Ποιος είναι ο Claude Shannon και γιατί είναι διάσημος; Η θεωρία της πληροφορίας του K. Shannon Η θεωρία του Shannon εν συντομία

Ο Claude Ellwood Shannon ήταν βραβευμένος Αμερικανός μαθηματικός, ηλεκτρονικός μηχανικός και κρυπτογράφος, γνωστός ως ο δημιουργός της θεωρίας της πληροφορίας.

Ήταν ο ήρωάς μας που κάποτε πρότεινε τη χρήση της έννοιας του "bit", γνωστή σε όλους σήμερα, ως ισοδύναμο της μικρότερης μονάδας πληροφοριών.

Ο Shannon έγινε διάσημος ως ο άνθρωπος που γέννησε τη θεωρία της πληροφορίας σε ένα έγγραφο ορόσημο που δημοσίευσε το 1948. Επιπλέον, του πιστώνεται επίσης η ιδέα της δημιουργίας των ψηφιακών υπολογιστών και των ψηφιακών τεχνολογιών γενικότερα, το 1937, όταν ο Shannon ήταν 21χρονος φοιτητής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης που εργαζόταν για το μεταπτυχιακό του. - στη συνέχεια έγραψε μια διατριβή στην οποία απέδειξε ότι η χρήση άλγεβρων Boole στον τομέα της ηλεκτρονικής μπορούσε να κατασκευάσει και να λύσει οποιοδήποτε λογικό, αριθμητικό

διαβιβάσεις. Ένα άρθρο βασισμένο στη διατριβή του χάρισε ένα βραβείο από το Αμερικανικό Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων Μηχανικών το 1940.

Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Shannon συνέβαλε σημαντικά στον τομέα της κρυπτανάλυσης, ενώ εργαζόταν για την εθνική άμυνα, συμπεριλαμβανομένου του θεμελιώδους έργου του για την παραβίαση κωδικών και τη διασφάλιση ασφαλών τηλεπικοινωνιών.

Η Shannon γεννήθηκε στις 30 Απριλίου 1916 στο Petoskey του Michigan και μεγάλωσε στο κοντινό Gaylord του Michigan. Ο πατέρας του ήταν ένας από αυτούς τους αυτοδημιούργητους άντρες. Γόνος πρώτων εποίκων του Νιου Τζέρσεϊ, ήταν επιχειρηματίας και δικαστής. Η μητέρα του Claude δίδασκε αγγλικά και για κάποιο διάστημα ήταν επικεφαλής του

Δημοτικό Σχολείο Gaylord. Ο Shannon πέρασε τα περισσότερα από τα πρώτα 16 χρόνια της ζωής του στο Gaylord και αποφοίτησε από το τοπικό σχολείο το 1932. Από την παιδική του ηλικία, ενδιαφερόταν να σχεδιάζει μηχανικά και ηλεκτρολογικά μοντέλα. Τα αγαπημένα του μαθήματα ήταν οι επιστήμες και τα μαθηματικά, και στον ελεύθερο χρόνο του στο σπίτι, κατασκεύαζε μοντέλα αεροπλάνων, ένα ραδιοελεγχόμενο μοντέλο σκάφους, ακόμη και έναν ασύρματο τηλέγραφο που τον συνέδεε με το σπίτι ενός φίλου που ζούσε μισό μίλι από τους Shannons. .

Ως έφηβος, ο Claude εργάστηκε με μερική απασχόληση ως courier για τη Western Union. Ο παιδικός του ήρωας ήταν ο Τόμας Έντισον, ο οποίος, όπως αποδείχθηκε αργότερα, ήταν και μακρινός συγγενής του. Ήταν και οι δύο απόγονοι

ami John Ogden, αποικιακός ηγέτης του 17ου αιώνα και πρόγονος πολλών επιφανών ανθρώπων. Αυτό που δεν ενδιέφερε τη Σάνον ήταν η πολιτική. Επιπλέον, ήταν άθεος.

Το 1932, ο Claude έγινε φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, όπου ένα από τα μαθήματα τον μύησε στις περιπλοκές της άλγεβρας Boole. Αφού αποφοίτησε το 1936 με δύο πτυχία, στα μαθηματικά και την ηλεκτρολογία, συνέχισε τις σπουδές του στο MIT, όπου εργάστηκε σε έναν από τους πρώτους αναλογικούς υπολογιστές, τον διαφορικό αναλυτή Vannevar Bush - ήταν τότε που συνειδητοποίησε ότι οι έννοιες του Boolean άλγεβρα θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε πιο χρήσιμο. Η διατριβή του Shannon για το βαθμό m

η μεταπτυχιακή εργασία είχε τίτλο «Συμβολική Ανάλυση Ρελέ και Διακοπτών» και θεωρείται από τους ειδικούς ως μια από τις σημαντικότερες μεταπτυχιακές εργασίες του 20ου αιώνα.

Την άνοιξη του 1940, ο Shannon έλαβε το διδακτορικό του στα μαθηματικά από το MIT με μια διατριβή με θέμα "Algebra for Theoretical Genetics" και για τα επόμενα 19 χρόνια, από το 1941 έως το 1956, δίδαξε στο Πανεπιστήμιο του Michigan και εργάστηκε στα Bell Labs. όπου το ενδιαφέρον του πυροδότησε τα συστήματα πυροπροστασίας.και η κρυπτογραφία (αυτό έκανε κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο).

Στο Bell Labs, ο Shannon γνώρισε τη μελλοντική του σύζυγο, Betty Shannon, η οποία εργάστηκε στην αριθμητική ανάλυση. Παντρεύτηκαν το 1949. Το 1956, η Shannon επέστρεψε στο MIT,

όπου του προσφέρθηκε μια καρέκλα και εργάστηκε εκεί για 22 χρόνια.

