Claude Shannon în teoria jocurilor. Cine este Claude Shannon și de ce este celebru? Copilărie și adolescență

Anatoly Ushakov, doctor în științe tehnice, prof. departament sisteme de control și informatică, Universitatea ITMO

Multe generații de specialiști tehnici din a doua jumătate a secolului al XX-lea, chiar și cei destul de departe de teoria controlului automat și a ciberneticii, părăsind zidurile universităților, și-au amintit pentru tot restul vieții numele științifice și „autorului” realizări tehnice: funcțiile Lyapunov, procesele Markov, frecvența și criteriul Nyquist, procesul Wiener, filtrul Kalman. Printre astfel de realizări, teoremele lui Shannon ocupă locul mândrit. Anul 2016 marchează o sută de ani de la nașterea autorului, om de știință și inginer Claude Shannon.

„Cine deține informațiile, deține lumea”

W. Churchill

Orez. 1. Claude Shannon (1916–2001)

Claude Elwood Shannon (Fig. 1) s-a născut la 30 aprilie 1916 în orașul Petocki, situat pe malul lacului Michigan, Michigan (SUA), în familia unui avocat și profesor. limbi straine. Sora lui mai mare, Katherine, era interesată de matematică și în cele din urmă a devenit profesor, iar tatăl lui Shannon și-a combinat munca de avocat cu radioamatori. O rudă îndepărtată a viitorului inginer a fost inventatorul de renume mondial Thomas Edison, care deținea 1093 de brevete.

Shannon a terminat studiile secundare liceuîn 1932 la vârsta de șaisprezece ani, primind în același timp educație suplimentară acasă. Tatăl său i-a cumpărat seturi de construcție și aparate de radio amatori și a contribuit în toate modurile la creativitatea tehnică a fiului său, iar sora lui l-a implicat în studii avansate de matematică. Shannon s-a îndrăgostit de ambele lumi - inginerie și matematică.

În 1932, Shannon a intrat la Universitatea din Michigan, de la care a absolvit în 1936, primind o diplomă de licență cu o dublă specializare în matematică și inginerie electrică. În timpul studiilor, a găsit două lucrări ale lui George Boole în biblioteca universității - „ Analiza matematică Logic” și „Calcul logic”, scrise în 1847 și, respectiv, 1848. Shannon le-a studiat cu atenție, iar asta, se pare, i-a determinat viitoarele interese științifice.

După absolvire, Claude Shannon și-a luat un loc de muncă la Laboratorul de Inginerie Electrică al Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT) ca asistent de cercetare, unde a lucrat la modernizarea analizorului diferențial al vicepreședintelui MIT Vannevar Bush, un „calculator” analog. Din acel moment, Vannevar Bush a devenit mentorul științific al lui Claude Shannon. În timp ce studia releele complexe, înalt specializate, și circuitele de comutare ale dispozitivului de control al analizorului diferențial, Shannon și-a dat seama că conceptele lui George Boole ar putea fi puse la punct în acest domeniu.

La sfârșitul anului 1936, Shannon a intrat în programul de master și deja în 1937 a scris rezumatul tezei sale pentru o diplomă de master și, pe baza acestuia, a pregătit articolul „Analiza simbolică a releelor ​​și a circuitelor de comutare”, care a fost publicat în 1938 în publicarea Institutului American de Ingineri Electrici (AIEE). Această lucrare a atras atenția comunității științifice de inginerie electrică, iar în 1939 Societatea Americană a Inginerilor Civili i-a acordat lui Shannon Premiul Nobel Alfred pentru aceasta.

Neavând încă susținut teza de master, Shannon, la sfatul lui Bush, a decis să lucreze la un doctorat în matematică la MIT, referitor la probleme de genetică. Potrivit lui Bush, genetica ar putea fi un domeniu problematic de succes pentru aplicarea cunoștințelor lui Shannon. Teza de doctorat a lui Shannon, intitulată „Algebră pentru genetică teoretică”, a fost finalizată în primăvara anului 1940 și a fost dedicată problemelor de combinatorie a genelor. Shannon și-a luat doctoratul în matematică și, în același timp, și-a susținut disertația despre „Analiza simbolică a releelor ​​și a circuitelor de comutare”, devenind un maestru în inginerie electrică.

