创新的现代数学家——冯·诺依曼

冯·诺依曼是本世纪出现的一位多才多艺的数学家,他生于1903年,卒于1957年,从小智力过人,一生勤治学,终成大器。他的选集收集的一百五十多篇论文,遍及集合论、逻辑、拓扑群、测度论、遍历论、算子论和量子物理、气象、军事、计算机、博奕论等诸领域。特别是在博奕论和计算机理论方面的工作,被后人公认为是开创性的、奠基性的。著名数学家S·乌拉姆在纪念冯·诺依曼逝世一周年时曾说过:“如果按年代先后去探讨冯·诺依曼个人的志向和学术上的成就,那就等于是     

电脑与人脑——展望神经计算机的未来

神经计算机将在不确定的知识处理和模式识别中显示巨大威力,而传统的冯·诺依曼型计算机依然能在精确计算中保有优势。     

论数学

冯·诺依曼是二十世纪成就最杰出、国际影响最大的数学家之一。本文是作者全集的首篇文章,较完整地反映了作者对数学的对象、性质、起源、动力等基础问题的看法。     

超低功耗尖峰视锥感受器及其颜色感知应用

<正>传统机器视觉依赖于CMOS/CCD图像传感器获取视觉信息,并依赖于冯·诺依曼架构的计算机处理这些信息.这种信息获取模式是由人工创建的同步计时和控制信号进行驱动和控制的,这些人工创建的信号与视觉信息的来源及其动态没有任何关联性,因而包含大量的低特征密度的信息.而生物系统中视觉的形成是由视网膜上的光感受器接收光强和颜色信息,并将其转化为尖峰电位传入视神经且送至大脑的视觉皮层进行感知处理^[1].     

预见计算技术的未来(2012-2030)

没有哪台超级计算机能够预测末来,《纽约时报》集众人之智,在读者中发起题为"预见计算技术的未来"的讨论。本刊关注并分两期选编了以下三方面内容:以"预见计算技术的未来"为题的始于2012,持续到5000年之后的计算技术未来畅想;以编年史为题的早期科技进展,包括计算技术、人工智能、交通运输与生活方式及通信技术;以及诸如拉瑞·斯迈、李开复、西奥多·霍尔姆·尼尔森等计算技术领域知名专家的思考和评论等。网站上的投票还在继续,截止本刊发稿前,由读者预见和投票的未来事件,TOP10是:1、2020年,Google将实现不同语言的即时沟通;2、2015年,汽车使用增强现实导航系统;3、2030年,无人驾驶汽车普及;4、2020年,冯·诺依曼计算机总体架构被取代;5、2029年,生活和工作无缝对接;6、2025年,全球高校招生使用在线互动参与;7、2100年,奇点来临;8、2014年,机器人侦察技术普及;9、2013年,实现互联网寻物;10、2025年,人们对这些预言感到好笑。     

神经形态器件研究进展与未来趋势

大数据时代的信息爆炸、摩尔定律的逐渐减缓和"万物互联"的最终愿景使得发展高性能的非传统计算迫在眉睫. 21世纪以来,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注.其中,具有独特物理机制的神经形态器件是神经形态计算硬件的基本组成单元,对新型非冯·诺依曼架构芯片的研发乃至类脑智能的最终实现都具有重要意义.本文重点介绍了神经形态器件的研究进展和未来研发的趋势.研究低功耗的神经形态器件与集成方法,提高突触器件的线性度、对称性和开关比以及从动力学角度模拟生物启发的神经系统是该领域的研究热点.     

蒙特卡罗:从赌城到原子能科学

<正>蒙特卡罗(Monte Carlo)是世界著名的赌城,是摩纳哥的标志。起初,蒙特卡罗方法即赌博方法,后来发展成今天非常强大的数学计算方法,可以求解复杂的科学问题。蒙特卡罗方法系统性的研究开始于1944年前后。当时由于研制原子弹,需要研究中子在裂变物质中的运动规律,提出了一些不易用常规数学方法求解的问题。冯·诺依曼、乌拉姆和费米等科学家发展了这个用于直接模拟的蒙特卡罗方法,解决了这些当时不易解决的难题。如今蒙特卡罗方法在原子能科学技术中有着重要的应用。     

