In memoriam John von Neumann

Er zählt zu den großen Pionieren der Informatik: der Mathematiker John von Neumann. Geboren wurde er am 28. Dezember 1903 in Budapest. In den 1920er-Jahren arbeitete er in Deutschland, ab 1930 in den USA. Am 8. Februar 1957 starb er in Washington. Er entwickelte die nach ihm benannte Computerarchitektur und einen einflussreichen Digitalrechner, den IAS-Computer.

Das Haus ist auf der Ostseite von Budapest und auch auf Google Streetview: Báthory-Straße Ecke Bajcsy-Zsilinszky-Weg. Hier kam am 28. Dezember 1903 Neumann János zur Welt. So lautet die ungarische Schreibweise, die den Familiennamen an den Anfang setzt, und so steht es auf der Gedenktafel am Haus. Wobei der Bajcsy-Zsilinszky-Weg 1903 noch Váczi körút oder Waitzner Ring hieß.

Gedenktafel am Geburtshaus in Budapest (Foto Misibacsi, CC BY-SA 3.0)

János‘ Vater, Neumann Miksa alias Max Neumann, war Bankier und erhielt 1913 den erblichen Adelstitel. Damals gehörte Budapest zur österreichisch-ungarischen Doppelmonarchie. Der Adelstitel führte zu einem weiteren Namen vorneweg, Margittai, „von Margitta“. Das ist ein Ort, der in Ungarn lag und heute nach wiederholten Grenzverschiebungen zu Rumänien gehört. Aus Neumann János wurde 1913 Margittai Neumann János, zu Deutsch Johann Neumann von Margitta oder Johann von Neumann, englisch John von Neumann.

János war ein Wunderkind, lernte unglaublich schnell und rechnete wie ein professioneller Mathematiker. Er erhielt in diesem Fach Privatunterricht; noch als Gymnasiast verfasste er mit seinem Tutor den ersten Fachartikel. Ab 1921 studierte er in Zürich, Berlin und Budapest, manchmal in zwei Unis zugleich. 1926 machte er sein Diplom als Chemiker und seinen Doktor in Mathematik. Danach hörte er in Göttingen den berühmten David Hilbert. Er habilitierte sich und wurde 1928 in Berlin der jüngste Privatdozent in einer deutschen Universität. 1929 wirkte er in Hamburg.

Auszüge aus Vorlesungsverzeichnissen der Universität Berlin (SS 1928, WS 1928/29)  (Foto KurtSchwitters, CC BY-SA 3.0)

In jenen Jahren befasste sich von Neumann vor allem mit den Grundlagen der Mathematik und der mathematischen Basis der Quantentheorie. Zu seinen leichteren Texten zählte eine Untersuchung zur Theorie der Gesellschaftsspiele, die 1928 herauskam. In den frühen 1930er-Jahren pendelte er zwischen den Universitäten Berlin und Princeton. Ab 1933 lebte und arbeitete er in Princeton am neuen Institute for Advanced Study, wo Albert Einstein zu seinen Kollegen gehörte. 1937 wurde John von Neumann amerikanischer Staatsbürger.

In den 1930er-Jahren widmete er sich der Algebra und der Wahrscheinlichkeitstheorie. Nach Ausbruch des Krieges beschäftigte er sich mit der Physik von Explosionen und forschte 1943 auch in England. Seine Kenntnisse konnte er als Berater des US-Atombombenprojekts anwenden. Er arbeitete ebenso über friedliche Themen. Mit dem emigrierten deutschen Wirtschaftswissenschaftler Oskar Morgenstern schrieb er 1944 das Grundlagenwerk der Spiel- und Entscheidungstheorie, „Theory of Games and Economic Behavior“.

Als Atombombenbauer in Los Alamos (Foto Los Alamos National Laboratory)

Am bekanntesten ist John von Neumann sicher durch seine Arbeiten zum Computer. Am Anfang stand eine zufällig Begegnung in Aberdeen im US-Bundesstaat Maryland: Dort lag und liegt eine große militärische Forschungseinrichtung. Anfang August 1944 wartete von Neumann im Bahnhof auf den Zug nach Philadelphia, als ihn ein junger Offizier ansprach. Das war Herman Goldstine, Mathematiker und Mitglied des Teams, das in Philadelphia den Elektronenrechner ENIAC baute. Der Smalltalk führte schnell zu einem Verhör, wobei klar ist, wer die Fragen stellte.