Τα χόμπι του περιελάμβαναν ταχυδακτυλουργία, ιππασία μονόκυκλου και σκάκι. Εφηύρε μια ποικιλία από διασκεδαστικά gadget, συμπεριλαμβανομένων των ιπτάμενων δίσκων που κινούνται με πυραύλους, μιας μηχανοκίνητης ακρίδας και ενός σωλήνα που εκπέμπει φωτιά για μια έκθεση επιστήμης. Θεωρείται επίσης, μαζί με τον Edward O. Thorp, ως τον εφευρέτη του πρώτου φορητού υπολογιστή - χρησιμοποίησαν αυτή τη συσκευή για να βελτιώσουν τις πιθανότητες να κερδίσουν στη ρουλέτα και οι επιδρομές τους στο Λας Βέγκας ήταν πολύ επιτυχημένες.

Ο Σάνον πέρασε τα τελευταία του χρόνια σε οίκο ευγηρίας, πάσχοντας από τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Πέθανε στις 24 Φεβρουαρίου 2001.

Anatoly Ushakov, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Prof. τμήμα συστημάτων ελέγχου και πληροφορικής, Πανεπιστήμιο ITMO

Πολλές γενιές τεχνικών ειδικών του δεύτερου μισού του 20ου αιώνα, ακόμη και εκείνες που ήταν αρκετά μακριά από τη θεωρία του αυτόματου ελέγχου και της κυβερνητικής, έχοντας εγκαταλείψει τα τείχη των πανεπιστημίων, θυμήθηκαν για το υπόλοιπο της ζωής τους τα ονόματα των επιστημονικών και τεχνικά επιτεύγματα: συναρτήσεις Lyapunov, διεργασίες Markov, συχνότητα και κριτήριο Nyquist, διαδικασία Wiener, φίλτρο Kalman. Μεταξύ αυτών των επιτευγμάτων, τα θεωρήματα του Shannon παίρνουν υπερηφάνεια. Το 2016 συμπληρώνονται εκατό χρόνια από τη γέννηση του συγγραφέα τους, επιστήμονα και μηχανικού Claude Shannon.

«Όποιος κατέχει τις πληροφορίες, κατέχει τον κόσμο»

W. Churchill

Ρύζι. 1. Claude Shannon (1916–2001)

Ο Claude Elwood Shannon (Εικ. 1) γεννήθηκε στις 30 Απριλίου 1916 στην πόλη Petocki, που βρίσκεται στις όχθες της λίμνης Michigan, Michigan (ΗΠΑ), στην οικογένεια ενός δικηγόρου και καθηγητή ξένων γλωσσών. Η μεγαλύτερη αδελφή του Κάθριν ενδιαφέρθηκε για τα μαθηματικά και τελικά έγινε καθηγήτρια και ο πατέρας του Σάνον συνδύασε τη δουλειά του ως δικηγόρος με το ραδιόφωνο ερασιτεχνών. Ένας μακρινός συγγενής του μελλοντικού μηχανικού ήταν ο παγκοσμίου φήμης εφευρέτης Thomas Edison, ο οποίος είχε 1093 διπλώματα ευρεσιτεχνίας.

Η Shannon αποφοίτησε από το γενικό γυμνάσιο το 1932 σε ηλικία δεκαέξι ετών, ενώ έλαβε πρόσθετη εκπαίδευση στο σπίτι. Ο πατέρας του του αγόρασε κατασκευές και ερασιτεχνικά ραδιόφωνα και συνέβαλε με κάθε δυνατό τρόπο στην τεχνική δημιουργικότητα του γιου του και η αδερφή του τον έβαλε σε προχωρημένες σπουδές μαθηματικών. Η Shannon ερωτεύτηκε και τους δύο κόσμους - τη μηχανική και τα μαθηματικά.

Το 1932, ο Shannon εισήλθε στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, από το οποίο αποφοίτησε το 1936, λαμβάνοντας πτυχίο με διπλή κατεύθυνση στα μαθηματικά και την ηλεκτρική μηχανική. Κατά τη διάρκεια των σπουδών του, βρήκε στη βιβλιοθήκη του πανεπιστημίου δύο έργα του George Boole - "Mathematical Analysis of Logic" και "Logical Calculus", γραμμένα το 1847 και το 1848, αντίστοιχα. Ο Shannon τα μελέτησε προσεκτικά και αυτό, προφανώς, καθόρισε τα μελλοντικά επιστημονικά του ενδιαφέροντα.

Μετά την αποφοίτησή του, ο Claude Shannon πήρε δουλειά στο Εργαστήριο Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) ως βοηθός ερευνητής, όπου εργάστηκε για την αναβάθμιση του διαφορικού αναλυτή του Vannevar Bush, αντιπροέδρου του MIT, ενός αναλογικού «υπολογιστή». Από εκείνη τη στιγμή, ο Vannevar Bush έγινε ο επιστημονικός μέντορας του Claude Shannon. Κατά τη μελέτη του πολύπλοκου, εξαιρετικά εξειδικευμένου ρελέ και κυκλώματος μεταγωγής της συσκευής ελέγχου διαφορικού αναλυτή, ο Shannon συνειδητοποίησε ότι οι ιδέες του George Boole θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν καλά σε αυτόν τον τομέα.

