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【フォン・ノイマン:プログラム内蔵方式】
手順も数も同じ記憶に入れる。あなたのスマホの土台を書いた人

獲得EXP:モデルにする力 +500 | 前提を疑う力 +300 科学の分野:情報と計算

1945年、ペンシルベニア大学のムーア・スクールで、部屋いっぱいの電子計算機の配線の前に立つフォン・ノイマン
<フォン・ノイマン ペンシルベニア大学ムーア・スクール(1945年)
ジョン・フォン・ノイマン
計算する数は、機械の記憶に入っているね
はい。手順のほうは、配線とスイッチで組んであります
ジョン・フォン・ノイマン
手順を変えたいときは?
コードを差し替えて、スイッチを組み直します。人の手で
ジョン・フォン・ノイマン
では、手順も「数」として、同じ記憶に入れてしまおう
……手順を、数として?
ジョン・フォン・ノイマン
そうすれば、機械を組み替えずに、手順だけ入れ替えられる
じゃあ、明日から配線は……
ジョン・フォン・ノイマン
君の仕事は、配線から「書くこと」に変わる

トーク:出典の事実をもとにした再構成。相手は架空の読者(右の吹き出し)。トークの中身:ENIAC は手順を変えるたびに配線とスイッチを手で組み替えたこと③、ノイマンが草稿で「データとプログラムを同じ記憶装置に入れる計算機」を書いたこと①②。会話は再構成。考えそのものがノイマン1人のものではない点は DARK SIDE で書く。

このクエストの問い

今のパソコンもスマホも「ノイマン型」と呼ばれる設計で動いています。では、1枚の草稿が、なぜ世界中の計算機の形を決めてしまったのか? そして、その設計図は本当にノイマン1人のものだったのか?

この冒険の前提|ここまでに分かっていたこと/まだ分かっていなかったこと
先人
分かっていたこと
でも、ここはまだ
チューリング(1936年)
どんな計算も、記号を読み書きする1本のテープの機械で表せる。手順を読み込めば、どんな計算もまねできる「万能の機械」が考えられる(チューリングのページ)
それは紙の上の理論。本物の機械をどう組めばいいのか
ENIAC(1940年代)
電子の計算機が、もう動いている③
手順を変えるたびに、配線とスイッチを人の手で組み替える③

動く計算機はある。手順を読み込めば何にでもなれる機械の理論もある。でも、その2つがまだつながっていない。チューリングのページの最後に残った「理論の機械を、実際に動く機械にするには、どう設計すればいいのか」。その答えを文書にしたのが、この人でした。

WHEN | 時代背景戦争が終わる年に、計算機の設計図が配られた

ノイマンの未完成の草稿(101ページ)が配られたのは1945年の6月②。日本の人がこの設計図の考えで自分たちの計算機を作り上げるのは、それから11年後の1956年。富士写真フイルムの岡崎文次が、レンズの設計の計算のために、ほぼ一人で作った FUJIC です⑤。

年
世界
フォン・ノイマン
日本
1903
12月28日、ブダペストで生まれる①
1928
ゲーム理論の「ミニマックス定理」を証明①
1936
チューリングが「万能の機械」の論文(チューリングのページ)
1938
プリンストンで博士を取ったチューリングに、助手の話を出す。チューリングは英国へ帰る④
1940年代
ENIAC が作られる。手順は配線とスイッチで組む③
1945
6月、『EDVAC に関する報告書の第一草稿』が配られる②
1946
英国のウィルクスが草稿を読み、ムーア・スクールの講義に出る②
1949
岡崎文次が FUJIC の研究を始める⑤
1950
チューリングが「機械は考えられるか」の論文(チューリングのページ)
1956
3月、FUJIC が完成。日本で最初の電子計算機とされる⑤
1957
2月8日、ワシントンで亡くなる(53歳)①

では、この設計図を書いた人は、どんな人生を歩んだのか?

