Клод Шеннон - Claude Shannon


Из Википедии, свободной энциклопедии

Клод Шеннон
ClaudeShannon MFO3807.jpg
Родившийся ( 1916-04-30 )30 апреля 1916
умер 24 февраля 2001 (2001-02-24)( в возрасте 84)
Медфорд, Массачусетс , Соединенные Штаты Америки
Национальность американский
Альма матер Мичиганский университет ,
Массачусетский технологический институт
Известный
Награды Стюарт Ballantine медаль (1955)
IEEE Медаль Почета (1966)
Национальная медаль науки (1966)
Харви Prize (1972)
Claude E. Shannon Award (1972)
Гарольд Пендер Award (1978)
Джон Фриц медаль (1983)
Kyoto Prize (1985)
Национальный зал славы изобретателей (2004)
Научная карьера
поля Математика и электронная техника
учреждения Bell Labs
MIT
Институт перспективных исследований
Тезисы
Докторская советник Фрэнк Lauren Хичкок
Докторанты Дэнни Хиллис
Иван Сазерленд
Bert Sutherland

Клод Элвуд Шеннон (30 апреля 1916 - 24 февраля 2001) был американский математик , инженер - электрик , и криптограф , известный как «отец теории информации ».

Shannon известен Создав теорию информации с эпохальной статьей, математической теорией связи , что он опубликовал в 1948 г. Он, возможно, одинаково хорошо известен основывая цифровую схему теории дизайна в 1937 году, когда-как 21-летняя старый степень магистра студент в Массачусетском технологическом институте (MIT) -Он написал диссертацию демонстрирует , что электрические применения булевой алгебры можно было бы построить какое - либо логическое численное соотношение. Shannon вклад в области криптоанализа для национальной обороны во время Второй мировой войны , в том числе его фундаментальной работы по codebreaking и защищенных телекоммуникаций .

биография

Детство

Шеннон родился в Petoskey, Мичиган и вырос в Gaylord, Мичиган . Его отец, Клод, старший (1862-1934), потомок первых поселенцев Нью - Джерси , был самодельный бизнесменом, и на некоторое время, судья пробации . Мать Шеннона, Мейбл Вольф Шеннон (1890-1945), был учителем языка, а также служил в качестве руководителя Gaylord средней школы .

Большинство первых 16 лет жизни Шеннона было проведено в Gaylord, где он учился в государственной школе, окончив Gaylord средней школы в 1932 году Шеннон показал склонность к механическим и электрическим вещам. Его лучшие предметы были естественные науки и математика. Дома он построил такие устройства , как модели самолетов, радиоуправляемой модели лодки и колючей проволоки телеграфной системы в доме друга в полумиле от отеля. Подрастая, он также работал в качестве курьера для Western Union компании.

Его героем детства был Томас Эдисон , который он позже узнал , был дальним родственником. Оба Shannon и Эдисон были потомками Джон Огден (1609-1682), колониального лидера и родоначальник много выдающихся людей.

Шеннон был аполитичен и атеистом .

Логические схемы

В 1932 году Шеннон поступил в Мичиганский университет , где он был введен в работу Джорджа Буля . Он окончил в 1936 году с двумя степенями бакалавра : один в области электротехники , а другой в математике .

В 1936 годе Шеннон начал свое обучение в области электротехники в Массачусетском технологическом институте , где он работал на Ванневар Буш «s дифференциального анализатора , ранние АВМЫ . При изучении сложной СПЕЦИАЛЬНОЙ схем этого анализатора, Shannon предназначен коммутацией цепей на основе концепций Буля . В 1937 году он написал свою магистерскую степень диссертацию, символическом Анализ реле и коммутации цепей . Статья из этого тезиса была опубликована в 1938 г. В этой работе Шеннон доказал , что его схема переключения может быть использована для упрощения расположения электромеханических реле , которые были использованы затем в коммутаторах маршрутизации телефонных вызовов . Затем он расширил эту концепцию, доказывая , что эти схемы могли бы решить все проблемы , которые Булева алгебра может решить. В последней главе, он представил схемы нескольких схем, в том числе 4-битового полного сумматора.