Teza de doctorat a lui Shannon nu a primit prea mult sprijin din partea geneticienilor și din acest motiv nu a fost niciodată publicată. Cu toate acestea, teza de master s-a dovedit a fi o descoperire în comutație și tehnologia digitală. Ultimul capitol al disertației a oferit numeroase exemple de aplicare cu succes a calculului logic dezvoltat de Shannon la analiza și sinteza unor circuite de releu și comutatoare specifice: circuite selectoare, un lacăt cu secret electric, sumatori binari. Toate acestea demonstrează în mod clar descoperirea științifică realizată de Shannon și beneficiile practice enorme ale formalismului calculului logic. Așa s-a născut logica digitală.

Orez. 2. Claude Shannon la Bell Labs (mijlocul anilor 1940)

În primăvara anului 1941, Claude Shannon a devenit angajat al departamentului de matematică al centrului de cercetare Bell Laboratories (Fig. 2). Câteva cuvinte ar trebui spuse despre atmosfera în care s-a aflat Claude Shannon, în vârstă de 25 de ani - a fost creată de Harry Nyquist, Henrik Bode, Ralph Hartley, John Tukey și alți angajați Bell Laboratories. Toți au avut deja anumite rezultate în dezvoltarea teoriei informației, pe care Shannon avea să le dezvolte în cele din urmă la nivelul de mare știință.

În acest moment, războiul se desfășura deja în Europa, iar Shannon efectua cercetări care au fost finanțate pe scară largă de guvernul SUA. Lucrarea pe care Shannon a făcut-o la Laboratoarele Bell a fost legată de criptografie, ceea ce l-a determinat să lucreze la teoria matematică a criptografiei și, în cele din urmă, i-a permis să analizeze textele cifrate folosind metode teoretice informaționale (Figura 3).

În 1945, Shannon a finalizat un mare raport științific secret pe tema " Teoria matematică criptografie” („Teoria comunicării sistemelor de secretizare”).

Orez. 3. La mașina de criptare

În acest moment, Claude Shannon era deja aproape de a vorbi comunității științifice cu noi concepte de bază în teoria informației. Și în 1948 și-a publicat lucrarea de referință „Teoria matematică a comunicațiilor”. Teoria matematică a comunicării a lui Shannon a presupus o structură cu trei componente, compusă dintr-o sursă de informație, un receptor de informații și un „mediu de transport” - un canal de comunicare caracterizat prin debit și capacitatea de a distorsiona informația în timpul transmisiei. A apărut o anumită gamă de probleme: cum să cuantificați informațiile, cum să le împachetați în mod eficient, cum să estimați viteza permisă de ieșire a informațiilor de la o sursă către un canal de comunicație cu o lățime de bandă fixă ​​pentru a garanta transmiterea fără erori a informațiilor și , în sfârșit, cum se rezolvă ultima problemă în prezența interferențelor în conexiunile canalului? Claude Shannon a dat omenirii răspunsuri cuprinzătoare la toate aceste întrebări cu teoremele sale.

Trebuie spus că colegii săi din „magazin” l-au ajutat pe Shannon cu terminologia. Astfel, termenul pentru unitatea minimă de cantitate de informații - „bit” - a fost propus de John Tukey, iar termenul pentru estimarea cantității medii de informații pe simbol al sursei - „entropie” - John von Neumann. Claude Shannon și-a prezentat lucrările fundamentale sub forma a douăzeci și trei de teoreme. Nu toate teoremele sunt echivalente, unele dintre ele sunt de natură auxiliară sau sunt dedicate cazurilor speciale ale teoriei informației și transmiterii acesteia pe canale de comunicare discrete și continue, dar șase teoreme sunt conceptuale și formează cadrul construcției teoriei informației create de Claude Shannon.

