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Richard Hamming - Ein Ideengenie

"Wenn das Problem nicht gelöst ist, versuchen Sie, es aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten, und verwandeln Sie seinen Nachteil in einen Vorteil."



Richard Wesley Hamming wurde am 11. Februar 1915 in Chicago, Illinois, geboren. Sein Vater Richard Hamming, ein gebürtiger Niederländer, nahm am Burenkrieg teil, zog nach Amerika, arbeitete als Cowboy und war zum Zeitpunkt der Geburt seines Sohnes bereits als Kreditmanager tätig.

Er verbrachte seine Kindheit in Chicago, wo er die High School und die Universität abschloss. Richard Crane. Anfangs träumte Hamming davon, Ingenieurwissenschaften zu studieren, aber es gab eine Zeit der Weltwirtschaftskrise - die globale Wirtschaftskrise, und es gab einfach kein Geld, um an einer anderen höheren Institution und an der Universität zu studieren. Richard Crane wurde solche Disziplin nicht beigebracht. Nachdem er sich für die naturwissenschaftliche Fakultät Mathematik entschieden hatte, erhielt er 1937 einen Bachelor-Abschluss in dieser Disziplin. Eine solche Wendung der Ereignisse spielte eine entscheidende Rolle in Hammings Leben, weil ich Ingenieur bin ... "Ich wäre nur ein Typ, der Abwasserkanäle repariert, und so ist mein Leben vollständig mit einer aufregenden Gedankenforschungsarbeit verbunden."



Hamming setzte sein Studium an der University of Nebraska fort. 1939 erhielt er einen Master-Abschluss. Danach trat er in die Universität von Illinois in Urbana-Champaign ein. Hier schrieb er eine Doktorarbeit (über Probleme von Differentialgleichungen mit Randbedingungen) unter der Leitung von Waldemar Tryzhinsky, der in den 1920er Jahren aus Russland nach Amerika einwanderte und von 1934 bis 1969 Professor für Mathematik war. Richard promovierte 1942 in Mathematik. Als Doktorand „entdeckte“ Hamming Boole für sich und las seine Arbeit „Das Studium der Gesetze des Denkens“.

Im September 1942 heiratete Hamming eine Klassenkameradin, Wanda Little, die später einen Master in englischer Literatur erhielt. Er lebte bis zum Ende seiner Tage bei ihr, das Paar hatte keine Kinder. 1944 wurde der Wissenschaftler Assistenzprofessor an der Universität von Louisville, Kentucky, USA (JB Speed ​​Scientific School an der Universität von Louisville).



1945 beteiligte sich Richard Hamming an dem berühmten Forschungsprojekt in Manhattan, dessen Ziel es war, eine Atombombe herzustellen.

Manhattan-Projekt

Zu Beginn des Jahres 1943 begannen Menschen, ganze Familien, in ganz Nordamerika zu „verschwinden“. Ihre Nachnamen wurden geändert, niemand wusste, wohin sie wollten, es war unmöglich, den Zug direkt zu benutzen, in Bussen erreichten sie einen anderen Bahnhof und nur dort kauften sie Bahntickets. In der Regel war die Endstation eine unbekannte Haltestelle, Santa Fe oder Albuquerque, nach deren Ankunft eine militärische Maschine Menschen mitnahm und ... "niemand sonst sah sie in der freien Welt ohne militärische Eskorte."

Los Alamos existierte nicht. Er war nicht auf der Karte, er hatte keine Postanschrift, seine Bewohner existierten einfach nicht. Nicht einmal ein Anruf war erlaubt.

Am 18. Juni 1942 erhielt Oberst James Marshall den Auftrag, eine Organisation zu gründen, die Wissenschaftler und Ingenieure zusammenbringt, um an der Entwicklung von Atomwaffen zu arbeiten. Das Projekt erhielt den Codenamen "The Manhattan Project". Einfach ausgedrückt war dieses Projekt ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm für die Atombombe. Unter der Führung der USA nahmen auch andere Länder (Großbritannien, Kanada) an dem Projekt teil. Oberst Leslie Richard Groves wurde zum Projektmanager ernannt. Der Manhattan Engineering District (MED) wurde gegründet, um den Programmimplementierungskomplex aufzubauen.

