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[摘 要]冯·诺依曼是计算机科学领域的重要奠基人，由他改造的电子计算机又被称作“冯·诺依曼机”。在他的计算机逻辑理论和自动机逻辑理论中，都体现着他对于计算机科学的哲学思考。在进行理论研究时，冯·诺依曼始終秉持着数理逻辑的原则，注重逻辑的简洁性和数学的和谐性，这与毕达哥拉斯主义的哲学思想有很深的关系。本文从冯·诺依曼的计算机逻辑理论和自动机逻辑理论出发，通过对其理论本身和理论产生的逻辑进行分析，探讨了冯·诺依曼在研究计算机科学时所体现出的哲学思想。
[关键词]冯·诺依曼；计算机科学；哲学思想
中图分类号：TP3-0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0253-01
1 前言
现代社会已经成为了信息社会，计算机科学正处于不断飞速发展的过程中，探索计算机科学的奥秘无论对理论建设，还是对实践操作都是一个有意义的课题。冯·诺依曼（John Von Neumann）是计算机科学的主要奠基人之一，研究他的理论能够帮助我们更好地理解计算机科学中所蕴含的哲学思想。
20世纪是计算机科学兴盛的时代，众多拥有卓越才华的科学家继承了毕达哥拉斯主义和古希腊哲学的思想，纷纷做出了具有划时代意义的创造。冯·诺依曼对电子计算机逻辑理论的研究，是从他的自动机理论开始的。自动机理论与生物系统有一定的类似性，具有再生功能，给人工生命体的发展起到了促进作用。虽然冯·诺依曼最终没能将自己的理论进行完善，但是许多后来的技术和理论成就，都是在他创立的理论基础上进行的。
冯·诺依曼的自动机理论在一定程度上建立了逻辑机器哲学的核心观点，让人们开始从机械和逻辑的角度来考虑人体。他的自动机理论深受毕达哥拉斯主义数学自然观的影响，也是高度的数学化、逻辑化的。他所创立的理论，对整体计算机科学理论的发展和计算机哲学思想的形成都有重要的影响。
2 冯·诺依曼计算机逻辑理论中体现出的哲学思想
2.1 冯·诺依曼与计算机逻辑理论
冯·诺依曼对第一台电子计算机ENIAC的研制做出了卓越的贡献，经他改造的计算机又被成为“冯·诺依曼机”。早在20世纪30年代，电子学就有了一定的发展，给电子计算机的研制创造了条件。最开始进行电子计算机研制工作的主要是物理学家和工程师，他们将当时最先进的电子技术运用到ENIAC上，但是它依然存在很多缺陷，例如存储容量过小、运算速度过低、程序仍然是外插型等。这些缺陷极的存在都说明计算机的设计还存在缺陷，需要科学家对其基本的结构作出调整。
冯·诺依曼对电子计算机的结构设计一共提出了三个改进方案：首先，他确立了计算机内部的五个基本结构，分别是计算器、控制器、储存器、输入装备和输出装备，这五种形式结构至今仍在采用。其次，他将当时计算机采用的十进制运算方式改造成二进制，极大地提高了计算机的运算能力。最后，他将外插式的程序改成内存式的，使得计算机的程序替换变得更为方便，不需要再对计算机的外形进行任何的调整。
2.2 计算机逻辑理论体现的逻辑简洁性
冯·诺依曼之所以能够对计算机的结构做出调整，与他追求逻辑简洁性的原则是分不开的。事实上，冯·诺依曼在第一次参观计算机的时候，就提出了“计算机的逻辑结构”这一问题。当时，香农的信息论、图灵的“图灵机”等研究都吸引着冯·诺依曼对信息处理理论进行探索，而科学家麦卡洛克和皮茨对与人脑信息处理的研究，又进一步促使冯·诺依曼考虑到可以用数字运算的逻辑将人脑的信息处理过程模拟出来。