1. Prima dintre aceste șase teoreme este legată de evaluarea cantitativă a informațiilor generate de o sursă de informație, în cadrul unei abordări stocastice bazate pe o măsură sub formă de entropie care indică proprietățile acesteia.
2. A doua teoremă este dedicată problemei împachetării raționale a simbolurilor generate de o sursă în timpul codificării lor primare. A dat naștere unei proceduri de codare eficace și a necesității introducerii unui „encoder sursă” în structura sistemului de transmitere a informațiilor.
3. A treia teoremă se referă la problema potrivirii fluxului de informații din sursa informațională cu capacitatea canalului de comunicație în absența interferenței, ceea ce garantează absența distorsiunii informației în timpul transmisiei.
4. A patra teoremă rezolvă aceeași problemă ca cea anterioară, dar în prezența interferenței în canalul de comunicație binar, al cărei efect asupra mesajului de cod transmis contribuie la probabilitatea de distorsiune a unui bit de cod arbitrar. Teorema conține o condiție de încetinire a transmisiei care garantează o probabilitate dată de livrare fără erori a mesajului cod către destinatar. Această teoremă este baza metodologica codificare anti-interferență, ceea ce a condus la necesitatea introducerii unui „codor de canal” în structura sistemului de transmisie.
5. A cincea teoremă este dedicată estimării capacității unui canal de comunicație continuu, caracterizat printr-o anumită lățime de bandă de frecvență și puteri date ale semnalului util și ale semnalului de interferență în canalul de comunicație. Teorema definește așa-numita limită Shannon.
6. Ultima dintre teoreme, numită teorema Nyquist-Shannon-Kotelnikov, este dedicată problemei reconstrucției fără erori a unui semnal continuu din eșantioanele sale discrete în timp, ceea ce ne permite să formulăm o cerință pentru valoarea timpului discret. interval, determinat de lățimea spectrului de frecvență al semnalului continuu, și pentru a forma funcții de bază numite funcții de referință.

Trebuie spus că inițial mulți matematicieni din întreaga lume au avut îndoieli cu privire la baza de dovezi a acestor teoreme. Dar, de-a lungul timpului, comunitatea științifică s-a convins de corectitudinea tuturor postulatelor, găsindu-le confirmare matematică. În țara noastră, A.Ya Khinchin și-a dedicat eforturile acestei probleme. și Kolmogorov A.N. .

În 1956, faimosul Claude Shannon a părăsit Laboratoarele Bell fără a rupe legăturile cu acesta și a devenit profesor titular la două facultăți de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts: matematică și inginerie electrică.

Orez. 4. Labirintul lui Shannon

Claude Shannon a avut întotdeauna multe interese complet fără legătură cu ale lui activitate profesională. Talentul ingineresc remarcabil al lui Shannon s-a manifestat în crearea diferitelor mașini și mecanisme, inclusiv mouse-ul mecanic „Theseus”, care rezolvă o problemă de labirint (Fig. 4), un computer cu operații pe numere romane, precum și calculatoareși programe pentru jocul de șah.

În 1966, la vârsta de 50 de ani, Claude Shannon s-a retras din predare și s-a dedicat aproape în întregime hobby-urilor sale. El creează un monociclu cu două șei, un cuțit pliabil cu o sută de lame, roboți care rezolvă un cub Rubik și un robot care jonglează cu bile. În plus, Shannon însuși continuă să-și perfecționeze abilitățile de jongler, ducând numărul de bile la patru (Fig. 5). Martori ai tinereții sale de la Laboratoarele Bell și-au amintit cum s-a plimbat pe coridoarele companiei cu un monociclu, în timp ce jonglea cu mingi.

