Bugün kullandığımız bilgisayarların nasıl çalıştığını düşündüğümüzde aklımıza işlemciler, bellekler ve programlar geliyor. Bu sistemlerin temelindeki bazı fikirlerin şekillenmesi ise bilgisayarların henüz bugünkü hâlinden çok uzak olduğu 20. yüzyılın ortalarına dayanıyor. Bu dönemde matematikten fiziğe, ekonomiden bilgisayar bilimine kadar birçok farklı alanda çalışan bir bilim insanı öne çıkıyordu: John von Neumann.
Von Neumann yalnızca bilgisayarlarla ilgilenen bir matematikçi değildi. Matematik, kuantum mekaniği, oyun teorisi ve bilgisayar mimarisi gibi birbirinden farklı alanlarda önemli çalışmalar yaptı. Özellikle program komutlarının verilerle birlikte bellekte saklanabilmesi fikrinin geliştirilmesine yaptığı katkılar, bilgisayar tarihinin önemli dönüm noktalarından biri oldu.
Budapeşte’de Başlayan Olağanüstü Bir Hayat
John von Neumann, doğum adıyla Neumann János Lajos, 28 Aralık 1903’te Budapeşte’de dünyaya geldi. Varlıklı bir ailenin çocuğu olan von Neumann, daha çocukluk yıllarında matematik alanındaki olağanüstü yeteneğiyle dikkat çekti.
Eğitim hayatında matematiğin yanı sıra kimyaya da ilgi gösterdi. İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nde (ETH Zürih) kimya mühendisliği eğitimi aldı ve 1925’te mezun oldu. Aynı dönemde Budapeşte Üniversitesi’nde matematik eğitimi gördü ve 1926’da matematik doktorasını tamamladı.
Von Neumann’ın akademik kariyerinin ilk yılları Avrupa’da geçti. Göttingen’de David Hilbert’in çevresinde çalıştı; daha sonra Berlin ve Hamburg’da akademik görevlerde bulundu.
1930’da Amerika Birleşik Devletleri’ne gelen von Neumann, Princeton Üniversitesi’nde çalışmaya başladı. 1933’te ise Princeton’daki Institute for Advanced Study’nin ilk profesörlerinden biri oldu.
Bu dönemden itibaren bilimsel çalışmalarını Amerika Birleşik Devletleri’nde sürdürdü ve matematikten fiziğe, ekonomiden bilgisayar bilimine kadar uzanan geniş bir çalışma alanı oluşturdu.
Matematikteki Çalışmaları
Von Neumann’ın matematik alanındaki çalışmaları oldukça genişti. Küme teorisi, matematiksel mantık, fonksiyonel analiz, operatör teorisi ve ergodik teori gibi farklı alanlarda çalışmalar yaptı.
Özellikle operatörler ve Hilbert uzayları üzerine yaptığı çalışmalar, daha sonra von Neumann cebirleri olarak adlandırılan matematiksel yapıların gelişmesine katkı sağladı.
Onun çalışmalarının dikkat çekici özelliklerinden biri, soyut matematik ile başka bilim dalları arasında bağlantılar kurabilmesiydi. Matematiksel yöntemleri fiziksel problemlere uygulaması, ilerleyen yıllarda bilgisayarlarla ilgili çalışmalarında da kendini gösterdi.
Bu nedenle von Neumann’ı yalnızca tek bir matematik alanında çalışan bir bilim insanı olarak görmek mümkün değildir. Çalışmaları, 20. yüzyılda matematik, fizik ve diğer bilim alanları arasındaki bağlantıların güçlenmesine önemli örnekler oluşturdu.
Oyun Teorisinin Temelleri
Von Neumann’ın en çok tanınan çalışmalarından biri oyun teorisi alanındadır.
Oyun teorisi, birden fazla kişinin veya grubun kararlarının birbirini etkilediği durumları matematiksel olarak inceleyen bir alandır. Bir kişinin vereceği kararın başka bir kişinin kararına bağlı olduğu durumlar, bu teorinin temel inceleme alanlarından biridir.
Von Neumann, 1928’de yayımladığı çalışmasında iki kişilik sıfır toplamlı oyunlar için minimax teoremini ortaya koydu. Bu çalışma, oyun teorisinin matematiksel temellerinin oluşmasında önemli bir adım oldu.
