John von Neumann: una biografia 

Terza parte, di Rosanna Giannantonio :

John von Neumann: Teoria dei Giochi, Calcolatore elettronico e Teoria degli Automi


Indice generale della biografia


 

3.3 I primi studi sull’analogia fra il funzionamento del cervello e gli apparati di calcolo automatico

 

Negli anni che vanno dal 1939 al 1941 von Neumann ebbe un intenso scambio epistolare con il fisico ungherese Rudolf Ortvay per discutere l’analogia fra il funzionamento del cervello e gli apparati di calcolo automatico. Nella corrispondenza Ortvay descriveva il cervello come una rete i cui nodi erano cellule attraverso cui si trasmettevano gli impulsi e faceva riferimento alle differenze e analogie con i sistemi di calcolo elettronico e con altre unità tecniche come le centrali telefoniche o le installazioni radio. Ortvay nel ricercare un nucleo teorico che permettesse di distinguere gli aspetti semplici e basilari del problema, credeva nella possibilità di assiomatizzare i sistemi complessi e organizzati soltanto con la mentalità del matematico o del fisico e non con quella del medico o del fisiologo. Queste discussioni riproponevano l’antico sogno circa la possibilità di realizzare esseri artificiali e svelare il segreto della mente umana e costituivano la base teorica per lo sviluppo di quella disciplina che avrebbe poi preso il nome di Intelligenza Artificiale o anche IA, dall’inglese Artificial Intelligence.

 

Nel 1943 il neuropsichiatria ungherese Warren McCulloch in collaborazione con il matematico Walter Pitts pubblicò quello che viene tradizionalmente considerato il primo articolo sull’IA. In questo lavoro era presentato un modello di neurone artificiale, in grado di rappresentare delle proposizioni logiche; si dimostrava inoltre che tutti i connettivi logici sono implementabili tramite semplici reti di neuroni e si ipotizzava che una rete potesse avere capacità di apprendimento. Lo studio di McCulloch e Pitts si basava su tre punti fondamentali: l’analisi fisiologica del cervello, la teoria della computazione di Alan Turing e l’analisi formale della logica di Russel e Whitehead. I due autori sono quindi considerati come i precursori di entrambi gli approcci di ricerca sull’IA, ovvero quello connessionista e quello logico.

 

L’articolo di McCulloch e Pitts costituì il punto di partenza per von Neumann nello sviluppo del progetto che lo portò alla realizzazione del calcolatore EDVAC, una macchina con un’ampia memoria e unità di comando interna basata sul concetto fondamentale della memorizzazione nella sua memoria centrale non solo dei dati, ma anche del programma. Von Neumann nel progetto espone l’analogia tra il calcolatore EDVAC e il sistema nervoso partendo da due presupposti fondamentali: si tratta di sistema di trattamento dell’informazione ed inoltre i triodi elettronici che venivano utilizzati  svolgevano la stessa funzione dei neuroni ideali di McCulloch e Pitts.

3.4 L’incontro con Goldstine

Fu molto importante per von Neumann l’incontro nel 1944 con Herman Goldstine. In un afoso pomeriggio dell’Agosto del 1944, nella sala d’aspetto della stazione di Aberdeen, il luogotenente Herman Goldstine, riconobbe in un altro viaggiatore come lui in attesa di un treno, il famoso matematico di origine ungherese  John von Neumann. L’incontro, a cui assistettero pochi testimoni annoiati e accaldati, passò al momento del tutto inosservato ma era destinato a rivoluzionare l’intera storia dell’informatica.

 

Goldstine, un insegnante di matematica precipitosamente richiamato nell’esercito statunitense all’indomani del bombardamento di Pearl Habor, era stato infatti incaricato dal suo Stato Maggiore si seguire la costruzione dell’ENIAC, il primo calcolatore realizzato utilizzando esclusivamente la tecnologia elettronica. Ideato da due ingegneri dell’Università della Pennsylvania, Prosper Eckert e John Mauchly, l’ENIAC era stato progettato per automatizzare e velocizzare i calcoli balistici legati alle esigenze belliche anche se venne completato solo nel 1946, a guerra ormai finita. Composto da 18.000 valvole termoioniche, particolari dispositivi che permettevano il passaggio dell’elettricità, aveva dimensioni enormi: pesava 30 tonnellate e occupava una superficie di 160 metri quadrati. Soprattutto consumava 150.000 watt di energia elettrica, sufficiente per illuminare una piccola città e produceva un calore con cui si sarebbe potuto riscaldare un intero edificio. L’ENIAC poteva essere programmato solo posizionando manualmente interruttori e cavi di collegamento, una tecnica laboriosa che richiedeva un’enorme quantità di tempo.

 

Incontrando von Neumann, Goldstine immaginò subito i preziosi contributi che il famoso matematico avrebbe potuto portare allo sviluppo e alla realizzazione dell’ENIAC. Von Neumann non tardò a mettere a suo agio Goldstine che, all’inizio un po’ timido ma poi sempre più tranquillo di fronte all’affabilità e alla simpatia del matematico, gli parlò a lungo dell’ENIAC.

 

Anche von Neumann era in quegli stessi giorni impegnato in un importante e segretissimo progetto militare: doveva risolvere le complesse equazioni necessarie per costruire la prima bomba atomica e gli sarebbe stato quindi estremamente utile uno strumento di calcolo potente, rapido e affidabile. Promise a Goldstine di recarsi personalmente nei laboratori dell’Università della Pennsylvania per incontrare gli ideatori dell’ENIAC e vedere le parti della macchina già realizzate. Von Neumann mantenne la sua promessa e in poco tempo, dalla collaborazione con Eckert e Mauchly, nacque il progetto di una macchina profondamente rivoluzionaria nota come “architettura di von Neumann”.

 

E’ importante osservare che fino ad allora i calcolatori, incluso l’ENIAC, erano delle macchine costruite per svolgere solo ben determinate operazioni (come le calcolatrici tascabili di oggi) e il programma era concettualmente e praticamente disgiunto dai dati su cui operava. In altre parole il programma si “metteva” in una parte della macchina mentre i dati si “mettevano” in un’altra. Nelle macchine dotate dell’architettura di von Neumann invece, dati e programmi sono fra loro indistinguibili e vengono memorizzati su un’unica memoria, usando le stesse tecniche di gestione. In questo modo è quindi possibile collegare fra loro più programmi, modificarne agevolmente la struttura ed eventualmente scambiarli fra macchine diverse.

 

Gli odierni impressionanti risultati dell’informatica sarebbero stati del tutto impensabili con macchine prive dell’architettura di von Neumann e ancora oggi, la quasi totalità dei computer è strutturata secondo l’originale modello di von Neumann.

 


 

Pagina 18 di 26

< precedente | Indice generale della biografia di von Neumann | seguente >