ジョン・フォン・ノイマン：コンピュータ科学を革命した多才な天才

私たちは、前世紀において最も多才で天才的な科学者の一人とみなされた人物――おそらくアインシュタインに並ぶ存在――について知ることになります。

非常に幅広い科学的才能を備え、それは刺激的な環境によっても育まれました。実際、当時のハンガリーには、きわめて豊かで活気に満ちた数学の土壌がありました。

その才能を見出したのは、ブダペストのルター派学校の著名な教師である数学教師ラースロー・ラーツでした。ノイマンの知識は、数学から物理学、化学から代数学にまで及び、ここではその一部を挙げるにとどめます。彼の革新的な発想と万華鏡のような知性は、新たな解決策を生み出し、今日私たちが使う技術的ツールの基盤として今なお息づいています。

家族

ヤーノシュ・ラーノシュ・ノイマン（英語名ジョン）はハンガリー系ユダヤ人で、ベル・エポックのきらびやかな時代、1903年12月28日に繁栄するブダペストで生まれました。父ミクシャ（マッシミリアーノ）・ノイマンと母マルギト（マーガレット）・カンは教養があり裕福で、ハンガリーの首都のユダヤ人共同体の一員でした。

マッシミリアーノ・ノイマンは法学博士で投資銀行の取締役、ヤーノシュの母マルギトはブダペストの裕福な家庭の出身でした。二人には3人の子ども（ジョン、マイケル、ニコラス）がいました。長男ヤーノシュは、父が1913年に皇帝フランツ・ヨーゼフから経済的功績により授与された貴族称号「<<von>>」を受け継ぎ、そのため「ジョン・フォン・ノイマン」としてより広く知られるようになります。

驚異の少年

神童として鋭い知性を持っていた彼は、6歳にして桁数の多い2つの数を暗算で掛け算できました。いくつかの資料によれば、8歳頃にはすでに数学解析を理解し、母語のハンガリー語に加えてギリシャ語とラテン語を知っていたとされ、さらにイタリア語と英語も身につけました。

百科事典を丸ごと読み、読むものがなくなるのを恐れて常に2冊の本を持ち歩いていたという逸話もあります。しかしヤーノシュの最大の才能は、言語でも読破した百科事典でもなく、科学の言語――数学――にありました。

学業

当時の歴史的状況を踏まえ、マッシミリアーノ・ノイマンは子どもたちの教育を家庭教師や教育係に任せ、幼少期が終わるまでハンガリーの学校には通わせず、外国語を学ぶよう促しました。 

3兄弟のうち、祖父ヤーコブ・カンから受け継いだ並外れた知性と驚異的な記憶力を持っていたのはジョンだけで、それにより最初の教育者たちを驚かせ、複雑な数学計算を暗算で行う能力を示しました。しかし多くの才能がありながら、楽器の演奏やチェスを習得することはついにできませんでした。1914年、名門ファショリ（ルター派の古典語系ギムナジウム）に入学して高等教育を続けました。

若者の強力な知的能力を見抜いたルター派ギムナジウムの著名な数学教師ラースロー・ラーツは、父マッシミリアーノの同意のもと、ブダペスト大学で課外授業を行うことを申し出ました。高校での学びは非常に実り多く、卒業前にすでに著名な数学者フェテケと共同で論文を書き、後にドイツ数学者連合の機関誌に掲載されました。彼は最高成績で学業を終え、国家的な賞も受け取りました。 

大学での歩み

1921年、ブダペスト大学の数学課程に入学し、当時数学分野が真に隆盛していたブダペストとベルリンの間で、学術的キャリアの科学的訓練を交互に積みました。

1923年から1925年にかけてチューリッヒ工科大学で化学工学を学びました。ウィーン、ブダペスト、ベルリンを行き来しながら科学的議論のあらゆる側面に関心を寄せ、当時の最重要数学者たちと知己を得ました。1929年、26歳のとき、米国の重要な数学者オズワルド・ヴェブレンがプリンストン大学の客員教授としての職を提示しました。同年に結婚し、カトリックに改宗しました。1933年に高等研究所（Institute for Advanced Studies）が設立されると、数学教授に任命されました。

コンピュータ科学への貢献

第二次世界大戦の時代は、各国政府と軍を計算機の世界へと駆り立てました。地上砲兵は、砲弾の正確な弾道を決定するために絶え間ない計算を必要としたのです。

弾道表はそれぞれ2,000〜4,000の軌道を必要とし、各軌道の計算には約700回の乗算が求められました。軍を支援したのが、当時のコンピュータであるディファレンシャル・アナライザで、弾道表1つの計算に20時間を要しました。それでもまだ遅すぎます。より高速な数値計算機が必要となり、こうして1943年にENIAC（Electronic Numeral Integrator and Computer） の開発が始まりました。

ENIACからEDVACへ

ENIACは、可動する機械部品を持たない電子回路で構成された最初のコンピュータとなります。一度に1つの作業だけを実行するよう作られていました。別の問題を解くには、コンピュータを停止し、何千ものスイッチとそれに対応する配線接続からなる内部配線を手作業で変更する必要がありました。

1944年、エッカートとモークリー（ENIACの設計者）は、プログラムをメモリに保存するよう設計された新しい機械EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）を提案します。フォン・ノイマンはこのプロジェクトに加わり、1945年に「EDVACに関する報告書」をまとめました。これは、内部にオペレーティングシステムを備え、他のプログラムを動作させる最初のコンピュータでした。

EDVAC プロジェクトは1952年に完成し、アバディーンの陸軍弾道研究所に引き渡され、ENIACと並行して運用されました。フォン・ノイマンは、コンピュータが非常に単純な固定アーキテクチャを持ちながらも、適切なプログラム制御さえあれば、毎回ハードウェアを変更することなくあらゆる種類の計算を実行できることを示しました。