Daha sonra ekonomist Oskar Morgenstern ile birlikte çalıştı. İkilinin 1944’te yayımladığı Theory of Games and Economic Behavior adlı kitap, oyun teorisinin ekonomi alanında gelişmesinde önemli bir rol oynadı.
Oyun teorisi zamanla ekonominin yanı sıra siyaset bilimi, strateji ve başka sosyal bilim alanlarında da kullanılan önemli bir yöntem hâline geldi.
Kuantum Mekaniğine Matematiksel Bir Çerçeve
1920’lerde kuantum mekaniği gelişirken yeni teorinin matematiksel temellerinin nasıl kurulacağı da önemli bir problem hâline gelmişti. Von Neumann bu alanda da önemli çalışmalar yaptı.
1932’de yayımlanan Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik adlı eserinde kuantum mekaniğinin matematiksel temellerini sistematik bir biçimde ele aldı.
Hilbert uzayları ve operatörler üzerine geliştirdiği matematiksel yaklaşım, kuantum mekaniğinin matematiksel olarak ifade edilmesine önemli katkılar sağladı.
Bu çalışma, von Neumann’ın matematik ile fiziği bir araya getirme biçiminin önemli örneklerinden biriydi. Soyut matematikte geliştirdiği araçlar, kuantum mekaniğinin matematiksel yapısının incelenmesinde kullanıldı.
Bilgisayarların Çalışma Mantığını Değiştiren Fikir
Von Neumann’ın adı bugün özellikle bilgisayar tarihiyle birlikte anılıyor.
Ancak burada önemli bir ayrıntı var: Modern bilgisayar tek bir kişinin icadı değildir. ENIAC ve EDVAC gibi erken dönem bilgisayarların geliştirilmesinde birçok bilim insanı ve mühendis görev aldı.
Von Neumann’ın bilgisayar tarihindeki en önemli katkılarından biri, program komutlarının da veriler gibi bellekte saklanması fikrinin geliştirilmesine yaptığı katkıdır.
İkinci Dünya Savaşı döneminde geliştirilen ENIAC gibi erken elektronik bilgisayarlarda, yeni bir problem üzerinde çalışmak için makinenin çalışma düzeninde fiziksel değişiklikler yapmak gerekebiliyordu. ENIAC’ın çalışma düzeninde fişler, kablolar ve kontrol panelleri önemli bir rol oynuyordu. TÜBİTAK’ın Bilim ve Teknik’te yayımladığı bir içerikte de ENIAC’ın programlama sürecinde panel ve fiş sisteminin kullanıldığı, von Neumann’ın ise programların bilgisayarın belleğinde saklanması fikrini gündeme getirdiği anlatılıyor.
Von Neumann daha esnek bir bilgisayar tasarımının mümkün olabileceği fikrinin geliştirilmesine katkıda bulundu: Bilgisayara hangi işlemleri yapacağını söyleyen komutlar da veriler gibi bellekte tutulabilirdi.
1945 yılında hazırlanan First Draft of a Report on the EDVAC adlı rapor, bu yaklaşımın bilgisayar tasarımında ortaya konduğu önemli belgelerden biri oldu. Raporda açıklanan ve program ile verilerin aynı bellekte tutulmasına dayanan yaklaşım, daha sonra “von Neumann mimarisi” adıyla anılmaya başladı. TÜBİTAK Bilim ve Teknik de bu belgedeki bellek yapısının günümüzde von Neumann mimarisi olarak adlandırıldığını belirtiyor.
Bu yaklaşım sayesinde bilgisayarın farklı bir problemi çözmesi için fiziksel bağlantıların baştan düzenlenmesi gerekmeyecekti. Yeni program belleğe yüklenerek makinenin farklı görevleri yerine getirmesi sağlanabilecekti.
Burada bir noktayı özellikle belirtmek gerekiyor: Bu sistemin geliştirilmesi yalnızca von Neumann’ın kişisel çalışması değildi. EDVAC’ın geliştirilme sürecinde başka bilim insanları ve mühendisler de görev aldı. Bu nedenle von Neumann’ı modern bilgisayarın tek mucidi olarak göstermek doğru olmaz.
Bunun yerine onu, bellekte saklı program yaklaşımının geliştirilmesinde ve bilgisayar mimarisinin şekillenmesinde önemli rol oynayan bilim insanlarından biri olarak değerlendirmek daha doğru olur.