Στα τέλη του 1936, ο Shannon μπήκε στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα και ήδη το 1937 έγραψε την περίληψη της διατριβής του για μεταπτυχιακό και, στη βάση του, ετοίμασε το άρθρο "Συμβολική Ανάλυση Ρελέ και Κυκλωμάτων Εναλλαγής", το οποίο δημοσιεύτηκε στο 1938 στην έκδοση του Αμερικανικού Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων Μηχανικών (AIEE). Αυτή η εργασία τράβηξε την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας ηλεκτρολόγων μηχανικών και το 1939 η Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών απένειμε στη Shannon το βραβείο Alfred Nobel γι' αυτό.

Έχοντας ακόμη υπερασπιστεί τη διατριβή του, ο Shannon, κατόπιν συμβουλής του Μπους, αποφάσισε να εργαστεί για διδακτορικό στα μαθηματικά στο MIT, σχετικά με προβλήματα στη γενετική. Σύμφωνα με τον Bush, η γενετική θα μπορούσε να είναι μια επιτυχημένη προβληματική περιοχή για την εφαρμογή της γνώσης του Shannon. Η διδακτορική διατριβή του Shannon, με τίτλο «Algebra for Theoretical Genetics», ολοκληρώθηκε την άνοιξη του 1940 και ήταν αφιερωμένη στα προβλήματα της γονιδιακής συνδυαστικής. Ο Shannon έλαβε το διδακτορικό του στα μαθηματικά και ταυτόχρονα υπερασπίστηκε τη διατριβή του με θέμα «Συμβολική ανάλυση των ηλεκτρονόμων και των κυκλωμάτων μεταγωγής», καθιστώντας μεταπτυχιακός στην Ηλεκτρολογία.

Η διδακτορική διατριβή του Shannon δεν έλαβε μεγάλη υποστήριξη από γενετιστές και για το λόγο αυτό δεν δημοσιεύτηκε ποτέ. Ωστόσο, η μεταπτυχιακή εργασία αποδείχθηκε μια σημαντική ανακάλυψη στη μεταγωγή και την ψηφιακή τεχνολογία. Το τελευταίο κεφάλαιο της διατριβής έδωσε πολλά παραδείγματα της επιτυχούς εφαρμογής του λογικού λογισμού που ανέπτυξε ο Shannon στην ανάλυση και σύνθεση συγκεκριμένων κυκλωμάτων ρελέ και μεταγωγής: κυκλώματα επιλογής, κλειδαριά με ηλεκτρικό μυστικό, δυαδικοί αθροιστές. Όλα αυτά καταδεικνύουν ξεκάθαρα την επιστημονική ανακάλυψη που πέτυχε ο Shannon και τα τεράστια πρακτικά οφέλη του φορμαλισμού του λογικού λογισμού. Έτσι γεννήθηκε η ψηφιακή λογική.

Ρύζι. 2. Claude Shannon στα Bell Labs (μέσα της δεκαετίας του 1940)

Την άνοιξη του 1941, ο Claude Shannon έγινε υπάλληλος του τμήματος μαθηματικών του ερευνητικού κέντρου Bell Laboratories (Εικ. 2). Λίγα λόγια πρέπει να πούμε για την ατμόσφαιρα στην οποία βρέθηκε ο 25χρονος Claude Shannon - δημιουργήθηκε από τους Harry Nyquist, Henrik Bode, Ralph Hartley, John Tukey και άλλους υπαλλήλους Bell Laboratories. Όλοι είχαν ήδη ορισμένα αποτελέσματα στην ανάπτυξη της θεωρίας της πληροφορίας, την οποία ο Shannon θα ανέπτυξε τελικά στο επίπεδο της μεγάλης επιστήμης.

Εκείνη την εποχή, ο πόλεμος ήταν ήδη σε εξέλιξη στην Ευρώπη και η Σάνον διεξήγαγε έρευνα που χρηματοδοτούνταν ευρέως από την κυβέρνηση των ΗΠΑ. Η δουλειά που έκανε ο Shannon στα Bell Laboratories σχετιζόταν με την κρυπτογραφία, η οποία τον οδήγησε να εργαστεί στη μαθηματική θεωρία της κρυπτογραφίας και τελικά του επέτρεψε να αναλύσει κρυπτογραφημένα κείμενα χρησιμοποιώντας μεθόδους θεωρητικής πληροφορίας (Εικόνα 3).

Το 1945, ο Shannon ολοκλήρωσε μια μεγάλη μυστική επιστημονική έκθεση με θέμα «Θεωρία Επικοινωνίας των Συστημάτων Απόρρητου».

Ρύζι. 3. Στο μηχάνημα κρυπτογράφησης

Εκείνη την εποχή, ο Claude Shannon ήταν ήδη κοντά στο να μιλήσει στην επιστημονική κοινότητα με νέες βασικές έννοιες στη θεωρία της πληροφορίας. Και το 1948 δημοσίευσε το έργο-ορόσημο «Μαθηματική Θεωρία των Επικοινωνιών». Η μαθηματική θεωρία επικοινωνίας του Shannon έλαβε μια δομή τριών συστατικών, αποτελούμενη από μια πηγή πληροφοριών, έναν δέκτη πληροφοριών και ένα «μέσο μεταφοράς» - ένα κανάλι επικοινωνίας που χαρακτηρίζεται από απόδοση και ικανότητα παραμόρφωσης πληροφοριών κατά τη μετάδοση. Προέκυψε ένα συγκεκριμένο φάσμα προβλημάτων: πώς να ποσοτικοποιηθεί η πληροφορία, πώς να συσκευαστεί αποτελεσματικά, πώς να εκτιμηθεί η επιτρεπόμενη ταχύτητα εξόδου πληροφοριών από μια πηγή σε ένα κανάλι επικοινωνίας με σταθερό εύρος ζώνης, προκειμένου να εξασφαλιστεί η μετάδοση πληροφοριών χωρίς σφάλματα και , τέλος, πώς να λύσετε το τελευταίο πρόβλημα με την παρουσία παρεμβολών στις συνδέσεις καναλιών; Ο Claude Shannon έδωσε στην ανθρωπότητα ολοκληρωμένες απαντήσεις σε όλα αυτά τα ερωτήματα με τα θεωρήματά του.