Die Arbeiten wurden in mehreren Bereichen durchgeführt: der Untersuchung von Uranisotopen, der Untersuchung von Plutonium, der Schaffung eines optimalen Körpers für die Bombe. Es wurden drei Atombomben hergestellt - das Plutonium „Gadget“, das während des ersten Atomtests gezündet wurde, das Uran „Kid“ (eine mit Uran-235 gefüllte Kanonenkugelbombe), das auf Hiroshima und das Plutonium „Fat Man“ (mehr) abgeworfen wurde Eine komplexe Bombe, die eine Kugel oder einen Kern aus Plutonium explodierte, fiel auf Nagasaki. Die Ereignisse in Pearl Harbor beschleunigten den Test eines neuen Waffentyps.



Die alliierten Streitkräfte machten drei Plutoniumladungen zu je 500 Millionen Dollar. Die erste Ladung wurde im Trinity-Experiment am 16. Juli 1945 verwendet, das als Beginn des Atomzeitalters gilt. Die zweite Anklage wurde über Nagasaki gesprengt, aber die dritte Anklage, die auf Japan abgeworfen werden sollte, wurde zur weiteren Forschung nach Los Alamos gebracht, wo er die Wissenschaftler selbst "tötete" und jetzt als "Dämonenladung" bekannt ist.


Los Alamos 1946

Die Wissenschaftler von Los Alamos waren riskante Menschen. Um die kritische Masse der Plutoniumkerne zu bestimmen, die für das Trinity-Experiment und die Explosion der Fat Man-Bombe verwendet werden soll, entwickelte ein Wissenschaftler aus Los Alamos, Louis Slotin, ein Verfahren, das als „Schwanzziehender Drache“ bezeichnet wird. Nach dieser "Technik" senkte Slotin die Berylliumhalbkugel auf die Plutoniumladung ... "Beryllium ist ein Neutronenreflektor. Wenn Sie also nahe genug am Kern sind, prallen die Neutronen auf Plutonium zurück und verursachen einen überkritischen Zustand." Slotin bedeckte die Ladung fast vollständig mit der Berylliumhalbkugel, und das einzige, was sie daran hinderte, sie vollständig zu bedecken, war der Stich eines flachen Schraubenziehers. Es stellt sich heraus, dass der Wissenschaftler einen Schraubenzieher mit einer dünnen Klinge hielt und damit experimentierte, und dieses Werkzeug! verhinderte, dass Plutonium eine kritische Masse erreichte und alle im Raum tötete.



Manchmal rutschte der Schraubenzieher ab und der Wissenschaftler, der ihn sofort hielt, "... wurde mit Killerneutronen geröstet." Infolgedessen, was mit Slotin passiert ist ... Ein Schraubenzieher rutschte aus seinen Händen und eine Ladung Plutonium gewann überkritische Masse, woraufhin er eine massive Explosion von Neutronenstrahlung ausstrahlte. Slotin schaffte es, den Berylliumreflektor umzudrehen, wodurch die Kettenreaktion gestoppt wurde, starb jedoch nach 9 Tagen an Strahlung. Und solch ein schrecklicher Vorfall war leider nicht der einzige.


im Labor

Die Entwickler der Atombombe erkannten dennoch die Ungeheuerlichkeit einer solchen erfundenen Waffe, die alles Leben zerstören könnte. Interessanterweise beteiligten sich viele Projektmitglieder an vielen Friedenssicherungsorganisationen und setzten sich für allgemeine Abrüstung und Frieden ein.