WHO | 挑戦者何でもできる人が、最後に選んだのは「機械」だった

1926年、チューリッヒの学生の部屋で、化学の器具と数学の紙が並ぶ机に向かう22歳ごろのフォン・ノイマン
ジョン・フォン・ノイマン(イラスト)
※似顔絵は資料をもとに AI で描いた想像図です。ご本人・ご遺族・権利を管理する団体とは関係ありません。

ノイマンは1903年、ブダペストの裕福なユダヤ系の家に生まれました①。15歳ごろから大学レベルの微積分を習い、19歳までに数学の大きな論文を2本出しています①。初めて会った師のセゲーが、才能に驚いて涙を流して帰った、と伝えられるほどでした①。

1926年には、チューリッヒ工科大学を化学工学で卒業し、同じころブダペスト大学で数学の博士を取ります①。1つの道でも大変なところを、2つ同時に。1929年にはアメリカのプリンストンへ移り①、1944年には経済学者モルゲンシュテルンと『ゲームの理論と経済行動』を出して、ニューヨーク・タイムズの1面に載りました①。

数学、経済、物理。何でもできた人が、1940年代に心をつかまれたのが、計算する機械でした。

主な成果 転落・対立

  1. ブダペスト(1903〜1920年代)
  2. 19030歳12月28日、ブダペストで生まれる①
  3. 1919ごろ15歳ごろセゲーから高等な微積分を習う①
  4. 192622歳チューリッヒ工科大学(化学工学)を卒業。同じころ数学の博士①成果
  5. 192824歳ミニマックス定理(ゲーム理論)①成果
  6. プリンストン(1929〜)
  7. 192925歳10月、プリンストン大学へ①
  8. 193329歳プリンストン高等研究所の終身の教授①
  9. 193733歳アメリカの市民権を得る①
  10. 193834歳チューリングに助手の話を出す④
  11. 194440歳『ゲームの理論と経済行動』①成果
  12. 計算機(1945〜)
  13. 194541歳6月、EDVAC の第一草稿②成果
  14. 1945〜41歳〜高等研究所の計算機(IAS マシン)を設計し、お金を集める①成果
  15. 1948〜5244〜48歳「自分を複製する機械」を講演で提案し、設計する①成果
  16. 195753歳2月8日、がんで亡くなる①
豆知識|眠っている間に解く人

ノイマンは、難しい問題を眠っている間に解くことが多かった、と信じていたと伝えられます①。起きたら答えが出ている――。本当かどうかは確かめようがありません。でも、そう言われるほど、周りから見たノイマンの頭の速さは別格だったんです。

では、何でもできた人が、計算機で何を書いたのか?

WHAT | 達成した事起こし手順も数も、同じ記憶に入れる

1950年代の初め、プリンストン高等研究所で、記憶装置の管が並ぶ計算機の横に立つフォン・ノイマン
1945年

プログラム内蔵方式(ノイマン型)

計算する数(データ)と、計算の手順(プログラム)を、同じ記憶装置に入れる計算機を草稿に書いた。プログラム内蔵方式の設計を初めて公に書いた文書とされる①②

計算の手順は、機械の配線とスイッチで組むもの③
1945年〜

IAS マシン

プリンストンで設計した計算機。速い版が IBM 701 として売られ、IBM 704 につながる①

計算機は、一台ずつ別々に設計する特別な機械
1948〜1952年

自分を複製する機械

機械が自分と同じ機械を作れるかを、数学で考えた。DNA の形が分かる前の分析とされる①

自分を複製するのは、生き物だけ

ゲーム理論(1928年・1944年)も、経済学を変えた大きな仕事です①。でも、あなたが今これを読んでいる画面の中で毎秒働いているのは、1945年の草稿のほうなんです。

では、配線で手順を組む機械を前にして、あなたがいたらどうする?

道が A・B・C の三手に分かれる道標 ABC

CROSSROADS | 分かれ道1945年、ムーア・スクールの話し合いの席で

あなたは、ENIAC を作ったチームの話し合いに加わっている。電子で計算する機械は、もう動いている。それなのに、計算の手順を変えるたびに、配線のコードを差し替え、スイッチを手で組み直している③。電子の頭脳に、人の手作業がくっついている。 何かがおかしい。

あなたがその場にいたら、どうする?

