Hakkında Künye

John Von Neumann

Öncelikle hepinize merhabalar sevgili e-bergi okurları! Bu ay bilgisayar bilimiyle biraz olsun ilgilenen insanların hiç de yabancı olmadığı, 20. yüzyılın en önemli bilim insanlarının birinden söz edeceğim. O bilim insanı ki şu an bir çoğumuzun tutkuyla bağlı olduğu bilgisayarların temelindeki mimarinin yaratıcısı, matematik biliminin öncülerinden kabul edilen, oyun teorisi ile dünyayı sarsan, kendisini kopyalayan robotlar konusunda ilk teoriyi oluşturan ve saklanan programlı bilgisayar kavramını ortaya koyan; yazımda bahsedeceğim daha bir çok alana sayısız katkısı bulunan, meslektaşlarının da ondan bahsederken dediği gibi "müthiş bir dahi" olan John von Neumann.

Yazımda her yerde bulabileceğiniz ansiklopedik bilgileri kısa tutmak ve John von Neumann'la ilgili daha ilginç bilgilere yer vermek istiyorum. O yüzden gelin bu kısmı kısaca geçelim. :)

John von Neumann 28 Aralık 1903 yılında Macaristan'ın Budapeşte kentinde dünyaya geldi.Varlıklı bir ailesi vardı.Daha küçük yaşlarda yaptıkları, ileride yapacaklarının habercisi gibiydi. 6 yaşında 8 haneli iki sayıyı aklından bölebiliyor, 8 yaşında türev ve integral biliyordu.

1921 yılından 1923 yılına kadar Berlin Üniversitesi'nde kimya eğitimi gördü. İki yıl sonra İsviçre Teknik Yüksek Okulu'ndan kimya mühendisliği diploması aldı. Nihayet 1926 yılında Budapeşte Üniversitesi'nden matematik doktorası aldı. Budapeşte'deki çalışmalarını bitirir bitirmez genç matematikçiye Göttingen Üniversitesi'nde Rockefeller bursu verildi. 23 yaşındayken burada ilk şaheseri olan, atom ve nükleer fiziğin üzerine kurulu Kuantum Teorisi anlayışı için çok önemli sayılan Kuantum Mekaniğinin Matematik Temelleri'ni yayımladı.Yinee o yıllarda von Neumann, Berlin Üniversitesi'nde ilk öğretim üyeliğini kabul etti.

John von Neumann Berlin'de iken, sadece şans faktörünün değil stratejinin de büyük önem taşımasıyla ilgisini çeken poker oyununu incelemeye başladı. Bu oyunu matematiksel terimlerle ifade edebileceği düşüncesini birkaç ay içerisinde hayata geçirdi ve gerek ekonomi gerkse siyaset bilimi üzerinde büyük etki yaratan oyun teorisi böylece doğmuş oldu. Neumann'ın temeldeki düşüncesi insan davranışlarının oyunlar yoluyla açıklanabileceğiydi. 1944 yılında Oskar Morgenstern ile beraber yazdığı Oyunlar Teorisi ve Ekonomik Davranış adlı kitabı çıktı. Matematik bölümlerinde Oyun Teorisi dersleri açıldı; ancak kitabın üçte birlik kısmı, toplamı sıfır olan iki kişilik oyunlarla ilgiliydi. İkiden fazla oyuncusu olan oyunlara da yer verilmişti, ancak tamamlanmamıştı. Peki toplamı sıfır olan oyun ne demek? Basitçe cevaplamak gerekirse oyuna katılanlardan bir tarafın kaybı, öteki tarafın kazancına eşit. Sizin takım 1-0 galipse, öteki takım da 1-0 mağlup demektir. Benzer biçimde, poker de toplamı sıfır olan bir oyun. Oyuna giren para miktarının toplamı, kazanan ve kaybeden oyuncuların önündeki para miktarının toplamına eşit; yani sonuç sıfır.