Используя это свойство электрических переключателей для реализации логики является фундаментальной концепцией , которая лежит в основе всех электронных цифровых вычислительных машин . Работа Шеннона стала основой цифровой схемы конструкции, так как она стала широко известна в электротехническом сообществе во время и после Второй мировой войны . Теоретическая строгость работы Шеннона вытеснила специальные рекламные методы , которые господствовали ранее. Говард Гарднер назвал тезис Шеннона « возможно , самым важным, а также наиболее отметил, дипломная века.»

Шеннон получил степень доктора философии степень в Массачусетском технологическом институте в 1940 году Ванневар Буша предположила , что Шеннон должен работать над диссертацией в Spring Harbor Laboratory холодного , с тем чтобы разработать математическую формулировку для Менделя генетики . Это исследование привело к докторской диссертации Шеннона, называется алгеброй для теоретической генетики.

В 1940 году Шеннон стал Национальный научный сотрудник в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью - Джерси . В Принстоне, Шеннон имел возможность обсудить свои идеи с влиятельными учеными и математиков , таких как Герман Вейль и Джона фон Неймана , и он также имел случайные встречи с Альбертом Эйнштейном и Курта Гёделя . Шеннон свободно работал в различных дисциплинах, и эта способность , возможно, способствовала его дальнейшему развитию математической теории информации .

Wartime исследования

Shannon затем присоединился к Bell Labs работать над системами управления огнем и криптография во время Второй мировой войны , в рамках контракта с разделом D-2 (секция управления системы) из Национального исследовательского комитета обороны (NDRC).

Шеннон приписывают изобретение графиков сигнала потока , в 1942 г. Он обнаружил топологическую формулу усиления при исследовании функциональной операции аналогового компьютера.

В течение двух месяцев в начале 1943 года, Шеннон вступил в контакт с ведущим британским математиком Аланом Тьюринга . Тьюринг был размещен в Вашингтон , чтобы разделить с ВМС США криптоаналитической службы «s методы , используемые в Кодексе британского правительства и Cypher школы в Блетчли Парк сломать шифры , используемые Кригсмарине подводных лодок на севере Атлантического океана . Он также был заинтересован в шифровании речи и с этой целью провели время в Bell Labs. Шеннон и Тьюринг встретились в чаепития в кафе. Тьюринг показал Shannon его 1936 документ , который определил , что теперь известно как « Универсальная машина Тьюринга »; Это впечатление Шеннона, так как многие его идеи дополняют его собственные.

В 1945 году, когда война подходила к концу, НКРР выпускал сводку технических отчетов в качестве последнего шага до ее окончательного закрытия вниз. Внутри объем на управлении огнем, специальное эссе под названием Data Сглаживание и прогнозирование в противопожарных системах соавторства Шеннона, Ральф Биб Blackman и Хендрик Wade Боде , формально относилось к проблеме сглаживания данных в управлении огнем по аналогии с " проблема разделения сигнала от мешающих помех в системах связи «. Другими словами, он моделировал проблему с точки зрения данных и обработки сигналов и , таким образом , возвестил о пришествии информационного века .

Работа Шеннона по криптографии была еще более тесно связана с его более поздними публикациями по теории коммуникации . В конце войны он подготовил секретный меморандум Bell Telephone Labs под названием «Математическая теория криптографии» от сентября 1945 года рассекреченной версии этой статьи была опубликована в 1949 году как « Теория связи в секретных системах » в Bell Технический журнал системы . Эта статья включает в себя многие из концепций и математических формулировок , которые также появились в его математической теории коммуникации . Шеннон сказал , что его военные идеи в теории связи и криптографии развивались одновременно , и что «они были так близко друг к другу вы не могли разделить их». В сноске около начала секретного доклада о Шеннон объявил о своем намерении «развивать эти результаты ... в предстоящем меморандуме о передаче информации.»

В то время как он был в Bell Labs, Шеннон доказал , что криптографический одноразовый блокнот нерушим в своем секретном исследовании , который впоследствии был опубликован в октябре 1949 г. Он также доказал , что любая нерушимый система должна иметь по существу тех же характеристики, что и одноразового блокнот: ключ должен быть действительно случайным, так как большой , как открытый текст, никогда не использовать повторно полностью или частично, и храниться в тайне.