Orez. 5. Claude Shannon - jongler

Din păcate, Claude Shannon nu a avut contacte strânse cu oamenii de știință sovietici. Cu toate acestea, a reușit să viziteze URSS în 1965 la invitația Societății Științifice și Tehnice de Inginerie Radio, Electronică și Comunicații (NTORES) numită după A.S. Popova. Unul dintre inițiatorii acestei invitații a fost multiplu campion mondial la șah Mihail Botvinnik, doctor stiinte tehnice, un profesor care era și inginer electrician și era interesat de programarea șahului. O discuție plină de viață a avut loc între Mikhail Botvinnik și Claude Shannon despre problemele computerizării artei șahului. Participanții au ajuns la concluzia că acest lucru a fost foarte interesant pentru programare și nepromițător pentru șah. După discuție, Shannon i-a cerut lui Botvinnik să joace șah cu el și în timpul jocului a avut chiar un ușor avantaj (o turnă pentru un cavaler și un pion), dar tot a pierdut la a 42-a mutare.

În ultimii ani ai vieții sale, Claude Shannon a fost grav bolnav. A murit în februarie 2001, într-un azil de bătrâni din Massachusetts, din cauza bolii Alzheimer, la vârsta de 85 de ani.

Claude Shannon a lăsat o bogată moștenire aplicată și filozofică. Creat de el teorie generală dispozitive de automatizare discrete și tehnologie informatică, tehnologie pentru utilizarea eficientă a capabilităților mediului de canal. Toți arhivatorii moderni utilizați în lumea computerelor se bazează pe teorema de codificare eficientă a lui Shannon. Baza moștenirii sale filozofice constă din două idei. În primul rând: scopul oricărui management ar trebui să fie reducerea entropiei ca măsură a incertitudinii și dezordinei în mediul sistemului. Managementul care nu rezolvă această problemă este redundant, adică inutil. Al doilea este că totul în această lume este, într-un anumit sens, un „canal de comunicare”. Canalul de comunicare este o persoană, o echipă, un întreg mediu funcțional, o industrie, o structură de transport și țara în ansamblu. Și dacă nu coordonați soluțiile tehnice, informaționale, umanitare, guvernamentale cu capacitatea mediului de canal pentru care sunt concepute, atunci nu vă așteptați la rezultate bune.

Literatură

1. Shannon C. E. O teorie matematică a comunicării. Jurnalul tehnic Bell Systems. iulie și oct. 1948 // Claude Elwood Shannon. Lucrări adunate. N.Y., 1993. P. 8-111.
2. Shannon C. E. Comunicarea în prezența zgomotului. Proc.IRE. 1949. V. 37. Nr. 10.
3. Shannon C. E. Teoria comunicării sistemelor de secretizare. Jurnalul tehnic Bell Systems. iulie și oct. 1948 // Claude Elwood Shannon. Lucrări adunate. N.Y., 1993. P. 112-195.
4. Mașini automate. Culegere de articole ed. K. E. Shannon, J. McCarthy / Trad. din engleză M.: Din-înăuntru. aprins. 1956.
5. Robert M. Fano Transmission of information: A statistical theory of communication. Publicat în comun de M.I.T., PRESS și JOHN WILEY & SONS, INC. New York, Londra. 1961.
6. www. cercetare.att. com/~njas/doc/ces5.html.
7. Kolmogorov A. N. Prefață // Lucrări despre teoria informației și cibernetică / K. Shannon; BANDĂ din engleză sub. ed. R.L. Dobrushina si O.B. Lupanova; prefaţă A. N. Kolmogorov. M., 1963.
8. Levin V.I.K.E. Shannon și stiinta moderna// Buletinul TSTU. 2008. Volumul 14. Nr 3.
9. Viner N. Ya – matematician / Trad. din engleză M.: Știință. 1964.
10. Khinchin A. Ya Despre principalele teoreme ale teoriei informaţiei. UMN 11:1 (67) 1956.
11. Kolmogorov A. N. Teoria transmiterii informaţiei. // Sesiunea Academiei de Științe a URSS pe probleme științifice ale automatizării producției. 15–20 octombrie 1956 Sesiune plenară. M.: Editura Academiei de Științe a URSS, 1957.
12. Kolmogorov A. N. Teoria informației și teoria algoritmilor. M.: Nauka, 1987.