Bugün bildiğimiz anlamıyla oyun teorisi, John von Neumann'ın 1928 tarihli Minimum-Maksimum Teoremi ile temellerini attığı ve John Nash'in de bu temele dayanarak geliştirdiği 1950 tarihli Denge Teoremi ile oluşmuştur. Yani Nash, toplamı sıfır olmayan oyunlarda da denge bulunabileceğini kanıtlayarak oyun teorisininin alanını ve geçerliğini çok farklı boyutlara taşımıştır. Geçtiğimiz aylarda İsmet Berkan'ın Nash'le yaptığı röportaj oldukça ilginç. "Acaba von Neumann’da bir kıskançlık izi görmüş müydü?" diye sorulduğunda, Nash bu soruya gülüyor ve: “Bilmiyorum’ diyor: “Von Neumann farklı biriydi. Kıskandıysa bile bunu belli etmedi.” :)

1933 yılında von Neumann, Princeton'da araştırmacılar için yeni açılan uluslararası bir merkez olan İleri Araştırmalar Enstitüsü'nde profesör olma çağrısı aldı. Orada birkaç yıl matematik araştırmalarına derinlemesine daldı. II.Dünya Savaşı'na uzanan yıllarda ve savaş süresince von Neumann, askeriye için çalışmıştır. Kendisi burada askeriye için ilk elektronik hesaplayıcı olan ENIAC'ı, 1945'te savaş sona erene kadar tamamlamıştı. Uzun araştırmalar sonucu onun harika makinesi MANIAC (Matematiksel Analizci, Sayısal İntegralci ve Bilgisayar) insanların hizmetine hazırdı. Öyle ki bu makina önceleri birkaç yıl alan bir problemi bir saatte tamamlayabiliyordu. NORC (Noval Ordinanse Research Computer - Askeri Düzeni Araştırma Bilgisayarı) von Neumann'ın ikinci bilgisayarıydı. Bu hünerli makine yirmi dört saatlik bir hava tahminini birkaç dakikalık zamanda verebiliyor, yerkürenin özü hakkında bilgi kaydedebiliyordu. Atlantik ve Pasifik Okyanusları'nın med-cezir hareketlerini hesaplayabiliyor ve askeri manevra problemlerini çözebiliyordu. 1953 yılında, Amerikan güdümlü mermi programına paha biçmeye çalışan bilim adamları ve askeri liderler komisyonuna başkan atandı. Onun başkanlığında Kıtalararası Balistik Güdümlü Mermi (ICBM) projesi üzerinde çalışmaya başladı.

Şimdi sizlere biraz da von Neumann'ın bilgisayar ile insan beyni arasındaki analoji üzerine yaptığı araştırmalardan yola çıkarak yazdığı "Bilgisayar ve Beyin" adlı kitabından söz etmek istiyorum. İnsan beyni ile bilgisayar arasındaki analojiyi gözler önüne seren, 20. yüzyılın en büyük matematikçilerinden birinin çalışması olan kitap -orijinali 82 sayfa- Yale Üniversitesi'nde, Neuman‘ın 1956 yılında kullandığı ders notlarının derlenmesiyle oluştu. Pek çok insan, yapay zekanın imkansız mı yoksa kaçınılmaz mı olduğu konusunda -günümüzde bile- birbirinin tam tersi görüşlere sahipken John von Neumann, insan yapımı bilgisayarlarla karşılaştırıldığında bazen (kısmen) sayısal ve bazen (kısmen) analog olarak çalışan ama daima sıradışı bir istatistiki dil kullanarak işleyen beynin nasıl çözümlendiğini, bugün bile bizlere ışık tutacak açıklıkta anlatmaktadır. Kitabında bir makinenin biyolojik zeka ile ilişkisini eşi görülmemiş bir açıklık ve kesinlikle özetledi. 1950‘lerin başında belki amatörce ama güçlü bir motivasyonla sinirbilim üzerine başladığı çalışmaları sayesinde problemi yeteri kadar kavrayacak olgunluğa erişmişti; böylece  profesyonel hayatında kendini adadığı "makinelarin" kavrayış becerilerini geliştirmek üzerine sonuçlar çıkardı. Önsözde de söyledikleri gibi Von Neumann'ın bilgisayar mimarisi üzerine katkıları kısmen ve yavaş yavaş demode olsa bile düşünme (algılama, karşılaştırma, hesaplama ve sonuç çıkarma) üzerine düşünceleri çok uzun ömürlü bir miras olarak kalacaktır. Kitabın sonuç bölümü, daha öncesinde sibernetik üzerine hiçbir çalışmanın yapılmamış olması dolayısıyla aslında kitabın en değerli kısmıdır.