用于信息存储、逻辑运算和大脑神经功能模拟的忆阻型离子器件

在电场作用下阳离子或阴离子的传输导致离子导体电阻态的变化,是离子导体的一般性阻变机理.与现有的半导体器件相比,忆阻型离子器件有显著优点:离子器件作为存储器时其信息存储密度高、能耗低、擦写时间只需几纳秒;离子器件还可用于逻辑运算,这样未来的计算机将不受冯·诺依曼瓶颈的限制,信息的存储与处理将均可由离子器件完成.尤为重要的是,用离子器件构建的人工神经网络能够实现类似大脑的学习、记忆和遗忘等功能,美国国防高级研究计划署的SyNAPSE项目有望于2016年制造出与猫智力相当的人工大脑,该人工大脑的能耗约为1 kW,体积小于2 L,这将是人工智能领域的一场革命.纳米离子器件将在下一个信息时代发挥重要作用.     

“妈妈,我在看呢！”

“耶稣,请你原谅他吧,尽管他是个坏人。我现在正用他的眼睛看……”这就是十一岁的小哈依曼的话。他刚从帕尔玛·台·马约尔卡的玛累·诺斯敦医院里出来。这种一般看起来似乎是不可能成功的手术——让一个生下来就瞎的孩子重见光明——使孩子的父母亲和动手术的医疗小组的人员足足担忧了二十天。     

科幻小说介绍二则方法竞创意他为什么总喜欢造谣中伤同学远离造谣的陷阱

《弗洛·文奇科幻小说集／世界科幻大师丛书》 弗诺·文奇的硬科幻小说逻辑严密，情节紧凑，展示出科技的奇妙之处，尤以细节的缔造和令人惊叹的预见力著称，大量细致又经得起推敲的描述让虚构出的“异世界”及生活其中的种族几可乱真，这和他本身的科学素养大有关系。弗诺·文奇本人就是数学家和计算机专家。阅读文奇的科幻小说，绝对是一种享受。     

光学可编程逻辑阵列

本文综述了在光学逻辑电路领域内的最新进展,并特别强调了光学可编程逻辑阵列及光电子中央处理单元的发展。在考虑多处理机系统的颗粒度的时候,会发现从常规的冯·诺意曼结构到诸如神经网络的大规模并行系统,在互连复杂性方面有一个线性的增加。以内容存取的存贮器可以被认为是并行结构。当给这样一个系统施加一个输入时,整个存贮器被同时搜索。随着井行程度和互连数目的增加,光学系统的特殊优点就表现出来。在以内容存取的存贮器中,这种互连能力的一个例子就是近来开发的光学可编程逻辑阵列,或称OPLA。     

信息时代的科学巨人--纪念冯·诺伊曼百年诞辰

冯·诺伊曼(J.von Neumann, 1903-1957)可能是20世纪最出名的数学家,这倒不是由于他在数学方面的工作(尽管那也十分了得),而是因为他有"电子计算机之父"的桂冠.当然,他在现代科学的理论和应用方面还有许多开创性贡献,都对人类的历史进程产生了广泛而深远的影响.无怪乎美国的<生活>杂志把他评为"千年100个最有影响的人物"之一.在这些显赫人物中,他几乎是唯一的数学家.     

科幻小说介绍二则

《弗洛·文奇科幻小说集/世界科幻大师丛书》作者:(英)米切尔·伯恩斯|译者:王志宏出版社:四川科技出版社出版时间:2009年3月页数:600页,定价:39元弗诺·文奇的硬科幻小说逻辑严密,情节紧凑,展示出科技的奇妙之处,尤以细节的缔造和令人惊叹的预见力著称,大量细致又经得起推敲的描述让虚构出的异世界及生活其中的种族几可乱真,这和他本身的科学素养大有关系。弗诺·文奇本人就是数学家和计算机专家。阅读文奇的科幻小说,绝对是一种享受。     

冯·克利青因发现量子霍耳效应荣获1985年诺贝尔物理学奖

瑞典皇家科学院把1985年诺贝尔物理学奖授予了斯图加特马克斯·普朗克固体物理研究所的一位主任克劳斯·冯·克利青(Klaus von Klitzing).这项180万瑞典克朗(约合23万美元)的奖金是为了奖励他在1980年的重大发现——量子霍耳效应.冯·克利青曾经是海森伯在符兹堡大学的同事.量子霍耳效应是他在马克斯·普朗克研究所与全德科学研究中心     