Πρέπει να πούμε ότι οι συνάδελφοί του στο «μαγαζί» βοήθησαν τον Shannon με την ορολογία. Έτσι, ο όρος για την ελάχιστη μονάδα ποσότητας πληροφοριών - "bit" - προτάθηκε από τον John Tukey και ο όρος για την εκτίμηση της μέσης ποσότητας πληροφοριών ανά σύμβολο της πηγής - "εντροπία" - John von Neumann. Ο Claude Shannon παρουσίασε το βασικό του έργο με τη μορφή είκοσι τριών θεωρημάτων. Δεν είναι όλα τα θεωρήματα ισοδύναμα, μερικά από αυτά είναι βοηθητικού χαρακτήρα ή είναι αφιερωμένα σε ειδικές περιπτώσεις θεωρίας πληροφοριών και μετάδοσής της μέσω διακριτών και συνεχών καναλιών επικοινωνίας, αλλά έξι θεωρήματα είναι εννοιολογικά και αποτελούν το πλαίσιο της οικοδόμησης της θεωρίας πληροφοριών που δημιουργήθηκε από Κλοντ Σάνον.

1. Το πρώτο από αυτά τα έξι θεωρήματα σχετίζεται με την ποσοτική αξιολόγηση της πληροφορίας που δημιουργείται από μια πηγή πληροφοριών, στο πλαίσιο μιας στοχαστικής προσέγγισης που βασίζεται σε ένα μέτρο με τη μορφή εντροπίας που δείχνει τις ιδιότητές της.
2. Το δεύτερο θεώρημα είναι αφιερωμένο στο πρόβλημα της ορθολογικής συσκευασίας των συμβόλων που δημιουργούνται από μια πηγή κατά την κύρια κωδικοποίησή τους. Αφορμή για μια αποτελεσματική διαδικασία κωδικοποίησης και την ανάγκη εισαγωγής ενός «κωδικοποιητή πηγής» στη δομή του συστήματος μετάδοσης πληροφοριών.
3. Το τρίτο θεώρημα αφορά το πρόβλημα της αντιστοίχισης της ροής πληροφοριών από την πηγή πληροφοριών με τη χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας απουσία παρεμβολών, το οποίο εγγυάται την απουσία παραμόρφωσης των πληροφοριών κατά τη μετάδοση.
4. Το τέταρτο θεώρημα λύνει το ίδιο πρόβλημα με το προηγούμενο, αλλά με την παρουσία παρεμβολής στο δυαδικό κανάλι επικοινωνίας, τα αποτελέσματα της οποίας στο μεταδιδόμενο κωδικό μήνυμα συμβάλλουν στην πιθανότητα παραμόρφωσης ενός αυθαίρετου bit κώδικα. Το θεώρημα περιέχει μια συνθήκη επιβράδυνσης μετάδοσης που εγγυάται μια δεδομένη πιθανότητα παράδοσης χωρίς σφάλματα του κωδικού μηνύματος στον παραλήπτη. Αυτό το θεώρημα είναι η μεθοδολογική βάση της κωδικοποίησης προστασίας από θόρυβο, η οποία οδήγησε στην ανάγκη εισαγωγής ενός «κωδικοποιητή καναλιού» στη δομή του συστήματος μετάδοσης.
5. Το πέμπτο θεώρημα είναι αφιερωμένο στην εκτίμηση της χωρητικότητας ενός διαύλου συνεχούς επικοινωνίας, που χαρακτηρίζεται από ένα ορισμένο εύρος ζώνης συχνότητας και δεδομένες δυνάμεις του χρήσιμου σήματος και του σήματος παρεμβολής στο κανάλι επικοινωνίας. Το θεώρημα ορίζει το λεγόμενο όριο Shannon.
6. Το τελευταίο από τα θεωρήματα, που ονομάζεται θεώρημα Nyquist-Shannon-Kotelnikov, είναι αφιερωμένο στο πρόβλημα της ανακατασκευής χωρίς σφάλματα ενός συνεχούς σήματος από τα χρονικά διακριτά δείγματά του, το οποίο μας επιτρέπει να διατυπώσουμε μια απαίτηση για την τιμή του διακριτού χρόνου. διάστημα, που καθορίζεται από το πλάτος του φάσματος συχνοτήτων του συνεχούς σήματος και για να σχηματίσει συναρτήσεις βάσης που ονομάζονται συναρτήσεις αναφοράς.

Θα πρέπει να ειπωθεί ότι αρχικά πολλοί μαθηματικοί σε όλο τον κόσμο είχαν αμφιβολίες σχετικά με την τεκμηριωμένη βάση αυτών των θεωρημάτων. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, η επιστημονική κοινότητα πείστηκε για την ορθότητα όλων των αξιωμάτων, βρίσκοντας μαθηματική επιβεβαίωση για αυτά. Στη χώρα μας, ο A.Ya. Khinchin αφιέρωσε τις προσπάθειές του σε αυτό το θέμα. και Kolmogorov A.N. .

Το 1956, ο διάσημος Claude Shannon άφησε τα Bell Laboratories χωρίς να διακόψει τους δεσμούς του και έγινε τακτικός καθηγητής σε δύο σχολές στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης: τα μαθηματικά και την ηλεκτρική μηχανική.

