Исследования одного из крупнейших математиков современности Дж. фон Неймана по теории самовоспроизводящихся автоматов представляют один из существенных этапов формирования этой теории.
Работы, включенные в этот том, находились в рукописях и до сих пор были известны лишь по их изложению и по отдельным статьям, навеянным личным знакомством с автором и его рукописями.
Издание настоящей книги, безусловно, будет стимулировать другие работы в этом направлении. Она будет полезна математикам — специалистам по теории автоматов и сложных систем, а также биологам, инженерам и широкому кругу лиц, интересующихся развитием идей кибернетики.
ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
В сентябре 1962 г. на Международном симпозиуме по теории релейных устройств и конечных автоматов канадский профессор Г. Глинский сказал по поводу статьи Дж. фон Неймана «Вероятностная логика и синтез надежных организмов из ненадежных компонент»:
«Есть одна опасность в обращении с классическими работами. Кажется, что на них все ссылаются, но редко кто их действительно читает. Это приводит ко всевозможным недоразумениям. В случае статьи фон Неймана эти недоразумения еще более усугубляются его трудной манерой изложения».
Сказанное в полной мере можно отнести к предлагаемой вниманию советского читателя книге Дж. фон Неймана «Теория самовоспроизводящихся автоматов». В течение почти 10 лет многие авторы ссылались на результаты, полученные фон Нейманом в области моделей самовоспроизведения, зная об этом в лучшем случае по упоминанию об этих результатах в работах А. Бёркса и К. Шеннона. Г/
А. Бёркс, редактор этой книги, не только подготовил к печати черновые записи Дж. фон Неймана, но и закончил его работу, завершив конструкцию самовоспроизводящегося автомата и придав книге законченный вид. В связи с этим мне хочется процитировать профессора Честера Ли: «Громадная работа по расшифровке рукописи и выяснению скрытых мотивов, которыми руководствовался один из наиболее блестящих и оригинальных умов, была предпринята профессором Бёрксом из Мичиганского университета. Он не только отредактировал рукопись, но и внес в нее много собственных идей и в то же время прояснил тот лабиринт отрывочных рассуждений, который характерен для рукописи Дж. фон Неймана. Все, кто работают в области клеточных автоматов, глубоко обязаны профессору Бёрксу за его неутомимые усилия в завершении рукописи и за его старания сделать труд Дж. фон Неймана по-настоящему понятным и доступным».
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА............................... 5
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ ...................... 7
ПРЕДИСЛОВИЕ ...................................... 15
ВВЕДЕНИЕ РЕДАКТОРА
Работа фон Неймана в области вычислительных машин........
Фон Нейман и его теория автоматов.................
ЧАСТЬ I
ТЕОРИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СЛОЖНЫХ АВТОМАТОВ
Лекция 1. Вычислительные машины.................. 51
Лекция 2. Детерминированная теория управления и информации ... 62
Лекция 3. Статистические теории информации ............ 77
Лекция 4. Роль высокой и очень высокой сложности ......... 83
Лекция 5. Переоценка проблем сложных автоматов — проблемы иерархии
и эволюции ........................ 93
ЧАСТЬ 11
ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ: КОНСТРУИРОВАНИЕ, ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ, ОДНОРОДНОСТЬ
Глава 1. Общие соображения..................... 109
1.1. Введение ........................... 109
1.2. Роль логики — вопрос (А) .................. 117
1.3. Основные проблемы конструирования — вопрос (В)....... 119
1.4. Общие схемы конструирования — вопрос (В), продолжение .... 128
1.5. Универсальные схемы конструирования — вопрос (С)...... 133
1.6. Самовоспроизведение — вопрос (D)............... 135
'Оглавление 381
1.7. Различные проблемы внешнего конструирования, промежуточные между вопросами (D) и (Е)................... 143
1.8. Эволюция — вопрос (Е).................... 148
Глава 2. Система из 29 состояний с общим правилом переходов .... 150
2.1. Введение ........................... 150
2.2. Логические функции — обычные передающие состояния..... 152
2.3. Нейроны — конфлюентные состояния.............. 154
2.4. Функции роста: невозбудимое состояние и специальные передающие состояния.....'...................... 157
2.5. Обратный процесс....................... 159
2.6. Прямой процесс — чувствительные состояния.......... 161
2.7. Четные и нечетные задержки.................. 165
2.8. Резюме ............................ 167
Глава 3. Синтез некоторых основных органов............. 177
3.1. Введение ............................177
3.2. Импульсаторы ........................ 179
3.3. Декодирующий орган: структура, размеры и временные соотношения ............................ 196
3.4. Тройной возвратный счетчик.................. 201
3.5. Дискриминатор для различения последовательностей 1 и .10101: структура, размеры и временные соотношения.......... 209
3.6. Кодированный канал..................... 212
Глава 4. Конструкция ленты и системы управления ею........ 223
4.1. Введение......................... . . 223
4.2. Удлинение и укорочение петель Q и Cz и запись в линейный массив 236
4.3. Узел управления памятью......-..,.... .• . -i • •, . . .- 250
'' ' • . • - • • ' - • ! ' ' ' ' 1 •':
Глава 5. Самовоспроизведение автоматов................ 275
5.1. Завершение синтеза узла управления памятью .... , ,, . . . . . 275
5.2. Универсальный конструктор КУ + (УУП + L) .......... 296
5.3. Выводы............................ 312
ЛИТЕРАТУРА ............................. 322
РИСУНКИ............................... 327
Цена: 300руб.