经过学习和思考其他科学家的研究成果，冯·诺依曼创造性地认为，电子计算机的本质是进行逻辑运算，而电路只是帮助计算机实现这一功能的辅助。这样的思想，对于当时的计算机研制工作来说，是一次相当大的认识飞跃。冯·诺依曼也正是基于这样的思考，才对计算机的逻辑运算规则做出了简化，帮助计算机提升了运算速度和操作效率。而冯·诺依曼对逻辑简洁性的追求深受柏拉图的影响，认为所有多余和没有用处的部分都应该予以去除，这在他其他的研究中也体现了出来。
2.3 计算机逻辑理论体现的数学和谐性
数学和谐性是冯·诺依曼在改造计算机逻辑规则是所追求的目标，他认为数学中蕴含着和谐之美，这是一种数学的自然属性，体现在形式美和对称之中。冯·诺依曼会有这样的想法，与他数学家的身份分不开。毕达哥拉斯主义认为，数才是万物的本原，世间万物之间的关系是由他们的数量关系决定的，如果事物的数量关系达到和谐，那么事物就能够和谐。受到这一思想的影响，冯·诺依曼在研究计算机时也采用了数学逻辑做基础，而不是原有的机械逻辑，追求数学的和谐性、对称性。
3 冯·诺依曼自动机逻辑理论中体现出的哲学思想
3.1 冯·诺依曼与自动机逻辑理论
冯·诺依曼的自动机逻辑理论是人工科学领域中的先驱理论，虽然在当时受时代所限没能得到更好地发展，但是却为人工智能领域的研究做出了很多开创性的贡献。一直以来，冯·诺依曼对人工生命领域的研究都有很大的兴趣，他尝试着用计算的方式去来表达出生命的本质，描述出生命进行自我繁殖的逻辑原则。为此，他提出了细胞自动机的想法，细胞自动机是一个大型的矩形机器，由很多个网格组成。机器相当于是一个生命体，而上面的网格则相当于是一个个细胞。这些网格都是自动机，他们既按照自己的规则进行运作，又会根据周围网格进行调整。细胞自动机整体按照一定的规则进行运转，就实现了对生命的模拟。根据冯·诺依曼的设想，这个自动机可以自行再生出复制品，类似于生命的繁衍功能，但是这个想法目前还只停留在幻想阶段。
3.2 自动机逻辑理论中体现出的数理逻辑
类似于计算机逻辑理论的提出，冯·诺依曼在进行自动机逻辑理论的构想时，也十分注重数理逻辑。建立在其他科学家对人脑、DNA等领域的研究成果之上，冯·诺依曼一直认为生命体是可以通过数字化的手段模拟出来的，这就促使他开始进行人工生命体的研究，并提出了自动机的构想。
当时，已经有科学家都注意到数理逻辑的重要性，并认为其可以运用到自动机的理论当中，但是冯·诺依曼在这一点上走得更远，他认为自动机逻辑理论在利用数理逻辑理论的同时，还应当做出新的理论突破。他通过比较指出了自动机数理逻辑理论中的优点和缺陷，并分析了正确的做法。冯·诺依曼认为自动机逻辑理论应当包含概率逻辑的内容，光有数理逻辑是不够的。数理逻辑关注的是如何在有限的步骤之内完成运算，而不在意运算量的大小。但是如果运算量过大，运算步骤过于复杂，自动机就会有较大的可能会发生故障，因此必须要用概率逻辑来考虑故障出现的可能性问题。冯·诺依曼经常会强调数理逻辑的局限性，他的自动机逻辑理论既包括了既遵循了数理逻辑的原则，又注重对它不足之处的完善。
4 总结
身为一个数学家，冯·诺依曼在他的研究生涯中，始终对其他的学科领域充满了兴趣，例如信息、生物、环境等。不过，他在涉猎其他学科的研究时，并没有放弃他在数学上的研究成果，而是将他对数学的理解与新学科结合起来，做出了创造性的突破。在他的想法中，数学是一种能与万物发生关系的学科，所以无论是对计算机逻辑的研究，还是对自动机理论的研究，他都十分注重用数学的逻辑而非机械的逻辑来解决问题。他继承了古希腊哲学尤其是毕达哥拉斯主义的思想，十分强调数学的和谐性、对称性和逻辑的简洁性。
参考文献
[1] 何欣.关于信息哲学的一些思考[J].兰台世界，2017，（08）：31-33.
[2] 刘巍.由冯·诺依曼体系的演进看计算机的发展[J].信息与电脑（理论版），2016，（14）：46+50.
[3] 袁炜罡，张晓东.复杂网络的冯诺依曼熵[J].宁夏大学学报（自然科学版），2016，（03）：288-293.