Ρύζι. 4. Ο Λαβύρινθος του Σάνον

Ο Claude Shannon είχε πάντα πολλά ενδιαφέροντα εντελώς άσχετα με τις επαγγελματικές του δραστηριότητες. Το εξαιρετικό μηχανικό ταλέντο του Shannon εκδηλώθηκε με τη δημιουργία όλων των ειδών μηχανών και μηχανισμών, συμπεριλαμβανομένου του μηχανικού ποντικιού Θησέα, που λύνει ένα πρόβλημα λαβύρινθου (Εικ. 4), ενός υπολογιστή με λειτουργίες σε ρωμαϊκούς αριθμούς, καθώς και υπολογιστών και προγραμμάτων για παιχνίδι σκάκι.

Το 1966, σε ηλικία 50 ετών, ο Claude Shannon αποσύρθηκε από τη διδασκαλία και αφοσιώθηκε σχεδόν εξ ολοκλήρου στα χόμπι του. Δημιουργεί ένα μονόκυκλο με δύο σέλες, ένα πτυσσόμενο μαχαίρι με εκατό λεπίδες, ρομπότ που λύνουν έναν κύβο του Ρούμπικ και ένα ρομπότ που κάνει ταχυδακτυλουργικά μπάλες. Επιπλέον, ο ίδιος ο Shannon συνεχίζει να ακονίζει τις ταχυδακτυλουργικές του ικανότητες, ανεβάζοντας τον αριθμό των μπάλων σε τέσσερις (Εικ. 5). Μάρτυρες της νιότης του στα Bell Laboratories θυμήθηκαν πώς περνούσε στους διαδρόμους της εταιρείας με ένα μονόκυκλο, ενώ έκανε ζογκλέρ με μπάλες.

Ρύζι. 5. Claude Shannon - ζογκλέρ

Δυστυχώς, ο Claude Shannon δεν είχε στενές επαφές με Σοβιετικούς επιστήμονες. Παρ' όλα αυτά, κατάφερε να επισκεφθεί την ΕΣΣΔ το 1965 μετά από πρόσκληση της Επιστημονικής και Τεχνικής Εταιρείας Ραδιομηχανικών, Ηλεκτρονικών και Επικοινωνιών (NTORES) με το όνομα A.S. Πόποβα. Ένας από τους εμπνευστές αυτής της πρόσκλησης ήταν ο πολλαπλός παγκόσμιος πρωταθλητής στο σκάκι Mikhail Botvinnik, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, καθηγητής, ο οποίος ήταν επίσης ηλεκτρολόγος μηχανικός και ενδιαφερόταν για τον προγραμματισμό του σκακιού. Πραγματοποιήθηκε μια ζωηρή συζήτηση μεταξύ του Mikhail Botvinnik και του Claude Shannon σχετικά με τα προβλήματα της μηχανογράφησης της τέχνης του σκακιού. Οι συμμετέχοντες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αυτό ήταν πολύ ενδιαφέρον για τον προγραμματισμό και απρόοπτο για το σκάκι. Μετά τη συζήτηση, ο Shannon ζήτησε από τον Botvinnik να παίξει σκάκι μαζί του και κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού είχε ακόμη και ένα ελαφρύ πλεονέκτημα (πύργος για έναν ιππότη και ένα πιόνι), αλλά και πάλι έχασε στην 42η κίνηση.

Τα τελευταία χρόνια της ζωής του, ο Claude Shannon ήταν βαριά άρρωστος. Πέθανε τον Φεβρουάριο του 2001 σε γηροκομείο της Μασαχουσέτης από τη νόσο Αλτσχάιμερ σε ηλικία 85 ετών.

Ο Claude Shannon άφησε μια πλούσια εφαρμοσμένη και φιλοσοφική κληρονομιά. Δημιούργησε μια γενική θεωρία διακριτών αυτοματισμών και συσκευών τεχνολογίας υπολογιστών, μια τεχνολογία για την αποτελεσματική χρήση των δυνατοτήτων του μέσου καναλιού. Όλοι οι σύγχρονοι αρχειοθέτες που χρησιμοποιούνται στον κόσμο των υπολογιστών βασίζονται στο αποτελεσματικό θεώρημα κωδικοποίησης του Shannon. Η βάση της φιλοσοφικής του κληρονομιάς αποτελείται από δύο ιδέες. Πρώτον: ο στόχος κάθε διαχείρισης θα πρέπει να είναι η μείωση της εντροπίας ως μέτρο αβεβαιότητας και αταξίας στο περιβάλλον του συστήματος. Η διαχείριση που δεν λύνει αυτό το πρόβλημα είναι περιττή, δηλαδή περιττή. Το δεύτερο είναι ότι τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο είναι, κατά κάποιο τρόπο, ένα «κανάλι επικοινωνίας». Το κανάλι επικοινωνίας είναι ένα άτομο, μια ομάδα, ένα ολόκληρο λειτουργικό περιβάλλον, η βιομηχανία, μια δομή μεταφορών και η χώρα στο σύνολό της. Και αν δεν συντονίζετε τεχνικές, ενημερωτικές, ανθρωπιστικές, κυβερνητικές λύσεις με την ικανότητα του περιβάλλοντος καναλιού για το οποίο έχουν σχεδιαστεί, τότε μην περιμένετε καλά αποτελέσματα.