Bugün bilgisayarlar von Neumann’ın dönemindeki makinelerden çok daha karmaşık olsa da, programların bellekte tutulmasına dayanan bu yaklaşım bilgisayar tarihinin en etkili fikirlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Günümüzde de birçok geleneksel bilgisayar von Neumann mimarisiyle ilişkilendirilen temel ilkelere dayanmaktadır.
Savaş Yılları ve Uygulamalı Bilim
İkinci Dünya Savaşı yıllarında von Neumann’ın çalışmaları giderek daha uygulamalı bir karakter kazandı.
Matematiksel bilgisini fiziksel problemlerin incelenmesinde kullandı. Özellikle hidrodinamik, balistik ve meteoroloji gibi alanlarda çalışmalar yaptı.
Bu dönemde bilgisayarların karmaşık matematiksel hesaplamaları gerçekleştirme potansiyelini de yakından gördü. Bilgisayarların yalnızca hesap yapan makineler olarak değil, daha geniş bilimsel problemlerin çözümünde kullanılabilecek araçlar olarak düşünülmesine katkı sağladı.
Von Neumann’ın bilimsel kariyerine genel olarak bakıldığında, matematiğin yalnızca soyut problemleri çözmek için değil, fiziksel ve teknolojik problemlerin anlaşılması için de kullanılabileceğini gösterdiği görülür.
Kendi Kendini Yeniden Üretebilen Makineler
Von Neumann yaşamının son yıllarında yalnızca mevcut bilgisayarların nasıl çalışması gerektiğiyle değil, makinelerin teorik olarak neler yapabileceğiyle de ilgilendi.
Özellikle otomata teorisi, hücresel otomatlar ve kendi kendini kopyalayan otomatlar üzerine çalıştı.
Temel soru oldukça ilginçti: Belirli kurallara göre çalışan bir makine, kendi benzerini oluşturabilecek şekilde tasarlanabilir miydi?
Von Neumann bu problemi matematiksel olarak incelemeye başladı ve kendi kendini yeniden üreten sistemlere ilişkin fikirler geliştirdi. Bu çalışmalar daha sonra bilgisayar bilimi ve otomata teorisi açısından önemli bir araştırma alanının oluşmasına katkı sağladı.
Bu çalışmaların dikkat çekici yönlerinden biri, kendi kendini çoğaltma fikrinin matematiksel ve hesaplamalı bir problem olarak ele alınmasıydı.
Von Neumann’ın bu konudaki çalışmaları ölümünden sonra Arthur W. Burks tarafından düzenlenerek 1966’da Theory of Self-Reproducing Automata adıyla yayımlandı.
Bu yönüyle von Neumann’ın çalışmaları yalnızca kendi dönemindeki bilgisayarların nasıl tasarlanacağıyla ilgili değildi. Aynı zamanda makinelerin gelecekte hangi tür davranışları gerçekleştirebileceğine ilişkin teorik sorular da içeriyordu.
Son Yılları ve Ölümü
1950’li yıllarda von Neumann matematik, bilgisayarlar, fizik ve uygulamalı bilim alanlarındaki çalışmalarını sürdürdü.
Ancak aynı dönemde ciddi bir hastalıkla mücadele etmeye başladı. Kendisine kanser teşhisi konuldu ve sağlık durumu giderek kötüleşti.
John von Neumann, 8 Şubat 1957’de Washington, D.C.’de 53 yaşında hayatını kaybetti.
Kısa sayılabilecek yaşamına matematik, fizik, ekonomi ve bilgisayar biliminin gelişimini etkileyen çok sayıda fikir sığdırdı.
Onu bilim tarihinde özel bir yere taşıyan yalnızca bilgisayar mimarisi değildi. Von Neumann; soyut matematikten kuantum mekaniğine, oyun teorisinden bilgisayarlara kadar farklı alanlarda çalışarak 20. yüzyıl bilimindeki disiplinler arası bağlantıların önemli örneklerinden birini oluşturdu.
Belki de onun en dikkat çekici özelliklerinden biri buydu: Bir problemi tek bir bilim alanının sınırları içinde düşünmek yerine, farklı alanlardan matematiksel fikirleri bir araya getirerek çözmeye çalışması.
Daha Fazlasını Okumak İsteyenlere
John von Neumann’ın hayatı ve düşünceleri hakkında daha ayrıntılı bilgi edinmek isteyenler için şu kitaplar özellikle öne çıkıyor:
Kaynakça