[4] 吕卫华.超越“框架”：海德格尔科技哲学思想的教育启示[J].鲁东大学学报（哲学社会科学版），2015，（03）：75-79.
[5] 齐磊磊.从计算机模拟方法到计算主义的哲学思考——基于复杂系统科学哲学的角度[J].系统科学学报，2015，（01）：14-18.
[关键词]冯·诺依曼；计算机科学；哲学思想
中图分类号：TP3-0 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0253-01
1 前言
现代社会已经成为了信息社会，计算机科学正处于不断飞速发展的过程中，探索计算机科学的奥秘无论对理论建设，还是对实践操作都是一个有意义的课题。冯·诺依曼（John Von Neumann）是计算机科学的主要奠基人之一，研究他的理论能够帮助我们更好地理解计算机科学中所蕴含的哲学思想。
20世纪是计算机科学兴盛的时代，众多拥有卓越才华的科学家继承了毕达哥拉斯主义和古希腊哲学的思想，纷纷做出了具有划时代意义的创造。冯·诺依曼对电子计算机逻辑理论的研究，是从他的自动机理论开始的。自动机理论与生物系统有一定的类似性，具有再生功能，给人工生命体的发展起到了促进作用。虽然冯·诺依曼最终没能将自己的理论进行完善，但是许多后来的技术和理论成就，都是在他创立的理论基础上进行的。
冯·诺依曼的自动机理论在一定程度上建立了逻辑机器哲学的核心观点，让人们开始从机械和逻辑的角度来考虑人体。他的自动机理论深受毕达哥拉斯主义数学自然观的影响，也是高度的数学化、逻辑化的。他所创立的理论，对整体计算机科学理论的发展和计算机哲学思想的形成都有重要的影响。
2 冯·诺依曼计算机逻辑理论中体现出的哲学思想
2.1 冯·诺依曼与计算机逻辑理论
冯·诺依曼对第一台电子计算机ENIAC的研制做出了卓越的贡献，经他改造的计算机又被成为“冯·诺依曼机”。早在20世纪30年代，电子学就有了一定的发展，给电子计算机的研制创造了条件。最开始进行电子计算机研制工作的主要是物理学家和工程师，他们将当时最先进的电子技术运用到ENIAC上，但是它依然存在很多缺陷，例如存储容量过小、运算速度过低、程序仍然是外插型等。这些缺陷极的存在都说明计算机的设计还存在缺陷，需要科学家对其基本的结构作出调整。
冯·诺依曼对电子计算机的结构设计一共提出了三个改进方案：首先，他确立了计算机内部的五个基本结构，分别是计算器、控制器、储存器、输入装备和输出装备，这五种形式结构至今仍在采用。其次，他将当时计算机采用的十进制运算方式改造成二进制，极大地提高了计算机的运算能力。最后，他将外插式的程序改成内存式的，使得计算机的程序替换变得更为方便，不需要再对计算机的外形进行任何的调整。
2.2 计算机逻辑理论体现的逻辑简洁性
冯·诺依曼之所以能够对计算机的结构做出调整，与他追求逻辑简洁性的原则是分不开的。事实上，冯·诺依曼在第一次参观计算机的时候，就提出了“计算机的逻辑结构”这一问题。当时，香农的信息论、图灵的“图灵机”等研究都吸引着冯·诺依曼对信息处理理论进行探索，而科学家麦卡洛克和皮茨对与人脑信息处理的研究，又进一步促使冯·诺依曼考虑到可以用数字运算的逻辑将人脑的信息处理过程模拟出来。
经过学习和思考其他科学家的研究成果，冯·诺依曼创造性地认为，电子计算机的本质是进行逻辑运算，而电路只是帮助计算机实现这一功能的辅助。这样的思想，对于当时的计算机研制工作来说，是一次相当大的认识飞跃。冯·诺依曼也正是基于这样的思考，才对计算机的逻辑运算规则做出了简化，帮助计算机提升了运算速度和操作效率。而冯·诺依曼对逻辑简洁性的追求深受柏拉图的影响，认为所有多余和没有用处的部分都应该予以去除，这在他其他的研究中也体现了出来。
2.3 计算机逻辑理论体现的数学和谐性