A今の機械のまま、組み替えの手順を整える:配線の組み方を表にまとめ、組み替えを速く、間違いなくするタップして、その先へ
分かること今ある機械を、確実に使いこなせる
見逃すこと「手順を配線で組む」という前提そのものが、遅さの元かもしれないこと
B手順そのものを「数」として扱えないか考える:手順も記号の並び=数として書けるなら、数と同じ記憶に入れられるはず、と考えるタップして、その先へ
分かること機械を組み替えずに、手順だけ入れ替えられる設計の筋道
見逃すこと考えを形にするまでの手間。そして、誰の考えとして書くかという問題
科学の手順では仮説
C話し合いで出た考えを、論理の言葉で書いて配る:部品ではなく「記憶・計算・制御」の働きの言葉で設計を書き、写しを外へ送るタップして、その先へ
分かることほかの研究者が読み、まねし、確かめられる
見逃すこと書いた人の名前に、功績が集まってしまうこと
科学の手順では記録して共有する
★ ノイマンがしたことノイマンは草稿を書き、1945年6月に写しが配られました②。何を書いたかは HOW で
+得たもの:世界中の研究者が同じ設計図を読み、計算機の形がそろった②
−代償:草稿に名前があったのはノイマン1人。チームの一部との間に、長いわだかまりが残った②

A を選ぶのは、決して間違いではありません。動いている機械を確実に使うのが、目の前の仕事なんですから。ノイマンが違ったのは、「遅い手作業」を工夫で縮めるのではなく、手作業を生む前提のほうを疑ったことでした。

HOW | 泥沼の攻略法もしもノイマンが、1945年の草稿を発表したら

ここからは、草稿の中身を、学会発表のスライド――という設定でどうぞ。

1945年の春の夜、机の電灯の下で、箱と矢印の図を描きながら草稿を書くフォン・ノイマン

1945年 ジョン・フォン・ノイマン

EDVAC に関する報告書の第一草稿

当時の常識と問い

常識
  • 電子の計算機(ENIAC)はある。でも手順は配線とスイッチで組む③
  • 手順を変えるたびに、人が機械を組み替える③
  • 問い:機械を組み替えずに、手順を入れ替えられないか

仮説 手順も「数」にすぎない

仮説
  • 手順は、記号の並びとして書ける
  • 記号の並びなら、数と同じように記憶に入れられる
  • だから、数(データ)と手順(プログラム)を、同じ記憶装置に入れる①②

設計 働きで分けて書く

工夫
  • 機械を「働き」で6つに分けて書く:計算する部分・制御する部分・記憶・入力・出力・外の記憶②
  • 素子は、神経細胞を手本にした論理の部品として書く(真空管1〜2本で作れる)②
  • 手順は記憶の中にある。変えたければ、記憶の中身を書き換えるだけ

考察と結論

結論
  • 機械は1台のまま、入れる手順によって何にでもなる
  • これがプログラム内蔵方式。のちに「ノイマン型」と呼ばれ、今のほとんどのデジタル計算機の土台になる①
質疑応答(再構成) 右の吹き出しは会場からの質問
その考えは、あなた1人のものですか?
ジョン・フォン・ノイマン
……チームとの話し合いから出たものを、論理の言葉で書きました。
草稿を広く配ってしまって、特許は大丈夫ですか?
ジョン・フォン・ノイマン
読める人が増えれば、計算機は早く育ちます。

スライドの中身:ENIAC の組み替え③、データとプログラムを同じ記憶装置に入れる設計①②、6つの部分と神経細胞を手本にした素子②、今の計算機の土台①。質疑応答は、DARK SIDE に書く2つの側の言い分②と草稿の配布②をもとにした再構成。

その後:世界中に写しが届いた

草稿の写しは世界中に送られました。英国のウィルクスは、それを読んで1946年のムーア・スクールの講義に出ています②。ノイマン自身もプリンストンで IAS マシンを設計し、お金を集めました。その速い版が IBM 701 として売られ、IBM 704 につながります①。1枚の草稿が、大学の中の1台を、世界中で作られる機械の型に変えたんです。

では、この設計図の陰で、何が起きていたのか?

DARK SIDE | 失敗と苦悩の記録「ノイマン型」という名前の、もう1つの側

設計図は誰のものか

  1. 19456月、草稿の写しが配られる。作者の欄にあったのはノイマン1人の名前②
  2. その後ENIAC を作ったエッカートとモークリーの側は「手順を記憶に入れる考えは、ノイマンが来る前のムーア・スクールの話し合いから出ていた。草稿はそれを論理の言葉に直したもの」と主張した②
  3. 裁判ハネウェル社とスペリー・ランド社の裁判で、草稿は特許の出願より1年以上前に公開されたものとされ、特許は無効になった②

