^[۱۶]

یکی از کاربردهای تعیین‌کننده، هواشناسی بود. مقالهٔ ۱۹۵۰ِ ژول چارنی، راگنار فیورتوفت و فون نویمان، روش عددی و نتایج چند پیش‌بینی ۲۴ساعته را ارائه کرد و محدودیت‌ها و خطاها را نیز سنجید. این نمونه نشان می‌دهد دستاورد علمی فقط تولید خروجی نیست؛ ارزیابی اینکه مدل چه چیزهایی را نادیده می‌گیرد هم بخشی از کار است. ^[۱۷]

در پژوهش‌های پس از جنگ، روش مونت‌کارلو و استفاده از نمونه‌گیری تصادفی در محاسبات نیز با کار استانیسلاو اولام، فون نویمان و همکاران پیوند یافت. نقش کلارا در تبدیل محاسبات به برنامه، یادآوری می‌کند که ایدهٔ ریاضی بدون پیاده‌سازی و آزمون به ابزار علمی تبدیل نمی‌شود. ^[۸]

جنگ، قدرت و آخرین سال‌ها

از ۱۹۴۳ با لس‌آلاموس همکاری داشت و در پروژه‌های نظامی و محاسبات مرتبط با سلاح‌های هسته‌ای نقش ایفا کرد. در مارس ۱۹۵۵ عضو کمیسیون انرژی اتمی آمریکا شد. این بخش زندگی‌اش را نمی‌توان از کارنامهٔ علمی حذف کرد، همان‌طور که نمی‌توان سهم تمام اعضای پروژهٔ منهتن را به یک فرد فروکاست. ^[۱۴]، ^[۱۸]

نوشتهٔ ۱۹۵۵ او با عنوان «آیا می‌توانیم از فناوری جان سالم به در ببریم؟» نشان می‌دهد خود او نیز دربارهٔ پیامدهای قدرت فنی می‌اندیشید. این نوشته را نباید به معنای مخالفت کلی او با برنامه‌های نظامی تعبیر کرد. نگاه مسئولانه به زندگی‌نامه، هم توان علمی و هم انتخاب‌های سیاسی را موضوع بررسی می‌داند. ^[۵]

در ۱۹۵۵ به سرطان مبتلا شد و در ۸ فوریهٔ ۱۹۵۷، در ۵۳سالگی، در واشینگتن درگذشت. آثار ناتمامش بعداً منتشر شدند؛ علت بیماری را بدون سند به مواجهه‌ای مشخص نسبت نمی‌دهیم. ^[۴]، ^[۵]

کتاب‌ها، زندگی‌نامه‌ها و روایت‌های رسانه‌ای

آثار خود فون نویمان

• مبانی ریاضی مکانیک کوانتومی — Mathematical Foundations of Quantum Mechanics، ۱۹۳۲: اثر تخصصیِ ریاضی‌ـ‌فیزیکی؛ سال ۲۰۱۸ در صفحهٔ ناشر، تاریخ چاپ جدید است، نه نگارش نخست. ^[۹]
• نظریهٔ بازی‌ها و رفتار اقتصادی — Theory of Games and Economic Behavior، ۱۹۴۴: با اسکار مورگنسترن؛ برای خواندن متن اصلی، آشنایی با ریاضیات سودمند است. ^[۱۱]
• نخستین پیش‌نویس گزارش EDVAC — First Draft of a Report on the EDVAC، ۱۹۴۵: گزارش فنی است، نه زندگی‌نامه یا کتاب عمومیِ آموزش برنامه‌نویسی. ^[۱۲]
• رایانه و مغز — The Computer and the Brain، ۱۹۵۸: انتشار پس از مرگ؛ مقایسهٔ رایانش و دستگاه عصبی از دیدگاه او. نباید آن را خلاصهٔ دانش امروزیِ علوم اعصاب دانست. ^[۱۹]
• نظریهٔ خودکارهای خودتکثیرشونده — Theory of Self-Reproducing Automata، ۱۹۶۶: تدوین آرتور برکس از نوشته‌ها و یادداشت‌های او؛ مسئلهٔ ساختن ساختاری که بتواند ساختار دیگری مانند خود پدید آورد. ^[۲۰]، ^[۵]

کتاب‌های دربارهٔ او و محیط علمی‌اش

• دختر مریخی — The Martian’s Daughter: A Memoir، ۲۰۱۲، مارینا فون نویمان ویتمن: خاطرات دخترش؛ روایت شخصی را باید با اسناد عمومی مقایسه کرد. ^[۷]
• مردی از آینده — The Man from the Future، آنانیو باتاچاریا: زندگی‌نامهٔ فکری و روایت پیوند کار او با علوم جدید. ^[۲۱]
• کلیسای جامع تورینگ — Turing’s Cathedral، ۲۰۱۲، جورج دایسون: دربارهٔ پیدایش رایانش و پروژهٔ IAS؛ فقط زندگی‌نامهٔ تورینگ یا فون نویمان نیست. ^[۲۲]
• مانیاک — The MANIAC، بنجامین لاباتوت: روایتی ادبی با بازآفرینی زندگی چهره‌های علمی؛ گفت‌وگوها و صدای شخصیت‌ها را سند تاریخیِ مستقل ندانیم. ^[۲۳]

صدا، تصویر و مرز مستند با داستان

مجموعهٔ صوتی «زنان فراموش‌شدهٔ علم» دربارهٔ کلارا دان، امکان شنیدن تاریخ رایانش از زاویهٔ کمتر دیده‌شده‌ای را می‌دهد. نمایشگاه دیجیتال IAS نیز عکس‌ها، طرح‌ها و گزارش‌های اصیل پروژه را کنار هم گذاشته است. ^[۲۴]، ^[۱۶]

میراث او؛ بدون افسانهٔ «مخترع همه‌چیز»

میراث فون نویمان در چند نوع اثر باقی مانده است: قضیه و چارچوب ریاضی، کتاب مشترک، گزارش طراحی، سازمان‌دهی گروه و انتقال دانش میان رشته‌ها. رایانهٔ IAS به نمونه‌های متعددی در جهان الهام داد؛ انتشار گزارش‌ها به اندازهٔ خود دستگاه اهمیت داشت. ^[۱۴]

برای خواندن دقیق‌تر زندگی او، سه تفکیک مفید است: معماری رایانه با اختراع کل رایانه یکی نیست؛ نظریهٔ بازی‌ها با فرض اینکه همهٔ زندگی مجموع‌صفر است یکی نیست؛ و توان علمی، داوری اخلاقی دربارهٔ کار نظامی را منتفی نمی‌کند.