Claude Elwood Shannon(30 aprilie 1916 – 24 februarie 2001) a fost un matematician, inginer electrician și criptograf american cunoscut sub numele de „Părintele Teoriei Informației”.

Shannon cunoscut pentru că a scris bazele teoriei informației, Teoria comunicării matematice, pe care a publicat-o în 1948. La vârsta de 21 de ani, pe când era student la master la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), el a scris o disertație care dovedește că orice relație logică, numerică, poate fi construită prin aplicarea electrică a algebrei booleene. Claude Elwood Shannon a adus contribuții majore în domeniul criptoanalizei pentru apărarea națională în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, inclusiv lucrările sale majore privind ruperea codurilor și fiabilitatea telecomunicațiilor.

În 1950, Shannon a publicat o lucrare despre șahul pe computer intitulată „Programming a Computer to Play Chess”. Descrie modul în care o mașină sau un computer poate fi programat să joace jocuri de logica, șah. Așa-numitele proceduri minimax sunt responsabile de procesul de mișcare a computerului, pe baza unei evaluări a funcției unei anumite poziții de șah. Shannon a dat un exemplu brut de evaluare a unei funcții în care valoarea poziției negre a fost scăzută din poziția albă. Valorile au fost calculate pe baza punctajului unei piese de șah obișnuite (1 punct pentru un pion, 3 puncte pentru un cavaler sau episcop, 5 puncte pentru o turnă și 9 puncte pentru o regină). El a analizat câțiva factori de poziție, scăzând 0,5 puncte pentru fiecare pion dublat, pioni înapoi și izolați și adăugând 0,1 puncte pentru fiecare mișcare bună. Citat din document:

„Coeficienții 0,5 și 0,1 sunt doar o estimare aproximativă a scriitorului. În plus, există multe alte condiții care trebuie incluse. Formula este dată doar pentru claritate.”

În 1932, Shannon a fost înscris la Universitatea din Michigan, unde la unul dintre cursurile sale a făcut cunoștință cu opera lui George Boole. În 1936, Claude a absolvit Universitatea din Michigan cu o dublă specializare în matematică și inginerie electrică și a mers la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), unde a lucrat ca asistent de cercetare. El a îndeplinit sarcini de operator pe un dispozitiv de calcul mecanic, un computer analog numit „analizor diferențial”, dezvoltat de supervizorul său Vanevar Bush. Studiind circuitele electrice complexe, înalt specializate, ale unui analizor diferențial, Shannon a văzut că conceptele lui Boole puteau fi folosite în mod adecvat. După ce a lucrat în vara anului 1937 la Bell Telephone Laboratories, el a scris o lucrare bazată pe teza de master în acel an, „Analiza simbolică a circuitelor de releu și comutare”. Trebuie remarcat faptul că Frank Lauren Hitchcock a coordonat lucrarea de master și a oferit critici și sfaturi utile. Articolul în sine a fost publicat în 1938 în publicația Institutului American de Ingineri Electrici (AIEE). În această lucrare, el a arătat că circuitele de comutare ar putea fi folosite pentru a înlocui circuitele de relee electromecanice utilizate apoi pentru a direcționa apelurile telefonice. Apoi a extins acest concept arătând că aceste circuite ar putea rezolva toate problemele pe care le-ar putea rezolva algebra booleană. De asemenea, în ultimul capitol, el prezintă prototipurile mai multor circuite, de exemplu, un sumator pe 4 biți. Pentru acest articol, Shannon a primit Premiul Nobel Alfred de către Institutul American de Ingineri Electrici în 1940. Capacitatea dovedită de a implementa orice calcul logic în circuitele electrice a stat la baza proiectării circuitelor digitale. Și circuitele digitale sunt, după cum știm, baza tehnologiei moderne de calcul, așa că rezultatele muncii sale sunt printre cele mai importante rezultate științifice secolul XX. Howard Gardner de la Universitatea Harvard a numit lucrarea lui Shannon „poate cea mai importantă, precum și cea mai faimoasă teză de master a secolului”.