теория информации

В 1948 году обещанный меморандум появился как «Математическая теория связи» , статья в двух частях в вопросах июля и октября в Bell System Technical Journal . Эта работа сосредоточена на проблеме , как лучше кодировать информацию отправитель хочет передать. В этом фундаментальном труде, он использовал инструменты в теории вероятностей, разработанный Норберт Винер , которые находились в их зарождающейся стадии применяются к теории коммуникации в то время. Шеннон разработал информационную энтропию как меру неопределенности в сообщении , а по существу , изобретая поле теории информации . В 1949 году Клод Шеннон и Роберт Фано разработали систематический способ присвоения кодовых слов на основе вероятностей блоков. Этот метод, известный как кодирование Шеннона-Фано , впервые был предложен в статье 1948.

Книга, в соавторстве с Уорреном Уивер , Математической теорией связи , переиздание 1948 статьи Шеннона и популяризации ткацкой его, которая доступна для неспециалиста. Уоррен Уивер отметил, что слово «информация» в теории связи не имеет отношения к тому , что вы говорите, но к тому , что вы могли бы сказать. То есть, информация является мерой своей свободы выбора , когда один выбирает сообщение. Концепции Шеннона были также популяризировал, при условии его собственной корректуры, в Джон Робинсон Пирс «s Символы, сигналы и шум .

Основной вклад теории информации на естественном языке обработки и компьютерной лингвистики дополнительно создана в 1951 году в своей статье «Прогнозирование и Энтропия печатное английского языка», показывая верхние и нижние границы энтропии на статистике английского языка - предоставление статистической основы для анализа языка. Кроме того, он доказал , что лечение пробельного как 27 буквы алфавита фактически снижает неопределенность в письменном языке, обеспечивая четкую количественную связь между культурной практикой и вероятностным познанием.

Другая примечательная статьей , опубликованная в 1949 году , является « Теорией связи в секретных системах », рассекреченная версией его военного время работы по математической теории криптографии, в которой он доказал , что все теоретически небьющиеся шифры должны иметь то же требование, что и одноразовый блокнот. Он также приписывает введение теории дискретизации , которая связана с представляющими собой непрерывным сигналом времени от (однородного) дискретного набора образцов. Эта теория имеет важное значение в обеспечении электросвязи для перехода от аналоговых к цифровым системам передачи в 1960 - х годах и позже.

Он вернулся в MIT провести наделенное кресло в 1956 году.

Обучение в MIT

В 1956 году Шеннон поступил на факультет MIT на работу в научно - исследовательской лаборатории электроники (RLE). Он продолжал служить на факультете Массачусетского технологического института до 1978 года.

Позже жизнь

Шеннон разработал болезнь Альцгеймера и провел последние несколько лет своей жизни в доме престарелых в штате Массачусетс не обращая внимания на чудесах в цифровой революции он помог создать. Он умер в 2001 г. Он был выдержан его жена Мэри Элизабет Мур Шеннона, его сын Эндрю Мур Шеннона, его дочь Маргарита Шеннона, его сестра Кэтрин Шеннон Кей и его двух внучек. Его жена заявила в своем некрологе , что, если бы это не было для болезни Альцгеймера, «Он был бы ошеломленным» всем этим.

Хобби и изобретения

MiniVac 601 , цифровой компьютер тренер разработан Шенноном.

За пределы академических занятий Шенноном, он был заинтересован в жонглировании , Unicycling , и шахматах . Он также изобрел множество устройств, в том числе римской компьютер под названием THROBAC , жонглирование машин и пламя метания трубы . Один из его более юмористических устройств был ящик хранится на его стол под названием « Окончательный Machine », основанный на идее Марвина Мински . В противном случае безликие, коробка обладала один переключателем на его стороне. Когда выключатель был перевернутый, крышка коробки открывается и механическая рука потянулась, щелкнул выключатель, а затем втягивается внутрь коробки (аналогично: Qiyun Ускользающая Монета Cat Piggy Bank). Кроме того, он построил устройство , которое может решить кубик Рубика головоломки.

