維納與計算機
維納對計算機的興趣主要在于電腦與人腦某些功能，如判斷、推理、記憶，的相似上，也即電腦在于模擬或代替人腦的某些功能的可能性或可行性上。
維納意識到，自動機機器與生物神經(jīng)系統(tǒng)具有某種相似性。
維納認為計算機是一個進行信息處理和信息轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，只要這個系統(tǒng)能得到數(shù)據(jù)，機器本身就應(yīng)該能做幾乎任何事情。維納進一步認為，計算機本身并不一定要用齒輪，導(dǎo)線，軸，電機等部件構(gòu)成。麻省理工學(xué)院的一位教授為了證實維納的這個觀點，甚至用石塊和衛(wèi)生紙卷制造過一臺簡單的能運行的計算機。
維納對于計算機的思索和研究始于二十世紀40年代。那時，維納熱衷于考慮計算機如何能像大腦一樣工作。在維納的控制論中，計算機本身是一種自動機器，也即一種控制和通訊的機器，或自動控制系統(tǒng)。維納本著其一貫的思想，即將動物與機器進行類比的思想，對計算機與動物神經(jīng)系統(tǒng)，特別是人腦，進行類比。
正如維納在《控制論》導(dǎo)言中所說：
“中樞神經(jīng)系統(tǒng)不再是從感覺接受輸入又把它發(fā)射給肌肉的一個獨立自足的器官。相反地，它的某些最具有特征性的活動，只有把它當作一個從神經(jīng)系統(tǒng)出發(fā)，進入肌肉，然后通過感官再進入神經(jīng)系統(tǒng)的循環(huán)過程，才能理解。”
“很久以來我就明白，現(xiàn)代超速計算機在原理上是自動控制裝置的理想的中樞神經(jīng)系統(tǒng)?！?/span>
模仿人腦設(shè)計計算機或許是維納的想法。
第一次世界大戰(zhàn)期間，維納受美國軍方之邀，在維納在馬里蘭(Maryland)的阿伯丁實驗場 (Aberdeen Proving Ground)研究高射炮打擊飛機的彈道學(xué)，編制射擊火力表，用于確定火炮瞄準飛機的方位。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，戰(zhàn)斗機性能的提高要求防空火力對飛機進行更為精確的跟蹤，美國軍方又一次邀請維納參與其研究工作。盡管維納是一個激進的和平主義者，但他還是作為一個數(shù)學(xué)家，參與了軍方的研究工作。那是1940年，維納之于計算機的思想就是這時從防空火炮系統(tǒng)的研究中萌發(fā)的。
軍方對維納說，希特勒的戰(zhàn)斗機速度很快，飛行員們又大耍曲線、翻筋斗的伎倆，英法美盟軍的高射火炮根本打不著他們。地面指揮官和炮手們?yōu)榇撕芸鄲馈Ｒ虼?，需要制訂新的火力表?/span>
維納說用手工和計算尺計算肯定不行了，只有研制高速的計算機。
維納特意寫信給時任美國總統(tǒng)羅斯?？茖W(xué)顧問的布什，提議制造電子計算機，并提出了制造電子計算機的五點要求，即計算機設(shè)計五原則。維納關(guān)于計算機五原則的思想，部分來自于其對生物神經(jīng)系統(tǒng)的剖析，部分來自于工程實現(xiàn)的需要。在《控制論》中，維納對自己的計算機五原則有過詳盡的論述：
(1) 在計算機中心部分，加法和乘法裝置應(yīng)當是數(shù)字式的，如同通常的加法機一樣，而不是基于量度的，如同布什微分分析機那樣。
(2) 這些實質(zhì)上是開關(guān)裝置的機件應(yīng)當由電子管來做，而不要由齒輪或機械開關(guān)來做，以便保證更快速的動作。
(3) 根據(jù)貝爾電話研究所的現(xiàn)有裝置所采用的方針，加法和乘法采用二進位制比十進位制來，在裝置上大概會更為經(jīng)濟些。
(4) 全部運算序列要在機器上自動進行，從把數(shù)據(jù)放進機器的時候起到最后把結(jié)果拿出來為止，中間應(yīng)該沒有人的干預(yù)。為此所需的一切邏輯判斷都必需由機器自身作出。