2つの側の言い分を並べると、こうなります。ノイマンの側から見れば、話し合いの考えを、誰でも読める論理の言葉にしたのは彼の仕事でした。エッカートとモークリーの側から見れば、自分たちの考えに、別の人の名前が付いてしまった②。今も「ノイマン型」と呼ばれますが、その元の考えは、エッカートとモークリーの仕事にもあったんです①。

そして皮肉なことに、草稿が早く配られたからこそ、特許は無効になり、この設計は誰でも使えるものになりました②。

戦争と、短い晩年

1945年5月、ノイマンは原爆をどの都市に落とすかを話し合う「目標検討委員会」の会合に出て、爆発させる高さなどの計算を担いました⑥。このとき広島は候補に入っていましたが、長崎が目標の一覧に加わったのは7月のことです⑥。1957年2月8日、がんのため53歳で亡くなっています①。

では、それでもノイマンの「すごさ」は、どこにあったのか?

WHY | なぜそれが凄かったのか機械の「形」ではなく、「働き」を書いた

このクエストの答え

1枚の草稿が世界の計算機の形を決めたのは、ノイマンが部品ではなく働きで設計を書き、それを誰でも読める形で配ったからでした。手順も数も同じ記憶に入れる。この1つの決まりで、機械は組み替えずに何にでもなれるようになった。そして、その設計図はノイマン1人のものではありません。チームの話し合いから生まれ、ノイマンの筆で世界に届いた。考えを生むことと、考えを伝わる形にすること。 今の計算機には、その両方が入っているんです。

当時の常識・制約
ノイマンがしたこと
手順は配線とスイッチで組む③
手順も数として、同じ記憶に入れた①②
設計は部品の名前で書く
計算・制御・記憶・入出力という働きで書いた②
計算機は一台ずつの特別なもの
草稿が世界中に配られ、同じ型の機械が作られた①②
自分を複製するのは生き物だけ
機械の自己複製を数学で考えた①

― いまの私たちへ ―

技術1

手作業の「前提」を疑う

組み替えを速くするのではなく、組み替えを要らなくした。

ノイマン:◎
技術2

働きの言葉で書く

部品ではなく役割で書いたから、別の部品でも同じ設計が作れた。

ノイマン:◎
技術3

書いたものを広く渡す

写しを配ったことで、世界中の機械がそろった。

ノイマン:◎
技術4

考えた人の名前を、一緒に残す

草稿の名前は1人だけ。わだかまりが残った。

ノイマン:×

チームの会議で出たアイデアを、きれいな資料にまとめるのが得意な人がいます。その資料は会議の外へ広がり、多くの人を動かします。ノイマンの草稿は、その最高の例でした。でも、資料の作者の欄に誰の名前を書くかで、チームの信頼は大きく変わります。まとめる力は強い力です。だからこそ、元の考えを出した人の名前も、一緒に渡す。 それが、まとめる人の仕事の最後の一行なんです。

分かったこと/次に生まれた分からないこと

分かったこと:手順も数として同じ記憶に入れれば、1台の機械が、手順しだいで何にでもなれる。

でも、分かったら次の謎が生まれた:手順しだいで何でもできる機械は、自分と同じ機械を、自分で作れるのか。ノイマンは1948年ごろからこの問いに取り組み、自分の形を写し取る仕組みを設計しました①。でも、機械が自分で自分を作り、増えていく世界は、今も途中です。

  • 1948〜52 ノイマン:自分を複製する機械を講演で提案し、自分の形を写し取る仕組みを設計①
  • 1953 ワトソンとクリック:生き物が自分を複製するときの元になる、DNA の形(二重らせん)を示す(クリックのページ)
  • 1957 ノイマン:53歳で亡くなる。自己複製の理論は、死後に本としてまとめられた①

機械は自分を複製できるのか。この問いは、2つの方向へ分かれていきます。1つは「生き物は、どうやって自分を複製しているのか」。ノイマンが式で考えていたころ、DNA の形を追っていた2人がいました。もう1つは「その機械は、考えているのか」。ノイマンが設計図を書く9年前に、紙の上の万能の機械を考えた人のページへ戻ってみてください。