Evet, şimdi de yazımda yer vereceğimi söylediğim ilginç bölüme gelelim. 1984 yapımı Philadelphia Deneyi adlı filmi belki çoğunuz biliyorsunuz. Film her ne kadar bilim-kurgu kategorisinde değerlendirilse de 1943 yılında böyle bir deneyin yapıldığı, belgelerin mevcut olduğu ve filmin de buna dayanılarak çekildiği söylenmektedir. Hükümetin filmin yayınlanmasında sorun çıkarması ve deneyin yapılmış olma ihtimalinden ilk söz eden kişi Morris K. Jessup'ın şüpheli intiharı da bir gerçeğin saklandığı ihtimalini güçlendirir niteliktedir. Deneyin von Neumann'la ilgisine gelmeden önce konusuyla ilgili biraz bilgi vermek gerekli diye düşünüyorum.

Philadeiphia Deneyi'nin temelinde düşünce olarak Albert Einstein'in Çekim ve Elektriklenmede Birleşik Alan Kuramı vardı.Kuram, deneyciler tarafından elektronik kamuflaj olarak tasarlandı. Einstein, kuramı 1925-27 arasında Almanya'da bir Prusya bilim dergisinde yayımladı; ama kuramını denemiş ve hatta tam anlamıyla geliştirmiş degildi. O dönemdeki amaç, çok güçlü bir elektromanyetik alan sağlanarak gemilerin görünmez olmaları ve bu sayede top mermilerinden ve denizaltıların atacakları torpidolardan korunmasıydı. Hatta daha sonra, görünmezlik alanının bir benzerinin denizde degil, havada oluşturularak önemli üslerin görünmesinin engellenmesi de düsünülmüştü. Deneyin temel çalışmaları, "Project Rainbow" adıyla 1930'ların başında Chicago Üniversitesi'nde başlatılmıştı. 1931'de de Princeton Üniversitesi'ne taşındı.

Deneyin tanığı korkunç olayı şu şekilde anlatıyor:"Deney 22 haziran 1943'te sabah 09.00'da jeneratörlere güç verilerek başlatıldı.Mürettebatın içinde olduğu gemide manyetik alan oluşuyordu; sonra yeşilimsi bir sis gemiyi örtmeye başladı ve gemi yavaş yavaş kayboluyordu.Herkes olayı şaşkınlık içinde nefesleri tutulu bir halde izliyor, başarının keyfini çıkarıyordu. Her şey beklenildiği gibi gidiyordu ve 15 dakika sonra emir verilerek jeneratör şarterleri kapatıldı. Önce bir şey olmadı, ardından yeşil sis yine ortaya çıktı ve gemi görünmeye ya da geri dönmeye basladı; ama nereden geliyordu? Sis azalırken bir şeylerin yanlış gittiğini hissettik. Hemen gemiye yanaştık; ilk önce mürettebatın çoğunun geminin yanından sarkarak kustuklarını gördük. Diğerleri güvertede şaşkın şaşkın bilinçsizce dolasıyorlardı. Yetkililer mürettebatı gemiden uzaklaştırıp yerlerine yeni mürettebat aldı. Birkaç gün sonra ikinci deney başlatıldı. Jeneratörler çalıştıktan hemen sonra gemi hemen hemen görünmezlik çizgisine ulaşmıştı. Birkaç dakika sonra mavi bir ısık parladı ve gemi tamamen yoktu. Ondan birkaç dakika sonra millerce uzakta Norfolk'ta ortaya çıktı. Ama göründükten biraz sonra bilinmeyen bir nedenle yine kayboldu ve Philadeiphia'da tekrar ortaya çıktı. Bu kez durum ciddiydi; tüm mürettebatın başı beladaydı. Bazıları yok oldu ve bir daha geri dönmediler; ama en korkuncu, beş denizcinin geminin eriyen ve sonra yine katılaşan metal levhalarının içinde kalmasıydı. Bu feci bir olaydı. Birisi kurtuldu ama bir daha asla eski haline dönemedi. Aklını tamamıyla yitirmişti ama yapacak bir şey yoktu. Bazılarının psişik yetenekleri gelişmişti. Sokakta yürürken kaybolan ve yine ortaya çıkan insanlar vardı. Manyetik alanın içinde kalan mürettebattan kaybolanlar ancak birinin yüzüne veya eline dokunmasıyla görünür hale geliyorlardı; yani dokunmanin giysilerin olmadiği bir yere yapılması gerekiyordu. 'Donma' adı verilen bu durum saatlerce, günlerce sürebiliyordu. Elektronik kamuflaj başladıktan sonra geminin ve mürettebatının bütünüyle kaybolup çok uzak bir yerde ortaya çıkması ve sonra yeniden geri dönmesine neden olan neydi? Sorunun cevabı hala yok; ama Philadeiphia Deneyi hayatımda yaşadığım en korkunç, en inanılmaz olaydı. Bildiklerim bu kadar, uzmanların ne düşündüklerini bilecek konumda değildim."

