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所有通信人都得叫他一声:爸爸!

今天,U小妹来跟大家讲讲这位集高智商高颜值于一身、以一己之力为数字通信打下坚实基础的牛人——香农

1916年,克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)出生于美国密歇根州,父亲是一名法官(据了解,他们父子俩名字一毛一样,难道刚出生父亲就预知到这个名字会永垂青史?),母亲是中学校长,祖父是一位农场主兼发明家,发明过洗衣机以及多种农业机械。

从小,香农便显现出极强的数学天赋。他8岁的时候,便开始他姐姐做高数作业,而就在他的辅导下,他姐姐毕业成为了数学教授。。。

 

除了数学,少年时期的香农还喜欢搞一些小发明。

估计是看着祖父边开着农场,边发明出各种神奇的东西,小香农觉得超级酷,便开始自己捣鼓,一不小心,就造出了电报机、电动船、各种机械动物。

香农设计的只会关掉自身的“终极机器”

1936年,20岁的香农从密歇根大学毕业,拿下了数学和电子工程学士学位,并进入麻省理工学院继续深造。

两年后,香农完成了他的硕士论文——《继电器与开关电路的符号分析》,首次提出可以用布尔代数来描述电路这个爆炸性想法,他将布尔代数的"真"与"假"和电路系统的"开"与"关"对应起来,并用了数学中最简单的两个数字——“1”和“0”来表示。

布尔代数:由英国数学家乔治·布尔于1847年提出的一种计算命题真伪的数学方法。

香农在这篇论文中提出的概念,奠定了数字电路的理论基础。而现在我们离不开的计算机,就是以此为基本设计思路。

这篇论文也被誉为“20世纪最重要、最著名的一篇硕士论文。

香农也因此获得了电子工程界的大奖——美国Alfred Noble协会美国工程师奖。

当时所有人都以为,这个年仅22岁的“电子工程新星”会继续在电子工程界大展身手。

然而,一转眼,他就不见了!

直到1940年,香农提交了他的博士论文——《理论遗传学的代数学》,又在人类遗传学界激起了千层浪。

接着,香农又跑去研究机械模拟计算机,并于1941年发表了《微分分析器的数学理论》,通过机械式计算机来求解微分方程。

微分分析器

也是在这一年,香农进入了著名的贝尔实验室,参与数字加密系统的研发,并迅速成为密码学权威专家

当时丘吉尔和罗斯福的越洋电话会议的内容就是香农进行加密的。

香农于1949年发表了现代密码学的奠基论著《保密系统的通信理论》,他严格证明了人类至今已知的、唯一的、保密性最强的密码:一次一密随机密码

他活生生地将“保密通信”这个一直以来都被认为仅仅是依靠“手工技巧”的艺术,变成了科学,宣告了科学密码时代的到来。

事实上,香农在研究保密通信的时候,从来没停止过对“信息”的探索。

在19世纪,人们就开始想方设法来传递信息,但这个“信息”到底是什么,在科学界讨论来讨论去却一直没有定论。

直到1948年秋,香农的《通讯的数学原理》开始在《贝尔系统技术杂志》上连载,关于“信息”的重重迷雾瞬间被揭开,信息论正式诞生。

香农将热力学中的“熵”完美引入信息学,提出了“信息熵”的概念,确定了信息的基本单位:比特(bit)。

如今我们在计算机和通信中广泛使用的字节(Byte)、KB、MB、GB等词就是从比特演化而来的。

在香农眼里,“信息”变成了一个几乎跟实物无异的东西,它有大小,它可以被“测量”。

他证明了“只要通信速率低于信道容量,总存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的误差概率通过信道传输。”这个彻底颠覆通信人认知的结论。

也正是因为这些理论够变态够超前,当时的人们并没有接受,可谓是饱受非议

多位著名数学家都对这篇论文给予了负面评价,他们认为,香农的理论绝对没可能发展到可用的程度。

 