本文の丸数字は、下の番号に対応します。トーク・スライド・質疑応答は出典の事実をもとにした再構成で、本人の発言の引用ではありません。

  1. ① Wikipedia「John von Neumann」https://en.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann(参考。生年・セゲー・ETH と博士・ミニマックス定理・プリンストン・市民権・『ゲームの理論と経済行動』・ノイマン型と、元はエッカートとモークリーの仕事にもあったこと・IAS マシンと IBM 701/704・自己増殖オートマトン・眠っている間に解いたと伝えられる話・1957年の死。確認日 2026-10-15)
  2. ② Wikipedia「First Draft of a Report on the EDVAC」https://en.wikipedia.org/wiki/First_Draft_of_a_Report_on_the_EDVAC(参考。1945年6月の配布・作者がノイマン1人だったこと・エッカートとモークリーの側の主張・ウィルクスと1946年の講義・裁判で特許が無効になったこと・未完成の101ページ・6つの部分・神経細胞を手本にした素子。確認日 2026-10-15)
  3. ③ Computer History Museum「"Unprogramming" the ENIAC: Lehmer Child's Play」https://computerhistory.org/blog/unprogramming-the-eniac-lehmer-childs-play/ / ケント州立大学の計算機の歴史の頁 https://www.cs.kent.edu/~rothstei/10051/HistoryPt4.htm(ENIAC は配線とスイッチを手で組み替えた。検索結果の抜粋。確認日 2026-10-15)
  4. ④ Princeton Alumni Weekly「Alan Turing *38」https://paw.princeton.edu/article/daybreak-digital-age / The Alan Turing Internet Scrapbook https://www.turing.org.uk/scrapbook/oracle.html(1938年、チューリングへの助手の話。検索結果の抜粋。確認日 2026-10-15)
  5. ⑤ 情報処理学会 コンピュータ博物館「FUJIC」https://museum.ipsj.or.jp/en/computer/dawn/0010.html / 国立科学博物館 山田昭彦「コンピュータ開発史概要と資料保存状況について」https://sts.kahaku.go.jp/diversity/document/system/pdf/003.pdf(1949年の着手・1956年の完成・日本最初の電子計算機。検索結果の抜粋。確認日 2026-10-15)
  6. ⑥ 目標検討委員会(Target Committee)第2回会合の議事録(1945年5月10〜11日、ロスアラモス)の抜粋。Indian Institute of Mathematical Sciences の資料「Remembering Hiroshima」https://www.imsc.res.in/~kamal/sci/mur-hdec.pdf に収録(出席者に Dr. von Neumann、議題に height of detonation、推した目標は a. Kyoto b. Hiroshima c. Yokohama d. Kokura Arsenal)/ atomicarchive.com「The Manhattan Project: Making the Atomic Bomb」https://atomicarchive.com/history/manhattan-project/p5s3.html(スティムソンが京都を外し、7月25日に陸軍航空軍へ出した指令で長崎が京都に代わった)。確認日 2026-10-15。議事録の全文(一次資料の原本)は読めていない

※自己複製の理論の本の出版年、チューリングの1936年の論文をノイマンがどこまで知っていたかは確かめられなかったため、書いていません。

フォン・ノイマンは何をした人?

ハンガリー生まれのアメリカの数学者です。1945年の「EDVAC に関する報告書の第一草稿」で、計算する数と計算の手順(プログラム)を同じ記憶装置に入れる計算機を書きました。この「プログラム内蔵方式」は「ノイマン型」と呼ばれ、今のほとんどのコンピュータの土台になっています。ゲーム理論を作ったことでも知られます。

ノイマン型コンピュータとは?

計算するデータと、計算の手順(プログラム)を、同じ記憶装置に入れて動かす計算機のことです。手順を記憶から1つずつ取り出して実行するので、機械を組み替えずに、入れる手順を変えるだけで別の仕事ができます。ただし、この考えはノイマン1人のものではなく、ENIAC を作ったエッカートとモークリーの仕事にも元があったとされます。

フォン・ノイマンから何を学べる?

手作業を速くする工夫より先に、手作業を生んでいる前提を疑うこと。そして、考えを部品ではなく「働き」の言葉で書き、誰でも読める形で渡すことの強さです。同時に、まとめた人の名前だけが残ると、元の考えを出した人との信頼が崩れる。功績の名前をどう残すかまで考える大切さも教えてくれます。


このクエストから得た武器を装備する

「手作業の「前提」を疑う」。
この思考を、今のあなたの仕事にどう適用しますか?