Projenin von Neumann'la ilgisine gelince; Dr. John von Neumann, Einstein ve Dr. Nikola Tesla ile zaman zaman bu projede yer aldı. Burada Dr. Alfred Bielek'in çalışmaları ve anıları çok önemlidir. Bielek, her 10 yılda bir 12 Ağustos'ta manyetik enerji alanının yine oluştuğunu öne sürüyordu; yani 1943'ten sonra 1963 ve 1983'te bu olay olmuştu. Olayın nedeni 'senkronizasyon'du. Enerji alanlari yine toplanıyor, dalgalanarak ortaya çıkıyordu; ama bu alanlar karmaşık ve şaşkındı. Neumann, 1986'da ölen Bielek'in anılarında yazdığına göre olayı dogrulamıstı ve ifadesi teyp bantlarında vardı. Neumann doğa yasalarının tam öğrenilmemesinin çok tehlikeli olabileceğini de söylüyor ve bundan korkuyordu. Olusturulan dev enerji, doğru açıda senkronize edilirken birden kontrolden çıkmış ve "yönsüz dalgalar"a dönüşünce alışılmadık etkiler başlamıştı. Senkronize olamayan dalgalar zamanı büküyor ve etkiliyordu.

Dr. Alfred Bielek'e göre Philadeiphia Deneyi'nin yapılıp yapılmadığı belli değildir ve şu an için kanıtlanamaz, ama kavram olarak geçerlidir; çünkü Einstein'ın Birleşik Alan Kuramı tarafından desteklenmektedir. Eğer deney yapıldıysa, söylentilerin ardındaki gerçek tanıklar susmaktadırlar ve belki de çıldıran ve inanılmaz değişimler gösteren mürettebatın çoğu ölmüş veya gizli bir yerde ölümü beklemektedir.

Von Neumann'ın bu projede yer almasında belki de 1930'ların başlarında ilgilenmeye başladığı kuantum mekaniği etkili olmuştur. Von Neumann, kuantum teorisini, bugün hala bulunduğu Hilbert Boşluğu denilen incelikli bir matematiksel konuma yerleştirdi. (Sonsuz boyutlu Hilbert boşluğu, sıradan üç boyutlu boşluğun tersine, bir atomun kuantum olasılıklarının tamamını bir seferde içine alabilecek kadar geniştir) Von Neumann, birçok bilim adamı tarafından kuantum teorisinin incili olarak değerlendirilen Kuantum Mekaniğinin Matematiksel Temelleri adlı kitabında pek çok fizikçinin yüzleşmekten korktuğu veya çekindiği kuantum ölçüm problemini teşhir etti ve ona açıkça saldırdı. Von Neumann dünyayı iki parçaya ayırma fikrine tamamen karşı çıktı. (Kuantum varlıkları: olasılık dalgaları ve klasik ölçüm aletleri: belirgin özellikler taşıyan gerçek nesneler) Bohr takipçilerinin dünyayı temel olarak farklı iki parçaya ayırmakla yanlış yaptıklarına inanıyordu.

Von Neumann'a göre dünyamız tekti, ikiye ayrılmamıştı. Tek doğası vardı ve bu doğa kesinlikle klasik değildi. Ancak, eğer dünya von Neumann'ın düşündüğü gibi tamamıyla kuantum-mekaniksel ise kuantum teorisinin, fiziksel özelliklerinin her biri için her zaman kesin bir değer taşıyan gerçek nesneler koleksiyonu olarak değil, olasılık dalgaları anlamında açıklanması gerekir. Orada hiçbir şey gerçekten olmaz; her şey gerçekliğin eşiğinde sonsuza kadar tereddütte kalır. Gerçek dünyayla karşılaştırıldığında klasik fizikteki eski moda kesin "evet veya hayır" dünyasına göre kuantum dünyası, belirsiz "belki"lerden kurulmuş bir masal ülkesine benzer.