La sfatul lui Bush, Shannon a decis să urmeze un doctorat în matematică la MIT. Bush a fost numit președinte al Instituției Carnegie din Washington și a invitat-o ​​pe Shannon să ia parte la munca de genetică condusă de Barbara Burks. Potrivit lui Bush, genetica ar putea servi drept subiect al eforturilor lui Shannon. Shannon însuși, după ce a petrecut o vară în Woods Hole, Massachusetts, a devenit interesat să găsească o bază matematică pentru legile moștenirii lui Mendel. Teza de doctorat a lui Shannon, intitulată „The Algebra of Theoretical Genetics”, a fost finalizată în primăvara anului 1940. Cu toate acestea, această lucrare nu a fost lansată decât în ​​1993, când a apărut în Shannon's Collected Papers. Altfel, cercetarea sa ar fi devenit destul de importantă, dar majoritatea acestor rezultate au fost obținute independent de el. Shannon urmează un doctorat în matematică și un master în inginerie electrică. După aceasta nu s-a mai întors la cercetările în biologie.

Shannon era interesat şi de aplicarea matematicii în sisteme informatice, cum ar fi sistemele de comunicații. După o altă vară petrecută la Bell Labs în 1940 Shannon a devenit cercetător la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, New Jersey, SUA pentru un an universitar. Acolo a lucrat sub îndrumarea celebrului matematician Hermann Weyl și, de asemenea, a avut ocazia să discute ideile sale cu oameni de știință și matematicieni influenți, inclusiv cu John von Neumann. A avut și întâlniri întâmplătoare cu Albert Einstein și Kurt Gödel. Shannon a lucrat liber într-o varietate de discipline, la care s-ar putea să fi contribuit această abilitate dezvoltare ulterioară teoria sa matematică a informaţiei.

Claude Ellwood Shannon a fost un celebru inginer și matematician american. Lucrările sale combină conexiunea ideilor matematice cu analiza unui proces foarte complex de implementare tehnică a acestora. Claude Shannon este renumit în primul rând pentru dezvoltarea teoriei informației, care servește drept bază pentru sistemele moderne de comunicații de înaltă tehnologie. Shannon a adus o contribuție uriașă la o serie de științe care sunt incluse în conceptul de „cibernetică” - a creat teoria probabilității circuitelor, teoria automatelor și sistemele de control.

Claude Shannon - crearea unui geniu al ingineriei

Claude Shannon s-a născut în 1916 în Gaylord, Michigan, SUA. Structurile tehnice, precum și generalitatea proceselor matematice l-au interesat de atunci primii ani. Toate ale tale timp liber hotărî el probleme de matematicăși a lucrat cu constructori de radio și receptoare de detectoare.

Nu este surprinzător că, în calitate de student la Universitatea din Michigan, Shannon s-a specializat în matematică și inginerie electrică. Datorită nivelului său ridicat de educație și varietății de interese, primul succes uriaș al lui Shannon a venit deja în timpul studiilor sale postuniversitare la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. Universitatea de Tehnologie. Apoi a putut demonstra că funcționarea circuitelor electrice ale releelor ​​și întrerupătoarelor poate fi reprezentată prin algebră. Pentru aceasta cea mai mare descoperire Claude Shannon a fost premiat Premiul Nobel. El a explicat destul de modest motivul succesului său uimitor: „Doar că nimeni înainte de mine nu a studiat matematica și ingineria electrică în același timp.”

Shannon și criptografia

În 1941, Shannon a devenit angajat al Bell Laboratories, unde sarcina sa principală a fost dezvoltarea unor sisteme criptografice complexe. Această muncă ia permis să creeze metode de codare cu capabilități de corectare a erorilor.