Während des Zweiten Weltkriegs verließ Hamming Louisville (im April 1945), um am Manhattan-Projekt im Los Alamos-Labor zu arbeiten, und wurde der Einheit von Hans Bethe zugewiesen. Die Einheit war mit der Programmierung von IBM-Computern beschäftigt, die für Berechnungen von Physikern verwendet wurden Projekt. Seine Frau Wanda schloss sich ihm bald an und arbeitete auch in Los Alamos. Hamming erinnerte sich:

„Kurz vor dem ersten Test bat mich ein Physiker, einige seiner arithmetischen Berechnungen zu überprüfen, und ich stimmte zu. Auf meine Frage nach der Art der Berechnungen antwortete er: „Es ist wahrscheinlich, dass die Bombe die gesamte Atmosphäre„ entzünden “kann.“ Nachdem ich die Antwort gehört hatte, beschloss ich, diese Berechnungen selbst zu überprüfen! Am nächsten Tag, als er nach der Antwort kam, kam ich Ich versuchte ihm zu erklären, dass "von der Seite der arithmetischen Operationen alles korrekt ist, aber ich kenne nicht viele physikalische Formeln, mit denen genaue Berechnungen durchgeführt werden können." Darauf antwortete er, dass es nicht meine Sache sei und das einzige, was von mir verlangt werde, zu überprüfen die Richtigkeit mathematischer Berechnungen. Ein Gedanke ist nicht gut „Gab mir: Was hast du getan, lieber Hamming, Sie in riskantes Geschäft beteiligt waren, die eine Bedrohung für alles Leben im Universum darstellt,Sie selbst verstehen jedoch fast die Hälfte von dem, was passiert, nicht! “ Ich ging den Korridor entlang auf und ab, mein Freund kam und fragte, was mich so aufgeregt habe. Ich erzählte ihm von der Situation. Seine Antwort war: "Nichts, Hamming, niemand wird dir jemals die Schuld geben."

Trotz der kurzen Arbeit in Los Alamos an dem Projekt lernte Richard Hamming hier die Computermethoden der Computermathematik kennen, die seine gesamte zukünftige Karriere und sein Leben radikal beeinflussten.

1946 begann Hamming mit Bell Labs zusammenzuarbeiten und wurde in die Gruppe der angewandten Mathematiker aufgenommen. Hier arbeitete er fast 30 Jahre, erfand und entwickelte viele numerische Methoden zur Lösung wissenschaftlicher und technischer mathematischer Probleme. Für eine Reise nach New Jersey kaufte Hamming ein altes Auto von Klaus Fuchs, der später vom FBI entlarvt und als Spion beworben wurde. Hamming wurde ebenfalls zur Befragung aufgefordert.



Bei Bell Labs arbeitete Hamming lange Zeit mit Claude Shannon zusammen. „Wir waren erstklassige Unruhestifter“, erinnerte sich Hamming später, „wir haben viele Dinge unkonventionell gelöst und wertvolle Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus war die Führung bereit, uns zu ertragen und eine Position der Nichteinmischung einzunehmen. “

In den Bell Labs formulierte Richard Hamming, der an einem Bell Model V-Rechner arbeitete, seine Idee zu Fehlerkorrekturcodes, nannte sie später den Hamming-Code und veröffentlichte sie 1950 in seinem einzigen wissenschaftlichen Artikel. Der Artikel beschreibt die Konstruktion von Blockcode, der einzelne Fehler korrigiert, die während der Nachrichtenübertragung auftreten. Die elektromechanische Rechenmaschine Bell Model V arbeitete an Relaisblöcken, die Berechnungsgeschwindigkeit war niedrig, Daten wurden mit Lochkarten eingegeben und während des Lesevorgangs traten häufig Fehler auf.

An einem Freitag (1947), bevor er am Wochenende nach Hause fuhr, bat Hamming das Auto, eine lange, komplexe Reihe von Berechnungen durchzuführen. Als er jedoch am Montag zurückkam, stellte er fest, dass im Anfangsstadium ein Fehler aufgetreten war, der zum Auto führte Beenden Sie das Programm automatisch. All dies ärgerte den Wissenschaftler, weil er am Wochenende arbeiten musste, das Programm oft neu zu starten. Es war notwendig, effektive Fehlerkorrekturalgorithmen zu entwickeln, wie es Hamming tat. "Wenn der Computer erkennen kann, wann der Fehler aufgetreten ist, muss es eine Möglichkeit geben, ihn zu" zwingen ", genau zu sagen, wo er aufgetreten ist, und ihn zu beheben."