一直到了19世纪70年代,随着大规模集成电路的出现,信息论发挥了巨大作用,而且深入到了信息的存储、处理、传输等几乎所有领域。

至此,香农巨人视角的理论终于成为了现实。

香农也因此被人们捧上了顶端,他在人们心里成为了上帝般的存在。

“香农对信息系统的贡献,就像字母的发明者对文学的贡献。”

“它对数字通信的奠基作用,等同于《自由大宪章》对于世界宪政的深远意义。”

贝尔实验室的通信分析研究部主任曾说,“若干年后,当人们重新回顾时,有些科学发现似乎是那个时代必然会发生的事件,但香农的发现显然不属于此类。

正当各路科学家纷纷想要去拜见一下这位神人时,香农却“失踪”了!连大型学术会议上都已找不到香农的身影!

于是,人们开始猜测,香农是不是已经。。。

 

额。。。当然不是,香农只不过是找到了他生命中的最爱,过于沉迷了而已。。。

如果你去过香农的家里(当然只是说如果),你就会发现,有一张杂耍学博士证书被摆在了最显眼的位置。

把其他科学家望尘莫及的什么富兰克林奖章、美国工业电子工程协会凯莱奖、美国全国科学研究合作奖、莱伯曼纪念奖、美国电机和电子工程协会荣誉奖章、美国技术协会哈维奖、比利时皇家科学院、荷兰皇家艺术科学院的院士证书、牛津大学等众多高等学府的荣誉博士证书、美国科学院院士证书、美国工程院院士证书等通通扔进了小黑屋。

香农曾说过,他最喜欢的事情就是杂耍:如果一生中只能做一件事,那我选择成为一名杂耍学家。

这样的意思是数学、密码学、人工智能、信息论那些都只能算是业余爱好咯。。。

只见香农的家里已经变成了儿童游乐场的样子,摆满了各种他自己设计制作的玩具:

由3个小丑同玩11个环的杂耍机器;

钟表驱动的7个球和5个棍子;

会说话的下棋机器;

杂耍器械以及智力阅读机;

用3个指头便能抓起棋子的手臂;

蜂鸣器及记录仪;

有一百个刀片的折叠刀;

装了发动机的弹簧高跷杖;

用火箭驱动的飞碟;

能猜测你心思的读心机;

。。。。。。

而香农转战杂耍界的消息一直到1985年才被公众知晓。

那一年,国际信息理论研讨会在英格兰布莱顿召开,香农时隔多年突然现身为大会致开幕词,导致台下场面一度失控,画面参考粉丝见到自己偶像时的情景。。。

 

不过,没多久,台下的人们就从欢呼慢慢变得沉默,目瞪口呆。

因为,香农说了一段致词之后,就开始他的杂耍表演了,直接拿出3个圈圈,当场扔了起来。。。

很无聊是吧,那咱们来一段杂耍!

对于杂耍,香农表示是认真的,不仅仅是沉迷于表面的玩,他想要的是彻底搞透它们,建立一套完整的理论。于是,他开始撰写《统一的杂耍场理论》。

遗憾的是,这篇作品还没有完成,香农就因阿尔兹海默症于2001年去世了,享年85岁。

也许是上帝觉得香农太聪明又太有趣,想找他去聊聊天了。

加州大学教授约翰·皮尔斯曾这样评价香农:“香农的信息论的伟大程度可以与爱因斯坦的E=mc²相提并论。

著名科普作家庞德斯通在记述香农的事迹时,引用了美国康奈尔大学的托比.伯格的话,说:“一个人建立了一个学科,提出了所有的相关推测和假设,而且证明并解答了自己提出的这些推测和设想,古往今来这种情况可谓屈指可数。

香农虽然已经辞世,但他和他的信息论永远存在于我们身边,我们的手机,我们的电脑,我们的电视,我们的时刻都离不开的网络,都离不开香农。

圣经创世纪说,在世界还是一片混沌漆黑的时候,上帝说,要有光。于是世界就有了光。

七十年前,当人们还在黑暗中摸索数字通信的时候,香农说,要有熵。于是,信息时代由此开启!(文| U学在线、微信号:uxuepai88)

(作者系独立撰稿人,本文系作者研究观点,不代表览潮网立场。)

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