Σε επαφή με

Βιβλιογραφία

1. Shannon C. E. A Mathematical Theory of Communication. Bell Systems Technical Journal. Ιούλιος και Οκτ. 1948 // Claude Elwood Shannon. Συλλεγμένα χαρτιά. Ν.Υ., 1993. Σ. 8-111.
2. Shannon C. E. Επικοινωνία παρουσία θορύβου. Proc.IRE. 1949. V. 37. Αρ. 10.
3. Shannon C. E. Communication Theory of Secrecy Systems. Bell Systems Technical Journal. Ιούλιος και Οκτ. 1948 // Claude Elwood Shannon. Συλλεγμένα χαρτιά. Ν.Υ., 1993. Σ. 112-195.
4. Αυτόματες μηχανές. Συλλογή άρθρων εκδ. K. E. Shannon, J. McCarthy / Μτφρ. από τα Αγγλικά Μ.: Από-μέσα. αναμμένο. 1956.
5. Robert M. Fano Μετάδοση πληροφοριών: Μια στατιστική θεωρία της επικοινωνίας. Εκδόθηκε από κοινού από τις M.I.T., PRESS και JOHN WILEY & SONS, INC. Νέα Υόρκη, Λονδίνο. 1961.
6. www. έρευνα.att. com/~njas/doc/ces5.html.
7. Kolmogorov A. N. Πρόλογος // Εργασίες για τη θεωρία της πληροφορίας και την κυβερνητική / K. Shannon; λωρίδα από τα Αγγλικά κάτω από. εκδ. R.L. Dobrushina και O.B. Λουπάνοβα; πρόλογος A. N. Kolmogorov. Μ., 1963.
8. Levin V.I.K.E. Shannon και σύγχρονη επιστήμη // Δελτίο TSTU. 2008. Τόμος 14. Νο 3.
9. Viner N. Ya. – μαθηματικός / Μετάφρ. από τα Αγγλικά Μ.: Επιστήμη. 1964.
10. Khinchin A. Ya. Σχετικά με τα κύρια θεωρήματα της θεωρίας της πληροφορίας. UMN 11:1 (67) 1956.
11. Kolmogorov A. N. Θεωρία μετάδοσης πληροφοριών. // Συνεδρία της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ για επιστημονικά προβλήματα αυτοματισμού παραγωγής. 15–20 Οκτωβρίου 1956 Ολομέλεια. Μ.: Εκδοτικός Οίκος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, 1957.
12. Kolmogorov A. N. Θεωρία πληροφοριών και θεωρία αλγορίθμων. Μ.: Nauka, 1987.

Ο Claude Ellwood Shannon ήταν ένας διάσημος Αμερικανός μηχανικός και μαθηματικός. Τα έργα του συνδυάζουν τη σύνδεση μαθηματικών ιδεών με την ανάλυση μιας πολύ περίπλοκης διαδικασίας τεχνικής υλοποίησής τους. Ο Claude Shannon είναι διάσημος κυρίως για την ανάπτυξη της θεωρίας της πληροφορίας, η οποία χρησιμεύει ως βάση για σύγχρονα συστήματα επικοινωνίας υψηλής τεχνολογίας. Ο Shannon συνέβαλε τεράστια σε μια σειρά από επιστήμες που περιλαμβάνονται στην έννοια της «κυβερνητικής» - δημιούργησε τη θεωρία των πιθανοτήτων των κυκλωμάτων, τη θεωρία των αυτομάτων και των συστημάτων ελέγχου.

Claude Shannon - η δημιουργία μιας ιδιοφυΐας μηχανικής

Ο Claude Shannon γεννήθηκε το 1916 στο Gaylord του Michigan των ΗΠΑ. Οι τεχνικές δομές, καθώς και η γενικότητα των μαθηματικών διαδικασιών, τον ενδιέφεραν από νωρίς. Όλο τον ελεύθερο χρόνο του, έλυνε μαθηματικά προβλήματα και ασχολιόταν με ραδιοκατασκευαστές και δέκτες ανιχνευτών.

Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι ως φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, η Shannon διπλή ειδίκευση στα μαθηματικά και την ηλεκτρική μηχανική. Χάρη στο υψηλό επίπεδο εκπαίδευσης και την ποικιλία των ενδιαφερόντων του, η πρώτη τεράστια επιτυχία του Shannon ήρθε ενώ σπούδαζε ως μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης. Τότε μπόρεσε να αποδείξει ότι η λειτουργία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων των ρελέ και των διακοπτών μπορεί να αναπαρασταθεί μέσω της άλγεβρας. Για αυτή τη μεγαλύτερη ανακάλυψη, ο Claude Shannon τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ. Εξήγησε τον λόγο της εκπληκτικής του επιτυχίας αρκετά συγκρατημένα: «Απλώς κανείς πριν από εμένα δεν σπούδασε μαθηματικά και ηλεκτρολόγος μηχανικός ταυτόχρονα».

Shannon και κρυπτογραφία

Το 1941, ο Shannon έγινε υπάλληλος των Bell Laboratories, όπου το κύριο καθήκον του ήταν η ανάπτυξη πολύπλοκων κρυπτογραφικών συστημάτων. Αυτή η εργασία του επέτρεψε να δημιουργήσει μεθόδους κωδικοποίησης με δυνατότητες διόρθωσης σφαλμάτων.

Ο Claude Shannon ήταν ο πρώτος που προσέγγισε τη μελέτη της κρυπτογραφίας από επιστημονική άποψη, δημοσιεύοντας μια εργασία το 1949 με τίτλο «The Theory of Communications in Secret Systems». Αυτό το άρθρο αποτελούνταν από τρεις ενότητες. Η πρώτη ενότητα περιείχε τις βασικές μαθηματικές δομές των μυστικών συστημάτων, η δεύτερη αποκάλυψε τα προβλήματα της «θεωρητικής μυστικότητας» και η τρίτη κάλυπτε την έννοια της «πρακτικής μυστικότητας». Έτσι, το κύριο πλεονέκτημα του Shannon στην κρυπτογραφία ήταν μια λεπτομερής μελέτη της έννοιας της απόλυτης μυστικότητας των συστημάτων, στην οποία απέδειξε το γεγονός της ύπαρξης και τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την ύπαρξη απολύτως ισχυρών, άθραυστη κρυπτογράφηση.