Die von Richard Hamming erstellten Codes sind selbstprüfend und ermöglichen es, Fehler während der Datenübertragung automatisch zu erkennen. Ich wiederhole, es wurde viel über die Codes selbst in dieser Ressource geschrieben:

„Der Hamming-Code besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil codiert die ursprüngliche Nachricht, indem an bestimmten Stellen Steuerbits (auf spezielle Weise berechnet) eingefügt werden. Der zweite Teil empfängt die eingehende Nachricht und berechnet die Steuerbits neu (unter Verwendung des gleichen Algorithmus wie der erste Teil). Wenn alle neu berechneten Steuerbits mit den empfangenen übereinstimmen, wird die Nachricht ohne Fehler empfangen. Andernfalls wird eine Fehlermeldung angezeigt und der Fehler nach Möglichkeit behoben. "

Hamming Code. Beispiel für eine Algorithmusoperation

In den 1950er Jahren programmierte er einen der frühesten Computer, den IBM 650, und Ruth A. Weiss entwickelte zusammen mit Ruth A. Weiss die Programmiersprache L2, eine der frühesten Computersprachen. 1956 wurde diese Sprache von Bell Labs häufig verwendet sowie andere Benutzer, für die es als Bell 2 bekannt war. 1957 wurde die Sprache durch Fortran ersetzt, nachdem die IBM '650 durch die IBM 704 ersetzt wurde.

1976 wechselte der Wissenschaftler seinen Wohnort und zog nach Monterrey, Kalifornien, wo er an der Higher Naval School wissenschaftliche Forschung auf dem Gebiet der Computertechnologie leitete. Hier beschäftigte er sich mit dem Unterrichten, das 1960 noch ernsthaft interessiert war, und schrieb Bücher über Wahrscheinlichkeitstheorie und Kombinatorik. Insgesamt schrieb er 9 Bücher, von denen einige mehrfach in vielen Sprachen veröffentlicht wurden, darunter 3 in der UdSSR, und etwa 75 Artikel. Hamming hielt Vorlesungen als Gastprofessor an der Stanford University, dem City College von New York, der University of California in Irvine und der Princeton University.

Hammings Arbeit wurde mit vielen Preisen ausgezeichnet, er erhielt viele Auszeichnungen. Auf dem Gebiet der künstlichen Intelligenz sind Hammings künstliche neuronale Netze, die zur Klassifizierung von Bildern verwendet werden, nach ihm benannt. In vielen Bereichen (evolutionäre Modellierung) wird das Konzept der Hamming-Distanz (die wichtigsten Konzepte der Codierungstheorie) verwendet. Ihm zu Ehren wurde sogar eine Sondermedaille verliehen, die an Wissenschaftler verliehen wird, die einen wesentlichen Beitrag zur Informationstheorie geleistet haben.



1968 wurde er Ehrenmitglied des Instituts für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE) und erhielt den Turing-Preis der Association of Computing Engineering.

1979 wurde er für seinen außergewöhnlichen Beitrag zur Entwicklung der Informationswissenschaften und -systeme mit dem Emmanuel-Piore-Preis ausgezeichnet.

1980 wurde Richard Hamming zum Mitglied der National Academy of Engineering gewählt.

1981 erhielt er den Harold Pender Prize von der University of Pennsylvania.

1988 wurde die IEEE-Ehrenmedaille verliehen.

1996 wurde Hamming in München für seine Arbeit an fehlerkorrigierenden Codes mit dem renommierten Edward-Reim-Preis in Höhe von 130.000 US-Dollar ausgezeichnet.



Am 7. Januar 1998, im Alter von 82 Jahren, hörte das Herz des Wissenschaftlers Richard Hamming auf zu schlagen, ein Herzinfarkt trat auf.

Richard Hamming war der erste, der eine konstruktive Methode zur Konstruktion von Codes mit Redundanz und einfacher Decodierung vorschlug. Seine Arbeit bestimmte die Richtung der meisten Arbeiten in diesem Bereich, die später folgten. Sein Artikel von 1950 wurde zu einer Art Katalysator, der die Entwicklung der Codierungstheorie beschleunigte.

Source: https://habr.com/ru/post/de393767/

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