Am 7. August 1944 zeigte Goldstine dem berühmten Kollegen die ENIAC-Module. John von Neumann wurde darüber hinaus über den ENIAC-Nachfolger EDVAC informiert. Im folgenden März schrieb er den First Draft of a Report on the EDVAC nieder, der am 30. Juni 1945 gedruckt erschien. Er gilt als die Geburtsurkunde des elektronischen Computer und der Von-Neumann-Architektur. Sie definierte den klassischen Aufbau einer Rechenanlage mit Rechen- und Steuerwerk, Ein- und Ausgabe und Speichern für Programme und Daten.

EDVAC alias Electronic Discrete Variable Automatic Computer

Herman Goldstine verteilte den Vorbericht im kleinen Kreis, der rasch größer wurde. Bis heute wird diskutiert, welche Ideen John von Neumann selbst hatte und welche er vom EDVAC-Team übernahm. Zu diesem gehörten die Chefkonstrukteure des ENIAC, der Physiker John Mauchly und der Ingenieur John Presper Eckert. Die beiden gründeten 1946 eine Firma und stellten den EDVAC 1949 fertig. In Dienst ging er zwei Jahre später. Der Computer enthielt 6.000 Röhren und 12.000 Dioden; er rechnete bis 1961 für die US-Armee in Aberdeen.

1946 begann ein Team unter von Neumanns Leitung, einen Elektronenrechner im Institute for Advanced Study zu bauen. Der IAS-Computer enthielt 1.700 Röhren und konnte 1.024 Worte zu je 40 bit speichern. Er wurde 1951 fertigt und arbeitete bis 1958. Während der Bauzeit veröffentlichte John von Neumann zahlreiche technische Unterlagen zum Rechner. Sie führten zur Konstruktion von rund 20 Kopien in aller Welt. Ein Abklatsch des IAS-Rechners ist der Computer IBM 701, von dem 19 Stück entstanden.

Vor dem IAS-Computer (von links) Chefingenieur Julian Bigelow, Herman Goldstine, IAS-Direktor Robert Oppenheim, John von Neumann

1948 half John von Neumann, den ENIAC mit einem Befehlsspeicher zu versehen, was das Programmieren sehr erleichterte. Er entwarf außerdem Algorithmen, um wissenschaftliche Aufgaben für die Lösung am Computer aufzubereiten. Besonders interessierte er sich für meteorologische Berechnungen. Von Neumann war ein Pionier auf dem Felde der Simulation und der Monte-Carlo-Methoden. Bekannt sind seine Überlegungen für zellulare und sich selbst reproduzierende Automaten.

In den 1950er-Jahren war John von Neumann im ganzen Land als Berater tätig, für den Computerhersteller IBM ebenso wie für die National Security Agency. Er leitete auch ein Expertengremium, das die Entwicklung und Aufstellung von atombombentragenden Fernraketen empfahl. Im März 1955 wurde von Neumann Mitglied der amerikanischen Atomenergiekommission. Dies war die wichtigste Position, die ein Wissenschaftler in den USA erhalten konnte. Mit seiner Frau Klara zog er von Princeton nach Washington.

Der letzte Fototermin im Februar 1956

Am 25. September 1955 trat John von Neumann im amerikanischen Fernsehen zusammen mit High-School-Schülern auf. Das sind die einzigen bewegten Bilder, die wir von ihm besitzen. Zu diesem Zeitpunkt wusste er schon von der Krebskrankheit, an der er dann vor 60 Jahren, am 8. Februar 1957, in einem Krankenhaus in Washington starb. Die vermutlich letzten Fotos von ihm entstanden ein Jahr vorher im Weißen Haus, als ihm Präsident Eisenhower die Freiheitsmedaille verlieh.

Unter den Mathematikern des 20. Jahrhunderts war John von Neumann wohl der vielseitigste und intelligenteste. Ein Problem, an dem die Kollegen verzweifelten, bewältigte er in der Regel nach kurzer Meditation. Er erkannte auch gute Lösungen von anderen Leuten und machte daraus noch bessere, die dem Urheber nie eingefallen wären. Er war witzig und gesellig und vertrug sich mit jedem Menschen in seiner Umgebung. Der Nachruf, den sein Freund Stanislaw Ulam schrieb, umfasst 42 Seiten plus sieben Seiten Bibliographie.

Eingangsbild: Institute for Advanced Study, Princeton