Dalga fonksiyonunu yıkmak için fizik dışından yeni bir sürecin olası değil gerçek dünyaya girmesi gerekir. Dalga fonksiyonunu yıkabilecek gerçekten var olan ve fiziksel olmayan uygun bir varlık bulmak için beynini zorlayan von Neumann sonunda bu işe uygun olacak bilinen tek varlığın bilinç olduğu kararına -tereddütlü olarak- vardı. Von Neumann'ın fiziğe dayanan düşüncesi, Piskopos Berkeley'in teolojiye dayanan düşüncesine çok yakındır. Dünyadaki hiçbir şey bir zihin tarafından algılanmadıkça gerçek değildir. İrlandalı piskopos şöyle demişti: "Dünyanın kudretli çerçevesini oluşturan bütün bu bedenler, bir zihin olmadan öze sahip olamaz."

Sonuç olarak Von Neumann'a göre fiziksel dünya tam anlamıyla gerçek değildi; ancak çok sayıda bilinç merkezinin davranışları sonucunda şekilleniyordu. Ancak böylesi bir sonucun dünyanın materyalistik modelinin mantıksal sonuçlarını ortaya çıkaran dünyadaki en pratik matematikçilerin birinden geliyor olması işin komik tarafıdır. :)

John von Neumann'dan bahsedip de bilgisayar biliminin gelişiminde büyük rol oynayan, kendi adıyla anılan mimariden bahsetmemek olmaz. Bugün bilgisayarlar temelde onun kurduğu mimariye göre çalışır. Buna göre bilgisayarın işlemcisi ve hafızası ayrıdır. Von Neumann Mimarisi'ne daha önceki sayılarımızdan birinde geniş olarak yer verildiği için ben geçen yıl tarihli bir habere değinmek istiyorum. Bilgisayarların içinde hafıza ile işlemci arasında bilgi yolları vardır, bunlara veriyolu(bus) diyoruz.Bilgisayarcılar bu veriyollarına "Von Neumann hunisi" adını da verirler. Bilgisayarın hızı işte o huninin genişliği kadardır. Amerika'da çok sayıda üniversite, hükümete bağlı Savunma İleri Araştırmalar Ajansı (DARPA) ve IBM'in işbirliğiyle yürütülen proje sonunda ortaya çıkan ilk mikroçip, insan beynini taklit etmeyi amaçlıyor. Araştırmacılar henüz yolun başındalar. Yapmayı amaçladıkları şey, Von Neumann'ın darboğazından kurtulmak. Bu da hiç kolay değil. Yepyeni bir matematik, yepyeni algoritmalar, geçmişten tamamen kopan bir bakış açısı... Ama eğer bu projeyi gerçekleştirilebilirse bilgisayarların gördüğü nesneyi tanıması, anlamlandırması ve öğrenmesi mümkün olacak. Örneğin marketlerde raflara yerleştirilecek minicik algılayıcılar (sensor) yardımıyla koku, sıcaklık vs. ölçümleri yapılacak ve böylece ürünlerin bozulup bozulmadığı saptanacak. Basit gibi görünse de bu bir insan işi, bilgisayar işi değil. İnsan işlerini bilgisayarlara devretme zamanı geldi, belki de; önümüzdeki yıllarda göreceğiz.

Tarihsel açıdan von Neumann'ın hayatına dönersek, 1954 yılında en büyük düzeyde olan Atom Enerjisi Komisyonu'na atandı ve burada hücre otomata teorisi üzerine kanserden öldüğü 1957 yılına değin çalışmalarına devam ederek miras olarak geriye, bugün hayatımızın ihtiyaçlarını karşılayan teorileri ve kavramları bıraktı. Kanserden ölümüne sebep olan radyasyona, II.Dünya Savaşı'na uzanan yıllarda askeriye için çalıştığı zamanlarda temas ettiği tahmin ediliyor.

Neumann matematiği bilgisayar bilimi için en doğru şekilde kullanmış, en karmaşık olaylarda çoğumuzun günümüzde bile anlayamadığı çözüm yollarıyla sonuca ulaşmıştır. Bilgisayar ve matematik bilimlerini bu derece birbiriyle kaynaştırıp ürettikleriyle şimdinin dünyasında muhteşem bir dahi olarak adlandırılmasını hayatın karmaşıklığını anlamlandırmış olmasına bağlıyorum. William James'in dediği gibi deha gerçekleri alışılmamış şekilde görmekten başka bir şey değilse John von Neumann, dahiliğin bir simgesi. :)

Kaynaklar

Merve Bozo
- 8 -