数学和谐性是冯·诺依曼在改造计算机逻辑规则是所追求的目标，他认为数学中蕴含着和谐之美，这是一种数学的自然属性，体现在形式美和对称之中。冯·诺依曼会有这样的想法，与他数学家的身份分不开。毕达哥拉斯主义认为，数才是万物的本原，世间万物之间的关系是由他们的数量关系决定的，如果事物的数量关系达到和谐，那么事物就能够和谐。受到这一思想的影响，冯·诺依曼在研究计算机时也采用了数学逻辑做基础，而不是原有的机械逻辑，追求数学的和谐性、对称性。
3 冯·诺依曼自动机逻辑理论中体现出的哲学思想
3.1 冯·诺依曼与自动机逻辑理论
冯·诺依曼的自动机逻辑理论是人工科学领域中的先驱理论，虽然在当时受时代所限没能得到更好地发展，但是却为人工智能领域的研究做出了很多开创性的贡献。一直以来，冯·诺依曼对人工生命领域的研究都有很大的兴趣，他尝试着用计算的方式去来表达出生命的本质，描述出生命进行自我繁殖的逻辑原则。为此，他提出了细胞自动机的想法，细胞自动机是一个大型的矩形机器，由很多个网格组成。机器相当于是一个生命体，而上面的网格则相当于是一个个细胞。这些网格都是自动机，他们既按照自己的规则进行运作，又会根据周围网格进行调整。细胞自动机整体按照一定的规则进行运转，就实现了对生命的模拟。根据冯·诺依曼的设想，这个自动机可以自行再生出复制品，类似于生命的繁衍功能，但是这个想法目前还只停留在幻想阶段。
3.2 自动机逻辑理论中体现出的数理逻辑
类似于计算机逻辑理论的提出，冯·诺依曼在进行自动机逻辑理论的构想时，也十分注重数理逻辑。建立在其他科学家对人脑、DNA等领域的研究成果之上，冯·诺依曼一直认为生命体是可以通过数字化的手段模拟出来的，这就促使他开始进行人工生命体的研究，并提出了自动机的构想。
当时，已经有科学家都注意到数理逻辑的重要性，并认为其可以运用到自动机的理论当中，但是冯·诺依曼在这一点上走得更远，他认为自动机逻辑理论在利用数理逻辑理论的同时，还应当做出新的理论突破。他通过比较指出了自动机数理逻辑理论中的优点和缺陷，并分析了正确的做法。冯·诺依曼认为自动机逻辑理论应当包含概率逻辑的内容，光有数理逻辑是不够的。数理逻辑关注的是如何在有限的步骤之内完成运算，而不在意运算量的大小。但是如果运算量过大，运算步骤过于复杂，自动机就会有较大的可能会发生故障，因此必须要用概率逻辑来考虑故障出现的可能性问题。冯·诺依曼经常会强调数理逻辑的局限性，他的自动机逻辑理论既包括了既遵循了数理逻辑的原则，又注重对它不足之处的完善。
4 总结
身为一个数学家，冯·诺依曼在他的研究生涯中，始终对其他的学科领域充满了兴趣，例如信息、生物、环境等。不过，他在涉猎其他学科的研究时，并没有放弃他在数学上的研究成果，而是将他对数学的理解与新学科结合起来，做出了创造性的突破。在他的想法中，数学是一种能与万物发生关系的学科，所以无论是对计算机逻辑的研究，还是对自动机理论的研究，他都十分注重用数学的逻辑而非机械的逻辑来解决问题。他继承了古希腊哲学尤其是毕达哥拉斯主义的思想，十分强调数学的和谐性、对称性和逻辑的简洁性。
参考文献
[1] 何欣.关于信息哲学的一些思考[J].兰台世界，2017，（08）：31-33.
[2] 刘巍.由冯·诺依曼体系的演进看计算机的发展[J].信息与电脑（理论版），2016，（14）：46+50.
[3] 袁炜罡，张晓东.复杂网络的冯诺依曼熵[J].宁夏大学学报（自然科学版），2016，（03）：288-293.
[4] 吕卫华.超越“框架”：海德格尔科技哲学思想的教育启示[J].鲁东大学学报（哲学社会科学版），2015，（03）：75-79.
[5] 齐磊磊.从计算机模拟方法到计算主义的哲学思考——基于复杂系统科学哲学的角度[J].系统科学学报，2015，（01）：14-18.