John von Neumann: vita, studi e contributi all’informatica

Conosciamo quello che è stato considerato prima un enfant prodige e poi uno degli uomini di scienza, forse pari solo a Einstein, più poliedrici e geniali dello scorso secolo. Con un ampissimo spettro di talenti scientifici, sviluppati anche grazie ad un ambiente stimolante; in effetti in quegli anni l’Ungheria offriva una realtà matematica molto rigogliosa, florida. Abilità scoperte dal suo insegnante di matematica Làszlò Ràtz, un famoso professore di una scuola luterana a Budapest. Le conoscenze di John von Neumann si estendevano dalla matematica alla fisica, dalla chimica all’algebra, solo per citarne alcune. Le sue idee innovative e la sua mente caleidoscopica hanno generato e dato vita a soluzioni nuove che ancora oggi sono alla base degli strumenti tecnologici che usiamo.

La Famiglia di John von Neumann

Janos Lanos Neumann, John in inglese, ebreo ungherese, nasce nella fiorente Budapest nello sfavillante periodo della Belle Époque, il 28 dicembre 1903. Il padre Miksa (Massimiliano) Neumann e la madre Margit (Margaret) Kann, colti e benestanti, facevano parte della comunità ebraica della capitale ungherese.

Massimiliano Neumann è stato un dottore in giurisprudenza e direttore di una banca d’affari, la madre di Janos, Margit, proveniva da una facoltosa famiglia di Budapest. I due hanno avuto tre figli (John, Michael e Nicholas), il primogenito Janos ha ereditato dal padre l’attributo nobiliare “von” assegnatogli nel 1913 dall’imperatore Francesco Giuseppe per meriti economici e per questo sarà meglio conosciuto come: John von Neumann.

Un fanciullo favoloso

Da enfant prodige qual era con un intelletto acuto, all’età di sei anni riusciva a moltiplicare a mente due numeri con molte cifre. Alcune fonti suggeriscono che verso gli otto anni già conoscesse l’analisi matematica ed il greco il latino oltre l’ungherese, sua lingua nativa, assimilò anche l’italiano e l’inglese. Lesse intere enciclopedie e leggenda vuole che avesse con sé sempre due libri nel timore di restare senza nulla da leggere. Ma il principale talento di Janos non fu né per le lingue né per le enciclopedie lette, ma per il linguaggio delle scienze, la matematica.

John von Neumann: gli Studi

Considerati gli eventi storici del tempo, Massimiliano Neumann preferì affidare l’istruzione dei suoi figli a degli educatori o precettori, non iscrivendoli alla scuola ungherese fino al termine della fanciullezza, spingendo affinché imparassero le lingue straniere. John fu l’unico dei tre fratelli ad ereditare dal nonno, Jacob Kann, una prodigiosa mente e una incredibile memoria che gli permisero di stupire i suoi primi educatori, donandogli la capacità di effettuare complesse operazioni matematiche mentalmente. Ma nonostante i suoi tanti talenti non riuscì mai a padroneggiare l’uso di uno strumento musicale o il gioco degli scacchi.

Proseguì gli studi superiori (1914) iscrivendosi al prestigioso Fasori, un liceo classico luterano. Intuite le potenti abilità intellettive del giovane ragazzo il famoso insegnante di matematica Làszlò Ràtz, del Ginnasio Luterano si offrì, in accordo con il padre Massimiliano, di fargli delle lezioni extracurricolari presso l’Università di Budapest. Gli anni di formazione al liceo furono cosi fruttuosi che ancor prima di terminarli scrisse un articolo in collaborazione con il famoso matematico Feteke, pubblicato successivamente, sulla rivista dell’Unione dei matematici tedeschi. Terminò gli studi con il massimo dei voti, ricevendo anche un premio nazionale.

Università

Nel 1921 si iscrisse al Corso di Studi in Matematica presso l’Università di Budapest alternando la formazione scientifica della sua carriera accademia tra Budapest e Berlino che in quegli anni conosceva una vera e propria affermazione delle discipline matematiche. Studiò ingegneria chimica tra il 1923 e il 1925 al Politecnico di Zurigo. Tra Vienna Budapest e Berlino si interessò di ogni aspetto del dibattito scientifico e conobbe i più importanti matematici dell’epoca. Nel 1929 all’età di 26 anni, Oswald Veblen un importante matematico statunitense gli offrì un posto come visiting professor alla Princeton University. Nello stesso anno si sposò e si convertì alla religione cattolica. Quando nel 1933 fu fondato l’Institute for Advanced Studies, fu nominato professore di matematica.

Contributi all’informatica

Gli anni della Seconda Guerra Mondiale spingono i governi e i militari nel mondo dei calcolatori. L’artiglieria terrestre costringe i militari a continui calcoli per determinare le precise traiettorie dei proiettili. Le tabelle balistiche necessitavano ognuna di 2/4000 traiettorie ognuna di esse richiedeva circa centinaia di moltiplicazioni. In soccorso dei militari venne la Differential Analyzer, un computer del tempo la quale impiegava circa 20 ore per il calcolo di ogni tabella balistica. Ancora troppo tempo. Serve una macchina numerica più veloce, inizia così nel 1943 lo sviluppo di ENIAC (Electronic Numeral Integrator and Computer).

Da ENIAC a EDVAC

ENIAC sarà il primo computer costituito da circuiti elettronici, senza parti meccaniche in movimento. Costruito per risolvere  un unico compito per volta. Analizzare un problema diverso avrebbe significato fermare il computer modificare manualmente il cablaggio interno, formato da migliaia di interruttori connessioni dei fili elettrici.

Nel 1944 Eckert e Mauchly (I progettisti di ENIAC) propongono una nuova macchina l’EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) progettata per conservare in memoria un programma. Von Neumann entra a far parte del progetto e nel 1945 formalizza un Rapporto su EDVAC: il primo computer con all’interno un sistema operativo che fa lavorare altri programmi.

Il progetto EDVAC viene terminato nel 1952 e consegnato al laboratorio di balistica dell’Esercito ad Aberdeen dove sarà affiancato a ENIAC. Von Neumann dimostra che un computer può avere un architettura fissa molto semplice ed essere in grado di eseguire qualsiasi tipo di calcolo, con un controllo programmato adatto, senza necessariamente modificarne l’hardware ogni volta.