Tietokoneen isä ja atomipommin keksijä, näin vaarallinen oli kyberneetikko John von Neumann


1930-luvulla tutkimus oli kiihkeimmillään USA:n Princetonissa laitoksessa Institute for Advanced Study, joka tunnetaan myös Albert Einsteinin ja John von Neumannin ”akateemisena kotina”. Juutalaisnerot pakenivat tänne natsien kauhuja. Nimensä veroinen paikka. Näistä herroista jälkimmäinen sai valmiiksi Eniac-tietokoneen heti toisen maailmansodan päätyttyä, v. 1946. Hän oli oikea huippumatemaatikko, kuten monet näistä muista: Kurt Gödel, Claude Shannon, Tsung-Dao Lee, Chen Ning Yang, Robert Oppenheimer, Freeman Dyson, André Weil, Hermann Weyl, Harish-Chandra ja Clifford Geertz.

Tietokoneen ”isä” yhdessä Alonzo Churchin ja Alan Turingin kanssa.

John von Neumann kehitti työpanoksellaan kvanttimekaniikkaa, joukko-oppia, tietojenkäsittelytiedettä, taloustiedettä ja monia muita matematiikan osa-alueita eteenpäin. Melkoinen osuus nykyajan tietokoneista perustuu osin tai kokonaan chippeineen hänen kehittämäänsä toimintaperiaatteeseen (von Neumannin arkkitehtuuri), joka yksinkertaistettuna on putki: INPUT – PROCESS – OUTPUT. Tämän arkkitehtuurin ehdottomasti suurin epäkohta on sarjamaisuus ja muistin rakenne, koska siihen päästään vain perättäismoodissa, koska konekäskyt haetaan homogeenisesta muistista ja suoritetaan yksi kerrallaan. Tätä kutsutaan Von Neumannin pullonkaulaksi. Siksi nykysin arkkitehtuurit suunnitellaan paremmin rinnakkaisuutta tukeviksi käyttämään virtuaalitiloja ja monimutkaisempia muistirakenteita.

Rajoituksistaan huolimatta von Neumannin rakenne tulee vastaan kaikissa tietokoneohjelmissa ihan pakostakin, ainakin osittain sekä viestinnässä ja semantiikassa ja tiedonsiirrossa. Se on myös systeemiajattelun pääasiallisin rakenne, mistä voidaan lähteä rakentamaan jotakin uutta ja abstraktiakin mallia (kuvan mietelause).

Von Neumann osallistui projektiin, jossa suunniteltiin Yhdysvaltojen ydinase. Hänen mielilauseitaan oli: ”Jos Venäjää halutaan pommittaa huomenna, kysyn miksi ei tänään. Jos tänään kello viisi, kysyn miksei yhdeltä.” Ei ihme, että opiskelijat pelkäsivät tätä haukkaa 🙁

John von Neuman kyberneetikkona

Koska hän oli matemaatikon urastaan huolimatta, tai siitä johtuen, yksi aikansa suurimpia neroja, hän kiinnostui kybernetiikan Macy – konferensseista ja oli vaikuttamassa käsitykseen tekoälystä, kognitiosta jne. Luettelo muista arvovaltaisista Macy – konferenssin jäsenistä löytää täältä.

Nykyään ei vastaavanlaisia monitieteisiä ja tieteidenvälisiä huipputason konferensseja pidetä tietääkseni missään. Nykykonferenssit ovat liian kapea-alaisia ja liian pragmaattisia siihen. IT-megajäteillä tosin tutkimusta tehdään miljardibudjeteilla vuosittain, mutta se tietämys jää firmojensa sisälle piiloon kilpailullisista syistä.

Olisiko nykyaikana mahdollista jatkaa yhtä loistavien huippututkijoiden tieteidenvälistä yhteistyötä esimerkiksi ilmastomuutoksen tai sosiaalisten yhteiskuntamallien suuntaan määrittää mitä tiede varsinaisesti von Neumannin arkkitehtuurilla ilmaistenkin olisi?

Kuvassa John von Neumann toteaa: ”Tieteet eivät yritä selittää, tuskin edes yrittää tulkita, koska ne tekevät pääasiassa malleja. Mallilla tarkoitetaan ’matemaattista’ rakennetta, joka tiettyjen verbaalisten tulkintojen kautta kuvaa havaittuja ilmiöitä. Tällaisen ’matemaattisen’ rakenteen perusteluna on yksinomaan juuri se, miten mallin kohteen odotetaan toimivan.”

Kirjoitin sanat ’matemaattinen’ heittomerkkien sisään siksi, että tarkoitus voidaan laajentaa sanalla systeemi kuvaamaan mitä tahansa kovaa (von Neumannin arkkitehtuuri) tai pehmeää systeemiä (Checkland, Senge ja kumppanit). Sanan systeemi kautta tullaan lähelle käsitettä universaali malli, kun Alan Turingin terminologiassa tuli jo esille käsite Universal machine ja myöhemmin Universal Theory of Programming. Universaaliuden kautta päästään näiden kahden haaran kautta erityisen lähelle tietojenkäsittelytieteen ydintä (Core computer science): semantiikkaa ja ohjelman todistamisen problematiikkaa (tämä on ollut väitökseni avainkohtia).

Käyttämällä uudelleen von Neumannin mietelausetta (kuva) päästään systeemitieteen ytimeen hyvinkin tarkasti. Hän ei silloin systeemitieteestä juurikaan mitään tiennyt (k. 1957), vaikka systeemiteoria oli jo aluillaan, mutta nyt onkin meillä ”junioreilla” hyvä tilaisuus korjata se aukko, mikä häneltä jäi, ja luoda uuden sukupolven kybernetiikka!

,