Claude Shannon a fost primul care a abordat studiul criptografiei punct științific viziune, publicând un articol în 1949 intitulat „Theory of Communications in Secret Systems”. Acest articol a fost format din trei secțiuni. Prima secțiune conținea structurile matematice de bază ale sistemelor secrete, a doua a dezvăluit problemele „secretului teoretic”, iar a treia a acoperit conceptul de „secret practic”. Astfel, principalul merit al lui Shannon în criptografie a fost un studiu detaliat al conceptului de secret absolut al sistemelor, în care a dovedit faptul existenței și conditiile necesare pentru existența unor cifruri absolut puternice, indestructibile.

Claude Shannon a fost primul care a formulat fundamente teoretice criptografia și a dezvăluit esența multor concepte, fără de care criptografia ca știință nu ar exista.

Fondatorul informaticii

La un moment dat în cariera sa, Claude Shannon și-a propus să îmbunătățească transmiterea informațiilor prin canale telefonice și telegrafice, care sunt influențate de zgomotul electric. Apoi, omul de știință a descoperit că cea mai bună soluție la această problemă ar fi „ambalarea” mai eficientă a informațiilor. Cu toate acestea, înainte de a începe cercetările, a trebuit să răspundă la întrebarea ce este informația și cum să măsoare cantitatea acesteia. În 1948, în articolul „Teoria matematică a comunicării”, el a descris definiția cantității de informații în termeni de entropie, o cantitate cunoscută în termodinamică ca măsură a dezordinei unui sistem și a numit cea mai mică unitate de informație drept "pic."

Mai târziu, pe baza definițiilor sale ale cantității de informații, Shannon a reușit să demonstreze o teoremă ingenioasă despre capacitatea canalelor de comunicare zgomotoase. În anii dezvoltării sale, teorema nu a fost găsită aplicare practică, dar în lumea modernă microcircuite de mare viteză, își găsește aplicație oriunde informațiile sunt stocate, procesate sau transmise.

Aproape contemporan

Contribuția lui Claude Shannon la știință și rezultatele sale pot fi cu greu supraestimate, deoarece fără descoperirile sale existența tehnologiei informatice, a internetului și a întregului spațiu digital ar fi fost imposibilă. Pe lângă teoriile care au pus bazele dezvoltării tehnologia de informație, un genial inginer și matematician a contribuit și el la dezvoltarea multor alte domenii. El a fost unul dintre primii care au demonstrat că mașinile nu sunt doar capabile să efectueze muncă intelectuală, ci și să învețe. În 1950, a inventat un mouse mecanic radiocontrolat care, datorită unui circuit electronic complex, își putea găsi singur drumul spre laborator. El a devenit, de asemenea, autorul unui dispozitiv care era capabil să plieze un cub Rubik și, de asemenea, a inventat Hex, un dispozitiv electronic pentru jocuri de societate, care și-a învins mereu adversarii.

Genialul om de știință și inventator a murit la vârsta de 84 de ani, în 2001, din cauza bolii Alzheimer, într-un azil de bătrâni din Massachusetts.

Claude Shannon s-a născut în 1916. A crescut în Gaylord, Michigan. Deja în copilărie, Shannon a arătat un interes atât pentru tehnologie și studiul ei detaliat, cât și pentru principiile matematice generale. El s-a chinuit cu receptoarele cu detectoare timpurii pe care i le-a adus tatăl său în timp ce rezolva probleme de matematică și puzzle-uri oferite de sora lui mai mare, Catherine, care mai târziu a devenit profesor de matematică.

În 1936, absolventul Universității din Michigan Claude Shannon, pe atunci în vârstă de 21 de ani, a reușit să creeze o punte între teoria algebrică a logicii și aplicarea ei practică.
Shannon, cu două diplome de licență în inginerie electrică și matematică, a acționat ca operatorul unui dispozitiv de calcul mecanic stângaci numit „analizor diferențial”, pe care supervizorul lui Shannon, profesorul Vanniver Bush, l-a construit în 1930. Ca subiect de teză, Bush a sugerat ca Shannon să studieze organizarea logică a mașinii sale. Treptat, Shannon a început să dezvolte contururile unui computer. Dacă circuitele electrice ar fi construite conform principiilor algebrei booleene, ele ar putea exprima relații logice, ar putea determina adevărul afirmațiilor și ar putea efectua calcule complexe.

