Проблема, с которой фон Нейман столкнулся в Гарварде, состояла в том, что Mark I с его электромеханическими переключателями считал мучительно медленно. Расчеты атомной бомбы заняли бы несколько месяцев. Хотя ввод с помощью бумажной ленты делал процесс перепрограммирования компьютера более удобным, каждый раз, когда возникала команда перехода к подпрограмме, необходимо было вручную менять ленту. Фон Нейман пришел к убеждению, что единственное решение — создать компьютер, который работал бы на электронных скоростях и мог хранить и изменять программы с помощью внутренней памяти.
Таким образом, он созрел для того, чтобы стать участником следующего большого прорыва — разработки архитектуры компьютера с программами, сохраняемыми в памяти. Поэтому становится понятным, какой удачей было то, что в конце августа 1944 года он оказался на платформе железнодорожной станции полигона Абердин.
Капитан Герман Голдстайн, военный связист, который работал с Мокли и Эккертом на ENIAC, в это же время случайно оказался в Абердине на той же платформе, что и фон Нейман, в ожидании поезда на север. Они никогда раньше не встречались, но Голдстайн узнал его мгновенно. Встретив фон Неймана — знаменитость в мире математики — он пришел в возбуждение, поскольку всегда преклонялся перед выдающимися личностями. “Было большим нахальством с моей стороны подойти к этому всемирно известному человеку, представиться и начать разговор, — вспоминал он. — К счастью для меня, фон Нейман оказался милым и дружелюбным, он всегда всячески старался сделать так, чтобы люди чувствовали себя спокойно”. Беседа стала еще оживленней, когда фон Нейман узнал, чем занимается Голдстайн. “Когда фон Нейман понял, что я был связан с разработкой электронного компьютера, способного проделывать 333 умножения в секунду, тональность нашего разговора изменилась, из легкой и шутливой она превратилась в ту, что бывает на устном экзамене при соискании докторской степени по математике”50.
По приглашению Голдстайна несколько дней спустя фон Нейман посетил Пенн, чтобы взглянуть на ENIAC в процессе его строительства. Пресперу Эккерту было любопытно познакомиться со знаменитым математиком, и он подумал, что если его первым вопросом будет вопрос о логической структуре машины, то он “действительно гений”. Как раз таким на самом деле и оказался первый вопрос, заданный фон Нейманом, и он таким образом заработал уважение Эккерта51.
ENIAC мог решить менее чем за час дифференциальное уравнение в частных производных, которое Mark I /Harvard решал бы около восьмидесяти часов. Это впечатлило фон Неймана. Тем не менее перепрограммирование ENIAC на другие задачи могло занять несколько часов, и фон Нейман понял, насколько это серьезный недостаток, поскольку в этот момент нужно было решать кучу разнородных проблем. Весь 1944 год Мокли и Эккерт пытались найти способ хранения программ внутри машины. Прибытие фон Неймана, набитого идеями Гарварда, Bell Labs и других мест, подняло на более высокий уровень обсуждение конструкции компьютера с сохраненными программами.
Фон Нейман, который стал консультантом команды ENIAC, выдвинул идею о том, что компьютерная программа должна быть сохранена в той же памяти, что и исходные данные, и тогда программу можно будет легко модифицировать во время работы. Его деятельность в команде Пенна началась с первой недели сентября 1944 года, когда Мокли и Эккерт в деталях объяснили ему устройство машины и поделились своими мыслями о конструкции следующей версии, в которой будет “одно устройство хранения с адресуемыми ячейками”, которое будет служить в качестве устройства для хранения и исходных данных, и команд программы. На той же неделе Голдстайн изложил эту идею в письме к своему армейскому командиру: “Мы предлагаем централизованное программируемое устройство, в котором стандартные программы хранятся в закодированном виде в тех же типах устройств хранения информации, которые были предложены ранее”52.
Серия встреч фон Неймана с командой ENIAC, и в особенности четыре официальных совещания, которые он провел с ними весной 1945 года, оказались настолько важными, что протоколы этих встреч были сброшюрованы в отдельную книжицу под названием “Встречи с фон Нейманом”. На совещаниях он вышагивал перед доской и руководил обсуждением в духе сократического диалога, впитывал идеи, пропускал через себя, очищал их, а затем выписывал на доске. “Он стоял в передней части комнаты, как профессор, консультирующийся с нами, — вспоминала Джин Дженнингс. — Мы ставили перед ним возникшую у нас конкретную проблему и всегда очень старались, чтобы проблема была фундаментальной, а не только технической”53.
Фон Нейман был открытым человеком, но его интеллектуальное превосходство подавляло людей. Когда он утверждал что-то, редко кто отваживался возразить. Но Дженнингс иногда решалась. Однажды она поспорила с одним из его утверждений, и все в зале посмотрели на нее с удивлением. Но фон Нейман сделал паузу, склонил голову, а затем согласился с ее точкой зрения. Он умел хорошо слушать и к тому же мастерски умел притворяться застенчивым, что располагало к нему людей54. “В нем было удивительное сочетание черт характера блестящего человека, который осознает, что он выдающийся, и удивительной скромности и застенчивости, проявлявшихся при изложении им своих идей другим людям, — вспоминала Дженнингс. — Он был очень беспокойным, все время расхаживал по комнате, но когда он рассказывал о своих идеях, казалось, будто он извиняется за несогласие с вами или будто обдумывает лучшую идею”.
Фон Нейман был особенно силен в разработке фундаментальных основ программирования, которое было все еще плохо определенным ремеслом, не очень изменившимся за век — с тех пор, как Ада Лавлейс описала последовательность операций для генерации чисел Бернулли на аналитической машине. Он понял, что создание элегантного набора инструкций — алгоритма — требовало как строгой логики, так и точности выражения. “Он очень тщательно разъяснял, почему нужно написать данную конкретную команду или почему мы могли бы обойтись без команд, — рассказывала Дженнингс. — Тогда я впервые осознала важность командных кодов, логики, на основании которой они строятся, и элементов, которые должны входить в полный набор команд. Я заметила, что фон Нейман, как и другие гении, обладал способностью выбрать в каждой конкретной проблеме нечто определяющее, то, что действительно было самым важным”55. В этом проявлялся его мощный талант, побуждавший его докапываться до сути каждой новой идеи.
