John Von Neumann

John Von Neumann Arsitek Bom Nuklir dan Komputer Modern

JIKA berbicara siapakah tokoh yang paling berpengaruh terhadap perkembangan ilmu komputer dan komputasi modern, John Von Neumann-lah orangnya. John Von Neumann adalah salah satu ahli matematika terbesar abad ini. Beliaulah yang pertama kali menggagas konsep sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer hingga saat ini. Beliau juga salah seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu.

Kepiawaian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Von Neumann dilahirkan di Budapest, ibu kota Hungaria, pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Di sana, nama keluarga diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris, nama orang tuanya menjadi Max Neumann dan Margaret Kann. Max Neumann memperoleh gelar dan namanya berubah menjadi Von Neumann. Max Neumann adalah seorang Yahudi Hungaria yang bergelar doktor dalam ilmu hukum. Dia juga seorang pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903, Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Sebagai anak yang terlahir genius, Von Neumann memiliki minat yang besar di berbagai bidang terutama matematika. Dia selalu menjadi yang terbaik pada semua bidang tersebut di sekolahnya. Dia tidak hanya tertarik pada matematika dan logika, namun juga pada sejarah. Pada umur delapan tahun dia sudah mambaca 40 volume sejarah dunia dari buku-buku di perpustakaan keluarganya.

Bisa dikatakan, pada umur yang masih belia, Von Neumann mampu menyeimbangkan kemampuan logika analitisnya dengan kemampuan sosial. Pada usia 17 tahun, Von Neumann sudah mempublikasikan papernya sendiri untuk Journal of the German Mathematical Society, pada tahun 1922.

Pada tahun 1921, Von Neumann disekolahkan ayahnya ke Universitas Berlin untuk menjadi insinyur teknik kimia. Berselang dua tahun kemudian ia melanjutkan pendidikan ke Zurich. Sebenarnya Von Neumann kurang tertarik dengan bidang kimia atau bidang engineering, namun ayahnya mendorong dia untuk mempelajari kimia. Pada waktu itu teknik kimia sedang populer dan menjanjikan karier yang cerah bagi para insinyurnya. Oleh karena itu, ayahnya mengharuskan Von Neumann mengikuti pendidikan kimia tanpa gelar selama dua tahun di Berlin, lalu melanjutkan di Eidgennossische Technische Hochschule (ETH) Zurich pada bidang yang sama. Ujian masuk ETH terkenal sulit, bahkan Albert Einstein pernah gagal dalam ujian masuk di tahun 1895 dan berhasil lulus pada ujian tahun berikutnya.

Keinginan Von Neumann untuk mempelajari matematika dilakukannya pada musim panas setelah studinya di Berlin dan sebelum masuk ETH Zurich. Dia menjadi mahasiswa program doktor pada Universitas Budapest. Tesis doktornya bertemakan aksiomasisai teori himpunan (set theory) yang dikembangkan George Cantor. Pada masa itu, set theory merupakan salah satu topik 'menantang' di dunia matematika.

Akhirnya pada tahun 1926, dia lulus dengan dua gelar yaitu gelar S1 pada bidang teknik kimia dari ETH dan gelar doktor (Ph.D) pada bidang matematika dari Universitas Budapest. Semua itu diraihnya pada usia 22 tahun!

Mekanika kuantum

Von Neumann selain genius juga seorang pemikir yang kreatif. Ia mampu mengubah konsep atau pemikiran orang lain menjadi sesuatu yang lebih baik, lengkap dan logis. Hal inilah yang dilakukannya pada teori mekanika kuantum. Mekanika kuantum berurusan dengan perilaku partikel atomik dan hukum-hukum yang mengaturnya. Pada masa itu, ada dua teori yang saling berkompetisi untuk mendeskripsikan dunia atom.

Pertama, mekanika gelombang yang digagas Erwin Schrodinger. Menurutnya, sebuah elektron dalam atom hidrogen, analog dengan tali pada instrument musik. Dengan teori ini, Schrodinger mengembangkan persamaan gelombang untuk elektron yang secara tepat mampu memprediksi perilaku elektron.

Teori yang kedua bernama mekanika matriks yang dikembangkan Werner Heisenberg, Max Born dan Pascual Jordan. Teori ini mengatakan, nilai posisi dan momentum suatu partikel dapat dideskripsikan konstruksi matematika menggunakan aljabar matriks. Kedua teori ini tampak berbeda di mata banyak orang. Dua persepsi mengenai masalah yang sama. Namun Von Neumann mampu membuktikan, kedua sistem tersebut ternyata ekivalen secara matematis alias sama tetapi berbeda bentuk.

Namun Von Neumann ingin mengembangkan teori yang lebih baik lagi dari keduanya. Ia ingin mengembangkan yang lebih fundamental dan powerful, sehingga lahirlah konsep "ruang Hilbert abstrak". Konsep ini merupakan struktur matematika untuk mekanika kuantum. Formulasi ini ternyata lebih mudah digunakan orang lain untuk melakukan penelitian mekanika kuantum.

Bom atom

Kepiawaian Von Neumann tidak hanya di bidang yang abstrak seperti mekanika kuantum, namun juga dalam bidang teknik seperti pengembangan bom atom di Los Alamos pada tahun 1943. Pada saat itu, Amerika Serikat merasa ketakutan jika Jerman bisa membuat bom atom, sehingga dibentuklah tim yang beranggotakan ilmuwan-ilmuwan ternama untuk merancang sebuah bom atom, sesuatu yang dikatakan banyak orang sebagai iblis penghancur, di Los Alamos. Kontribusi Von Neumann dalam projek bom atom adalah pengembangan matematikanya dan kontribusinya pada implosion bomb.

Para ilmuwan di Los Alamos merasa kesulitan untuk melakukan eksperimen untuk mengembangkan senjata pemusnah massal (weapon of mass destruction). Mereka membutuhkan suatu cara untuk memprediksi apa yang akan terjadi pada suatu reaksi nukir berantai yang kompleks tanpa harus mencoba-coba, karena akan sangat berbahaya. Von Neumann sebagai bagian dari tim, menemukan permodelan matematis modern untuk masalah di atas. Dia mengaplikasikan model tersebut pada semua level, dari level atas yang menghasilkan keputusan sampai level terbawah pada tim ini. Tim Los Alamos mengembangkan dua macam bom atom, yaitu yang menggunakan material Uranium-235 dan Plutonium. Reaksi berantai nuklir akan terjadi jika material inti mencapai massa atau kerapatan kritis. Pada bom Uranium-235, hal ini dicapai dengan gun methode. Sedangkan pada bom Plutonium, massa kritis dicapai dengan metode implosion. Metode ini sudah lama dikenal, dan Von Neumann telah berjasa untuk menyempurnakannnya sehingga dapat bekerja dengan baik. Dengan metode implosion lens ciptaannya, mampu memadatkan Plutonium sampai kerapatn kritis sehingga dapat terjadi reaksi nuklir berantai.

John Von Neumann meninggal pada 8 Februari 1957, 18 bulan setelah dirinya dinyatakan menderita penyakit kanker. Ide-idenya tetap hidup sampai saat ini dan memengaruhi sebagian besar kehidupan kita