Circuitele electrice ar fi, evident, mult mai convenabile decât angrenajele și rolele lubrifiate cu generozitate cu ulei de mașină într-un „analizor diferențial”. Shannon și-a dezvoltat ideile despre relația dintre calculul binar, algebra booleană și circuitele electrice în teza sa de doctorat publicată în 1938.

În 1941, Claude Shannon, în vârstă de 25 de ani, a plecat să lucreze la Laboratoarele Bell, unde, printre altele, a devenit celebru pentru că a mers cu un monociclu prin coridoarele laboratorului în timp ce jonglea cu mingi.

La acel moment, aplicarea la tehnologie a metodelor omului de știință englez George Boole (1815-1864), care în 1847 a publicat o lucrare cu titlul caracteristic „Analiza matematică a logicii, care este un experiment în calculul raționamentului deductiv, ” a fost aproape revoluționar. Shannon însuși a remarcat doar cu modestie: „S-a întâmplat că nimeni altcineva nu era familiarizat cu ambele domenii în același timp”.

O altă lucrare de mare valoare este Teoria comunicării sistemelor secrete (1949), care formulează bazele matematice ale criptografiei.

În timpul războiului, el a fost implicat în dezvoltarea sistemelor criptografice, iar acest lucru l-a ajutat ulterior să descopere metode de codare de corectare a erorilor. Apropo, în aceiași patruzeci de ani, Shannon, de exemplu, a fost angajată în construcția unui disc zburător pe un motor de rachetă. În același timp, Claude Elwood Shannon a început să dezvolte idei care au stat mai târziu la baza teoriei informației care l-a făcut celebru. Scopul lui Shannon a fost de a optimiza transmisia de informații prin linii telefonice și telegrafice. Și pentru a rezolva această problemă, a trebuit să formuleze ce este informația și cum este determinată cantitatea acesteia. În lucrările sale din 1948-1949, el a definit cantitatea de informație prin entropie - o cantitate cunoscută în termodinamică și fizica statistică ca măsură a dezordinei unui sistem, iar ca unitate de informație a luat ceea ce a fost numit mai târziu un „bit”. ”, adică alegerea uneia dintre două opțiuni la fel de probabile .

Din 1956 - membru Academia NaționalăȘtiințe ale SUA și Academia Americană de Arte și Științe.

În lucrările sale, Claude Shannon a definit cantitatea de informație prin entropie - o cantitate cunoscută în termodinamică și fizica statistică ca o măsură a dezordinei unui sistem și a luat ca unitate de informație ceea ce mai târziu a fost numit „bit”, adică , alegerea uneia dintre cele două opțiuni la fel de probabile. Pe baza solidă a definiției sale a cantității de informații, Claude Shannon a dovedit o teoremă uimitoare despre capacitatea canalelor de comunicare zgomotoase. Această teoremă a fost publicată în întregime în lucrările sale din 1957-1961 și acum îi poartă numele. Care este esența teoremei lui Shannon? Fiecare canal de comunicare zgomotos este caracterizat de rata sa maximă de transmitere a informațiilor, numită limită Shannon. La viteze de transmisie peste această limită, erorile în informațiile transmise sunt inevitabile. Dar de sub această limită poate fi abordată cât de aproape se dorește, oferind cu o codificare adecvată a informațiilor o probabilitate arbitrar de mică de eroare pentru orice canal zgomotos. În plus, Shannon s-a implicat neobosit în diverse proiecte: de la construirea unui mouse electronic capabil să găsească o cale de ieșire dintr-un labirint, până la construirea de mașini de jonglare și crearea unei teorii a jonglarii, care, totuși, nu l-a ajutat să-și bată recordul personal - jongler cu patru bile.