Ο Claude Shannon ήταν ο πρώτος που διατύπωσε τις θεωρητικές βάσεις της κρυπτογραφίας και αποκάλυψε την ουσία πολλών εννοιών, χωρίς τις οποίες η κρυπτογραφία ως επιστήμη δεν θα υπήρχε.

Ιδρυτής της επιστήμης των υπολογιστών

Σε κάποιο σημείο της καριέρας του, ο Claude Shannon έθεσε στον εαυτό του καθήκον να βελτιώσει τη μετάδοση πληροφοριών μέσω τηλεφωνικών και τηλεγραφικών καναλιών, τα οποία επηρεάζονται από τον ηλεκτρικό θόρυβο. Στη συνέχεια, ο επιστήμονας ανακάλυψε ότι η καλύτερη λύση σε αυτό το πρόβλημα θα ήταν η πιο αποτελεσματική «συσκευασία» πληροφοριών. Ωστόσο, πριν ξεκινήσει την έρευνα, έπρεπε να απαντήσει στο ερώτημα τι είναι η πληροφορία και πώς να μετρηθεί η ποσότητα τους. Το 1948, στο άρθρο «Mathematical Theory of Communication», περιέγραψε τον ορισμό της ποσότητας της πληροφορίας με όρους εντροπίας, μια ποσότητα που είναι γνωστή στη θερμοδυναμική ως μέτρο της διαταραχής ενός συστήματος, και ονόμασε τη μικρότερη μονάδα πληροφορίας "κομμάτι."

Αργότερα, με βάση τους ορισμούς του για την ποσότητα των πληροφοριών, ο Shannon μπόρεσε να αποδείξει ένα ευφυές θεώρημα σχετικά με την ικανότητα των θορυβωδών καναλιών επικοινωνίας. Κατά τα χρόνια της ανάπτυξής του, το θεώρημα δεν βρήκε πρακτική εφαρμογή, αλλά στον σύγχρονο κόσμο των μικροκυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας βρίσκει εφαρμογή οπουδήποτε αποθηκεύονται, επεξεργάζονται ή μεταδίδονται πληροφορίες.

Σχεδόν σύγχρονο

Η συμβολή του Claude Shannon στην επιστήμη και τα αποτελέσματά του δύσκολα μπορεί να υπερεκτιμηθεί, γιατί χωρίς τις ανακαλύψεις του η ύπαρξη της τεχνολογίας των υπολογιστών, του Διαδικτύου και ολόκληρου του ψηφιακού χώρου θα ήταν αδύνατη. Εκτός από τις θεωρίες που έθεσαν τα θεμέλια για την ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών, ο λαμπρός μηχανικός και μαθηματικός συνέβαλε επίσης στην ανάπτυξη πολλών άλλων τομέων. Ήταν ένας από τους πρώτους που απέδειξε ότι οι μηχανές δεν είναι μόνο ικανές να εκτελούν πνευματική εργασία, αλλά και να μαθαίνουν. Το 1950, εφηύρε ένα μηχανικό ραδιοελεγχόμενο ποντίκι που, χάρη σε ένα περίπλοκο ηλεκτρονικό κύκλωμα, μπορούσε να βρει το δρόμο του για το εργαστήριο μόνο του. Έγινε επίσης ο συγγραφέας μιας συσκευής που ήταν ικανή να λύσει έναν κύβο του Ρούμπικ και επίσης εφηύρε το Hex, μια ηλεκτρονική συσκευή για επιτραπέζια παιχνίδια που πάντα κέρδιζε τους αντιπάλους της.

Ο λαμπρός επιστήμονας και εφευρέτης πέθανε σε ηλικία 84 ετών το 2001 από τη νόσο Αλτσχάιμερ σε γηροκομείο της Μασαχουσέτης.

Ο Claude Shannon γεννήθηκε το 1916. Μεγάλωσε στο Gaylord του Μίσιγκαν. Ήδη από παιδί, η Shannon έδειξε ενδιαφέρον τόσο για την τεχνολογία και τη λεπτομερή μελέτη της, όσο και για τις γενικές μαθηματικές αρχές. Τραβούσε τους δέκτες πρώιμου ανιχνευτή που του έφερε ο πατέρας του ενώ έλυνε μαθηματικά προβλήματα και γρίφους που του παρείχε η μεγαλύτερη αδερφή του, Κάθριν, η οποία αργότερα έγινε καθηγήτρια μαθηματικών.

Το 1936, ο απόφοιτος του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, Claude Shannon, τότε 21 ετών, κατάφερε να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ της αλγεβρικής θεωρίας της λογικής και της πρακτικής εφαρμογής της.
Η Shannon, με δύο πτυχία στην ηλεκτρολογία και τα μαθηματικά, ενήργησε ως χειριστής μιας αδέξιας μηχανικής υπολογιστικής συσκευής που ονομάζεται "διαφορικός αναλυτής", την οποία κατασκεύασε ο επόπτης του Shannon, καθηγητής Vanniver Bush το 1930. Για το θέμα της διατριβής του, ο Μπους πρότεινε στον Σάνον να μελετήσει τη λογική οργάνωση της μηχανής του. Σταδιακά, η Shannon άρχισε να αναπτύσσει τα περιγράμματα ενός υπολογιστή. Εάν τα ηλεκτρικά κυκλώματα κατασκευάζονταν σύμφωνα με τις αρχές της άλγεβρας Boole, θα μπορούσαν να εκφράσουν λογικές σχέσεις, να καθορίσουν την αλήθεια των δηλώσεων και να εκτελέσουν σύνθετους υπολογισμούς.