Шеннон оформил MiniVac 601 , в цифровой компьютерный тренажер для обучения деловых людей о том , как компьютеры функционировали. Он был продан Научной Corp развития , начиная с 1961 года.

Он также считается одним из изобретателей первого носимого компьютера вместе с Эдвардом О. Торп . Устройство было использовано , чтобы улучшить шансы при игре в рулетку .

Личная жизнь

Шеннон женился на Норме Levor, богатый, еврейский, левостороннюю интеллигента в январе 1940 года брак закончился разводом после того, как около года. Levor позже женился Бен Барзман .

Шеннон познакомился со своей второй женой Бетти Шенноном (урожденная Мэри Элизабет Мур) , когда она была числовые аналитиками Bell Labs. Они поженились в 1949 году Бетти помогал Клода в создании некоторых из его самых известных изобретений.

Клод и Бетти Шеннон были трое детей, Роберт Джеймс Шеннон, Эндрю Мур Шеннон, и Маргарит Шеннон, и подняли свою семью в Винчестере, штат Массачусетс . Их старший сын, Роберт Шеннон, умер в 1998 году в возрасте 45 лет .

После того, как страдает от прогрессирующего упадка в течение нескольких лет из - за болезни Альцгеймера , Shannon умер в возрасте 85 лет , 24 февраля 2001 года.

Дань

В ознаменование достижений Шеннона, были праздники его работы в 2001 году.

Есть в настоящее время шесть статуй Шеннона скульптором Евгением Daub : один в Университете штата Мичиган; один в Массачусетском технологическом институте в лаборатории информации и принятия систем ; один в Gaylord, Мичиган; один в Университете Калифорнии, Сан - Диего ; один в Bell Labs; а другой в AT & T Labs Шеннона . После распада системы Bell , части Bell Labs , которая осталась с AT & T Corporation была названа Шеннон Labs в его честь.

По словам Нила Sloane , с AT & T сотрудник , который соредакторами большую коллекцию Шеннона работ в 1993 году, в перспективе , введенной теории связи Шеннона (теперь называется теории информации ) является основой цифровой революции , и каждое устройство , содержащее микропроцессор или микроконтроллер , является концептуальное потомок публикации Шеннона в 1948 году: «. Он один из величайших людей столетия Без него, ни одна из вещей , которые мы знаем сегодня будет существовать вся цифровая революция началась с ним.» Блок Shannon назван в честь Клода Шеннона.

Ум в игре , биография Шеннон , написанная Джимми Soni и Роб Гудман, был опубликован в 2017 году.

30 апреля 2016 Шеннон был удостоен Google Doodle , чтобы отпраздновать свою жизнь на то , что бы его сотый день рождения.

Другая работа

Шеннон и его электромеханическая мыши Теси (названная в честь Тесея из греческой мифологии) , которую он пытался иметь решать лабиринт в одном из первых экспериментов в области искусственного интеллекта .

мышь Шеннона

«Теси», созданные в 1950 г., была магнитная мышь управляется с помощью электромеханической релейной схемы , что позволило ему перемещаться по лабиринту 25 квадратов. Его размеры были такие же , как и у средней мыши. Конфигурация лабиринта была гибкой и может быть изменена произвольным образом путем перестановки подвижных перегородок. Мышь предназначена для поиска по коридорам , пока не нашли цель. Пройдя через лабиринт, мышь , то можно было бы разместить в любом месте это было раньше, и из - за его предыдущего опыта он может перейти непосредственно к цели. Если поместить на незнакомой территории, он был запрограммирован на поиск , пока он не достиг известного местоположения , а затем он перейдет к цели, добавляя новые знания в свою память и обучение нового поведения. Мышь Шеннона по- видимому, был первым искусственным обучение устройство в своем роде.

Оценка Шеннона для сложности шахмат

В 1949 году Шеннон завершил документ (опубликованный в марте 1950 г. ) , который оценивает игру-дерева сложности в шахматы , что составляет примерно 10 120 . Это число в настоящее время часто упоминается как «Shannon число», и до сих пор считается сегодня как точную оценку сложности игры. Число часто упоминается как один из барьеров для решения игры в шахматы , используя исчерпывающий анализ (т.е. перебор анализа ).