(5) 機器中要包含一種用來儲存數(shù)據(jù)的裝置，這個裝置要迅速地把數(shù)據(jù)記錄下來，并且把數(shù)據(jù)牢固地保存住，直到清除掉為止；讀出數(shù)據(jù)要迅速，清除數(shù)據(jù)也要迅速，而且又要能夠立刻用來存儲新的材料。
作為美國總統(tǒng)羅斯?？茖W(xué)顧問的布什是一位計算機科學(xué)家，是“布什微分機”的發(fā)明人，不過，“布什微分機”只是一種模擬計算機，而非數(shù)字計算機。布什非常贊成維納的提議和設(shè)想，并將維納的提議提交羅斯福總統(tǒng)。美國政府同意并批準了維納的提議，并立即立項，成立了以馮·諾依曼(Von Neumann)為首的電子數(shù)字計算機研究設(shè)計課題組，于是，1946年，號稱世界上第一臺電子計算機的ENIAC就這樣誕生了。
維納以他一貫的方式從控制與通訊的角度論述計算機的作用和地位：
“很久以來我就明白，現(xiàn)代超速計算機在原理上是自動控制裝置的理想的中樞神經(jīng)系統(tǒng)?！?/span>
“并且，計算機的輸入和輸出不是必需采取數(shù)字和圖形的形式，它可以利用象光電池和溫度計這樣的人造感覺器官的讀數(shù)，以及馬達和螺線管的運動情況?！?/span>
“利用應(yīng)力計或類似的儀器運動器官的運動情況，并把它當作人造的運動感覺去報告，去‘反饋’給中樞神經(jīng)系統(tǒng)(這里當然是指計算機)。這樣，我們就能夠制造出具有幾乎是任何精巧程度的人工機器了。”
人類對于自動計算技術(shù)的研究由來已久。早在中國的漢朝，大約2000年前，中國古代科學(xué)家就發(fā)明了算盤。十七世紀，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡爾(Pascal)采用齒輪傳動裝置，構(gòu)造了一種十進制加法器。十八世紀，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲(Leibniz)的運算裝置實現(xiàn)了十進制加減乘除運算。十九世紀，英國數(shù)學(xué)家巴貝基(Babbage)試圖把程序控制的思想引入自動計算機器，限于當時的技術(shù)水平未能實現(xiàn)。1936年，圖靈(Turing)為了闡明“機器也能執(zhí)行人腦能執(zhí)行的指令序列”的思想，設(shè)計了一種計算模型，即著名的圖靈機(Turing Machine)。
今天的電子數(shù)字計算機被稱為馮·諾依曼型計算機，因為它是基于馮·諾依曼計算機設(shè)計三原則的，這些原則是：
(1) 計算機應(yīng)由五大功能部件組成：控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；
(2) 數(shù)在計算機內(nèi)部以二進制數(shù)碼表達；
(3) 程序存儲與控制原則：將指揮計算機工作的命令集合進行數(shù)字編碼并存儲在計算機的存儲器中，并順序地執(zhí)行代碼以控制計算機運行。
然而，鮮有人知，馮·諾依曼的計算機設(shè)計三原則源于維納的計算機設(shè)計五原則，并且世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC的誕生源于維納的推動。從時間上，以及維納和馮·諾依曼與圖靈的關(guān)系上，可以看出，無論是維納的計算機設(shè)計五原則，還是馮·諾依曼的計算機設(shè)計三原則，都吸收了圖靈的程序控制思想。
馮·諾依曼(Von Neumann)是一個偉大的科學(xué)家，既是一個偉大的數(shù)學(xué)家又是一個偉大的研究自動機器的科學(xué)家，因其領(lǐng)導(dǎo)了ENIAC項目而被視為計算機之父。馮·諾依曼與維納友誼深厚，其許多的思想是共有的。正如馮·諾依曼之于《控制論》的創(chuàng)立有重要貢獻一樣，維納之于計算機的誕生不朽的功績。
從某種意義上說，維納與應(yīng)有計算機之父的地位，只是由于其《控制論》之父的聲譽太望，反而使人們淡忘了其對于計算機的功績。