Τα ηλεκτρικά κυκλώματα θα ήταν προφανώς πολύ πιο βολικά από τα γρανάζια και τους κυλίνδρους που λιπαίνονται γενναιόδωρα με λάδι μηχανής σε έναν «διαφορικό αναλυτή». Ο Shannon ανέπτυξε τις ιδέες του για τη σχέση μεταξύ του δυαδικού λογισμού, της άλγεβρας Boole και των ηλεκτρικών κυκλωμάτων στη διδακτορική του διατριβή που δημοσιεύτηκε το 1938.

Το 1941, ο 25χρονος Claude Shannon πήγε να δουλέψει στα Bell Laboratories, όπου, μεταξύ άλλων, έγινε διάσημος επειδή περνούσε ένα μονόκυκλο στους διαδρόμους του εργαστηρίου ενώ έκανε ταχυδακτυλουργίες με μπάλες.

Εκείνη την εποχή, η εφαρμογή στην τεχνολογία των μεθόδων του Άγγλου επιστήμονα George Boole (1815-1864), ο οποίος το 1847 δημοσίευσε μια εργασία με τον χαρακτηριστικό τίτλο «Mathematical analysis of logic, που είναι ένα πείραμα στον λογισμό του απαγωγικού συλλογισμού, », ήταν σχεδόν επαναστατικό. Ο ίδιος ο Shannon παρατήρησε μόνο σεμνά σε αυτό: «Συνέβη ότι κανείς άλλος δεν ήταν εξοικειωμένος και με τις δύο περιοχές ταυτόχρονα».

Ένα άλλο έργο μεγάλης αξίας είναι το Communication Theory of Secrecy Systems (1949), το οποίο διατυπώνει τα μαθηματικά θεμέλια της κρυπτογραφίας.

Κατά τη διάρκεια του πολέμου, συμμετείχε στην ανάπτυξη κρυπτογραφικών συστημάτων και αυτό τον βοήθησε αργότερα να ανακαλύψει μεθόδους κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων. Παρεμπιπτόντως, στα ίδια σαράντα, ο Shannon, για παράδειγμα, ασχολήθηκε με την κατασκευή ενός ιπτάμενου δίσκου σε έναν κινητήρα πυραύλων. Την ίδια περίοδο, ο Claude Elwood Shannon άρχισε να αναπτύσσει ιδέες που αργότερα αποτέλεσαν τη βάση της θεωρίας της πληροφορίας που τον έκανε διάσημο. Στόχος του Shannon ήταν να βελτιστοποιήσει τη μετάδοση πληροφοριών μέσω τηλεφωνικών και τηλεγραφικών γραμμών. Και για να λύσει αυτό το πρόβλημα, έπρεπε να διατυπώσει τι είναι η πληροφορία και πώς προσδιορίζεται η ποσότητα της. Στα έργα του του 1948-49, όρισε την ποσότητα της πληροφορίας μέσω της εντροπίας - μια ποσότητα γνωστή στη θερμοδυναμική και τη στατιστική φυσική ως μέτρο της διαταραχής ενός συστήματος και ως μονάδα πληροφοριών πήρε αυτό που αργότερα ονομάστηκε "bit ”, δηλαδή η επιλογή μιας από τις δύο εξίσου πιθανές επιλογές .

Από το 1956 - μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ και της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών.

Στα έργα του, ο Claude Shannon όρισε την ποσότητα της πληροφορίας μέσω της εντροπίας - μια ποσότητα γνωστή στη θερμοδυναμική και τη στατιστική φυσική ως μέτρο της διαταραχής ενός συστήματος, και πήρε ως μονάδα πληροφοριών αυτό που αργότερα ονομάστηκε "bit", δηλαδή , η επιλογή μιας από τις δύο εξίσου πιθανές επιλογές. Στη σταθερή βάση του ορισμού του για την ποσότητα της πληροφορίας, ο Claude Shannon απέδειξε ένα καταπληκτικό θεώρημα σχετικά με την ικανότητα των θορυβωδών καναλιών επικοινωνίας. Αυτό το θεώρημα δημοσιεύτηκε ολόκληρο στα έργα του 1957-1961 και τώρα φέρει το όνομά του. Ποια είναι η ουσία του θεωρήματος του Shannon; Κάθε θορυβώδες κανάλι επικοινωνίας χαρακτηρίζεται από τη μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών, που ονομάζεται όριο Shannon. Σε ταχύτητες μετάδοσης πάνω από αυτό το όριο, τα σφάλματα στις μεταδιδόμενες πληροφορίες είναι αναπόφευκτα. Αλλά από κάτω αυτό το όριο μπορεί να προσεγγιστεί όσο πιο κοντά θέλετε, παρέχοντας με την κατάλληλη κωδικοποίηση των πληροφοριών μια αυθαίρετα μικρή πιθανότητα λάθους για οποιοδήποτε θορυβώδες κανάλι. Επιπλέον, ο Shannon ασχολήθηκε ακούραστα σε διάφορα έργα: από την κατασκευή ενός ηλεκτρονικού ποντικιού ικανού να βρει διέξοδο από έναν λαβύρινθο, μέχρι την κατασκευή μηχανών ταχυδακτυλουργίας και τη δημιουργία μιας θεωρίας ταχυδακτυλουργίας, η οποία, ωστόσο, δεν τον βοήθησε να ξεπεράσει το προσωπικό του ρεκόρ - ζογκλέρ με τέσσερις μπάλες.