компьютерная шахматная программа Шеннона

9 марта 1949 года, Шеннон представил документ под названием «Программирование компьютера для игры в шахматы.» Этот документ был представлен в Национальном институте по Конвенции радио инженеров в Нью - Йорке. Он описал , как запрограммировать компьютер , чтобы играть в шахматы на основе позиции скоринга и выбора двигаться. Он предложил основные стратегии для ограничения числа возможностей , которые будут рассмотрены в игре в шахматы. В марте 1950 года он был опубликован в Philosophical Magazine, и считается одним из первых статей , опубликованных по теме программирования компьютера для игры в шахматы, и с помощью компьютера , чтобы решить игру . Его процесс за то, что компьютер , на котором решает двигаться , чтобы сделать была минимаксная процедурой, на основе оценочной функции данной шахматной позиции. Шеннон дал грубый пример функции оценки , в котором значение черного позиции вычитали из белой позиции. Материал подсчитывали в соответствии с обычной относительной величиной шахматной фигуры (1 балл за пешки, 3 очек за рыцарь или епископ, 5 баллов за ладью и 9 баллов за ферзь). Он рассмотрел некоторые позиционные факторы, вычитая ½ точки для каждого удвоился пешки , отсталую пешку и изолированную пешку . Еще один фактор в позиционной функции оценки была мобильность , добавляя 0,1 точку для каждого юридического шага доступны. Наконец, он считал мат быть захват царя, и дал царю искусственное значение 200 пунктов. Цитирование из бумаги:

Коэффициенты .5 и .1 являются лишь грубой оценкой писателя. Кроме того, существует множество других терминов, которые должны быть включены. Формула приведена только для иллюстративных целей. Checkmate был искусственно включен здесь, давая королю большое значение 200 (что-то большее, чем максимум всех других условий будет делать).

Функция оценки явно для иллюстративных целей, как указан Шеннон. Так, например, в соответствии с функцией, пешки, которые удвоены, а также изолированы не будет иметь никакого значения, что явно нереально.

изречение Шеннона

Шеннон сформулировал версию принципа керкгоффса как „враг знает систему“. В этой форме он известен как «изречение Шеннона».

поминовение

Шеннон Столетие

Клод Шеннон Столетие

Shannon Столетие, 2016, положившая жизнь и влияние Клод Элвуд Шеннон на сотую годовщину со днем его рождения 30 апреля 1916 года он был вдохновлен частично Алан Тьюринг года . Специальная комиссия IEEE теории информации общества , включая Кристина Fragouli, Рюдигер Urbanke, Мишель Эфрос, Lav Varshney и Серхио Верду , скоординированы во всем мире события. Инициатива была объявлена в истории Группы на 2015 IEEE теории информации Workshop Иерусалимом и общества IEEE Теория информации Информационный бюллетень.

Подробный список подтвержденных событий можно ознакомиться на веб-сайте теории общества IEEE информацией.

Некоторые из запланированных мероприятий, включенных:

  • Bell Labs состоялась первая Шеннона конференция о будущем информационного века 28 апреля - 29, 2016 в Мюррей - Хилл, Нью - Джерси , чтобы отпраздновать Клода Шеннона и продолжающееся влияние его наследия на общество. Мероприятие включает в себя основные выступления от мировых светил и провидцев информационного века , который будет исследовать влияние теории информации на общество и наше цифровое будущее, неформальным воспоминаниям и ведущих технических презентаций на последующей соответствующей работы в других областях , таких как биоинформатика, экономических систем, и социальные сети. Существует также студенческий конкурс
  • Bell Labs запустила веб - выставку 30 апреля 2016 года, хронику Шеннона найма в Bell Labs (по договору NDRC с правительством США), его последующую работу там с 1942 по 1957, а также детали математического факультета. На выставке также отображаются биографии коллег и менеджеров во время его пребывания в должности, а также оригинальные версии некоторых технических меморандумов , которые впоследствии стали известными в опубликованной форме.
  • Республика Македония планирует памятную марку. USPS памятная марка предлагается, с активной петицией.
  • Документальный фильм о Клода Шеннона и о влиянии теории информации, Бит - плеер , продюсирует Sergio Верду и Mark Levinson .
  • Транс-Атлантик празднование двухсотлетия и столетию Клода Шеннона и Джордж Буля , что в настоящее время под руководством университетского колледжа Корка и Массачусетский технологический институт. Первый случай был семинаром в Корке, когда Буль встречает Шеннон, и будет продолжаться с выставками в Бостонском музее науки и на MIT музее .
  • Многие организации по всему миру проводят в соблюдении ССРДА мероприятия, в том числе Бостонского музея науки, Heinz-Nixdorf музея, Института перспективных исследований, Technische Universität Berlin, Университета Южной Австралии (UniSA), UNICAMP (Universidade Estadual де Кампинас), Университета Торонто, китайский университет Гонконга, Каирский университет, Telecom ParisTech, Национальный технический университет Афин, индийского института науки, Индийский технологический институт Бомбее Индийский технологический институт Канпур , Nanyang технологический университет Сингапура, университет штата Мэриленд, университет Иллинойс в Чикаго, Федеральная политехническая школа Лозанны, университет штата Пенсильвания (Penn State), Калифорнийский университет в Лос - Анджелесе, Массачусетский технологический институт, Чунцин университета почт и телекоммуникаций и университет штата Иллинойс в Урбана-Шампань.
  • Серия тайников , посвященная работе Клода Шеннона, будет развернут в Мюнхене, Германия. Первый кэш уже размещены.
  • Логотип, который появляется на этой странице, была Crowdsourced на Crowdspring.
  • Презентация Math Encounters от 4 мая 2016 года в Национальном музее математики в Нью - Йорке под названием Saving Face: Информация Уловка для любви и жизни , сосредоточена на работе Шеннона в теории информации . Видеозапись и другие материалы доступны.

Награды и почести список

Claude E. Shannon Award была учреждена в его честь; он также был его первым получателем, в 1972 году.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Claude E. Shannon: Математическая теория связи , Bell System Technical Journal, Vol. 27, стр. 379-423, 623-656, 1948. [1]
  • Claude E. Shannon и Уоррен Уивер: Математическая теория связи. Университет Иллинойса Пресс, Урбана, Иллинойс, 1949. ISBN  0-252-72548-4
  • Rethnakaran Pulikkoonattu - Eric W. Weisstein: MathWorld биография Шеннон, Клод Элвуд (1916-2001) [2]
  • Claude E. Shannon: Программирование компьютера для игры в шахматы , Philosophical Magazine, Ser.7, Vol. 41, № 314, март 1950 г. (доступен на сайт под внешними ссылками ниже)
  • Дэвид Леви: Компьютер трюкачество: Элементы Интеллектуальные игры Дизайн , Саймон и Шустер, 1983. ISBN  0-671-49532-1
  • Минделл, David A., "Finest Hour Automation,: Bell Labs и автоматический контроль во время Второй мировой войны", IEEE системы управления, декабрь 1995, стр 72-80..
  • Дэвид Минделл, Жером Segal, Слава Gerovitch, «От инженерных коммуникаций в связи науки: кибернетика и теория информации в Соединенных Штатах, Франции и Советского Союза» в Уокер, Марк, (ред.) Науки и идеологии: сравнительный исторический , Routledge, Лондон, 2003, стр. 66-95.
  • Poundstone, Уильям, Формула фортуны , Hill & Wang, 2005, ISBN  978-0-8090-4599-0
  • Gleick, Джеймс , Информация: История, теория, Flood , Пантеон, 2011, ISBN  978-0-375-42372-7
  • Джимми Soni и Rob Goodman, ум в Play: Как Клод Шеннон придуманного Информационную Эпоху , Саймон и Шустер, 2017, ISBN  978-1476766683
  • Nahin, Пол Дж, логик и инженер: Как Джордж Буль и Клод Шеннон Создать информационный век , Princeton University Press, 2013, ISBN  978-0691151007

внешняя ссылка