有史以来最聪明的人——小说家眼中的“恶魔”冯·诺伊曼

<正>如果说二战中最危险的发明是原子弹,那么由于人工智能的最新进展,计算机现在似乎正紧随其后。无论是原子弹还是计算机,都不能归功或归咎于任何一个科学家。但如果你把这两个发明的故事追溯到足够远的地方,你会发现它们在约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）身上交汇。这位匈牙利出生的多才多艺的博学家有时被形容为有史以来最聪明的人。虽然他今天的名气不如同时代的人——阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）、     

基于离子型忆阻器的神经形态系统:从材料、器件到芯片

现有的“冯·诺依曼”体系因其计算与存储分离的特点难以满足人工智能、物联网等新技术在能耗和速率方面的发展需求,而存算一体化的类脑计算方案有望突破这一瓶颈.忆阻器是一种新型微电子基础器件,其电阻可通过外界电场调节,而且忆阻器在结构与功能上接近于生物大脑中的突触和神经元,利用其构建的忆阻神经网络具有小尺寸、高速和低能耗等优良特性,有助于实现更接近生物大脑的人工智能.本文对忆阻器领域近年来的研究进展进行了全面的综述:在材料层面,根据阻变机理介绍了忆阻器的不同类型;在器件层面,结合当前忆阻器的应用背景论述了基于离子型忆阻器的性能要求及优化措施;在系统层面,讨论了离子型忆阻器作为忆阻突触、忆阻神经元的应用,并进一步概述了忆阻神经网络的网络结构、学习算法和硬件实现,最后对基于离子型忆阻器的神经形态芯片所面临的挑战和未来前景进行了总结与展望.     

在探险中“享受”科学

正他走过的路线可以围绕地球转好几圈,他采集的标本可以武装一个博物馆。他家境殷实,却喜欢用生命去冒险。1803年初夏,法国巴黎传出了亚历山大·冯·洪堡的死讯,说他"命丧北美土人之手"。次年6月,普鲁士(德国)的《汉堡通讯》更是言之凿凿:"惊悉著名旅行家洪堡先生不幸罹患黄热病,卒于美洲阿卡普尔科。"     

第一次世界大战中的天空（下）

并不是所有驾驶员都具有伊梅尔曼的豪侠品质。曼弗雷德·冯·里希特霍芬男爵是德国最大的空中英雄,据他的日记透露,他有两个爱好:杀人和杀动物。由于他的阿尔巴特罗斯双翼飞机漆上深红色,他被称为“红色男爵”,里希特霍芬常请假到德国森林去猎野猪和牡鹿。他还击毁了80架协约国飞机,打死了87人,这是这次大战中飞行员最高的纪录。每次胜利之后,他订购一只银杯,上面刻有击落飞机的日期和机型。这个26岁的红色男爵,于1918年4月被击落,英国为他举行隆重的葬礼。他的棺材由6名上尉(里希特霍芬的军阶)和一队驾驶“跳华尔兹舞的舞伴”,闪避相互发射…     

《彩虹尽头》(RAINBOWS END)——技术奇点的科幻盛宴

<正>曾以一部网络虚拟现实为背景的中篇小说《真名实姓》为中国读者所熟悉的弗诺·文奇,在美国科幻界早已声名显赫,他用令人震惊的想象力和快速推进的情节,革新了读者头脑中对赛伯朋克科幻小说灰暗、隐晦的片面认识,引发了"弗诺·文奇热潮"。《彩虹尽头》(Rainbows End)是弗诺·文奇最新的一部长篇科幻小说。在这部科幻小说中,文奇将我们的目光从深远浩渺的宇宙拉回了现实世界。你将会被带入一个眼花缭乱的世界:医疗技术高超,可以攻克过去难以     

野生动物的都市生存策略

<正>在“人类世”时代，人类对自然世界的影响是前所未有的。进化生物学家门诺·斯奇尔舒赞在他的《达尔文来到城镇：城市丛林如何推动进化》一书中，探讨了城市对动植物的影响、动植物如何适应城市生活，以及这种影响如何迅速深入动植物基因中等问题。