シャノンのコミュニケーション理論の発展の成果。クロード・シャノンの情報理論

この記事では、情報時代の父であるアメリカのエンジニア、暗号解読者、数学者であるクロードシャノンの簡単な伝記と興味深い事実を紹介します。

クロード・シャノンの略歴

クロード・エルウッド・シャノンは、1916 年 4 月 30 日にミシガン州ペトッキの町で生まれました。彼の父親は弁護士で、母親は外国語を教えていました。 1932年に青年は高校を卒業し、同時に自宅で教育を受けました。クロードの父親は息子にアマチュア無線キットや建設キットを常に購入し、彼の技術的創造性を促進しました。そして彼の姉は彼に数学の授業を徹底的に教えてくれました。したがって、テクノロジーと数学への愛情は明らかでした。

1932年、未来の科学者はミシガン大学に入学しました。彼は 1936 年に数学と電気工学の学士号を取得して教育機関を卒業しました。大学では、著者ジョージ・ブールの著書『論理微積分』と『論理の数学的分析』を読み、これが彼の将来の科学的関心を大きく決定しました。

すぐに、彼はマサチューセッツ工科大学の電気工学研究室の研究助手として働くよう招待されました。シャノンは、アナログコンピューターであるヴァネヴァーブッシュの差動アナライザーのアップグレードに取り組みました。

1936 年、クロードは修士課程への入学を決意し、1 年後に博士論文を書きました。これに基づいて、彼は「リレーとスイッチング回路の記号解析」というタイトルの記事を作成し、1938 年に米国電気学会誌に発表しました。彼の論文は科学電気工学界の関心を集め、1939 年に賞を受賞しました。アルフレッド・ノーベル。シャノンは修士論文を書き終えることなく、遺伝学の問題に触れながら数学の博士号取得に向けた取り組みを始めた。それは「理論遺伝学の代数」と呼ばれていました。

1941 年、25 歳のとき、彼はベル研究所研究センターの数学部門で働き始めました。このとき、ヨーロッパでは敵対行為が始まりました。アメリカは暗号分野におけるシャノンの研究に資金を提供した。彼は、情報理論的手法を使用した暗号化テキストの分析の著者です。 1945 年、科学者は「暗号の数学理論」という大規模な秘密報告書を完成させました。

クロード・シャノンはコンピューターサイエンスにどのような貢献をしましたか?

研究の中で、科学者は情報理論に関する概念を準備しました。 1948 年、シャノンは『コミュニケーションの数学理論』という著作を発表し、その中で数学理論は情報の受信者および情報を伝達するための通信チャネルとして登場しました。残っているのは、すべてをより簡単な言語に翻訳し、私たちの成果を人類に伝えることだけです。 クロード・シャノンは情報エントロピーの概念を導入しました。これは情報の量、単位を表します。科学者は、数学者からこの用語を使うようアドバイスを受けたと述べた。クロードシャノンは、情報理論の基礎となる 6 つの概念的定理を作成しました。

情報を定量的に評価するための定理。
一次エンコード時のシンボルの合理的パッキングに関する定理。
情報の流れを干渉なしに通信チャネルの容量に適合させるための定理。
情報の流れとノイズのあるバイナリ通信チャネルの容量を一致させるための定理。
連続通信チャネルの容量を推定するための定理。
連続信号をエラーなく再構築するための定理。

1956年、科学者はベル研究所での勤務をやめ、マサチューセッツ工科大学の電気工学と数学の2学部の教授に就任した。

50歳になったとき、彼は教師を辞め、自分の好きな趣味に専念しました。彼は、2 つのサドルを備えた一輪車、ルービックキューブを解くロボットやジャグリングボール、刃の多い折りたたみナイフを作成しました。 1965年に彼はソ連を訪問した。そして最近、クロード・シャノンは重病を患い、2001年2月にアルツハイマー病によりマサチューセッツ州の老人ホームで亡くなった。

クロード・シャノンの興味深い事実

シャノンは祖父から科学への愛情を植え付けられました。シャノンの祖父は発明家であり農家でもありました。彼は洗濯機と他の多くの便利な農業機械を発明しました

十代の頃、彼は メッセンジャーとして働いたウェスタンユニオンで。

彼 クラリネットを演奏するのが好きだった、音楽を聴いたり、詩を読んだりしました。

シャノンは1949年3月27日、ベル研究所で出会ったメアリー・エリザベス・ムーア・シャノンと結婚した。彼女はそこでアナリストとして働いていました。夫婦にはアンドリュー・ムーア、ロバート・ジェームズ、マルガリータ・カテリーナという3人の子供がいました。

クロード・シャノンは、週末に妻のベティと同僚と一緒にラスベガスに行き、ブラックジャックをするのが好きでした。シャノンと彼の友人は、世界初のウェアラブル「カードカウンティング」コンピューターも設計しました。

彼は敵航空機を探知し、対空砲を向ける装置の開発に携わっていました。彼はまた、米国政府のために暗号システムを作成し、ルーズベルトとチャーチルの間の交渉の秘密を確保しました。

彼はチェスとジャグリングが大好きでした。ベル研究所での彼の若かりし頃を目撃した人々は、彼がボールをジャグリングしながら一輪車で会社の廊下を走り回っていたことを思い出しました。

彼は、2 つのサドルを備えた一輪車、100 枚の刃を備えた折りたたみナイフ、ルービックキューブを解くロボット、ボールをジャグリングするロボットを作成しました。

シャノン自身の言葉によれば、シャノンは非政治的な人物であり、無神論者でした。

科学分野: 勤務地: 母校：として知られている: 賞および賞品

にちなんだ賞品 A. ノーベル AIEE (1940);
M.リブマン記念賞（英語）ロシア IRE (1949);
IEEE 名誉勲章 (1966);
国家科学勲章 (1966);
ハーベイ賞 (1972);
京都賞（1985年）.

バイオグラフィー

1985 年、クロードシャノンと妻のベティはブライトンで開催された情報理論に関する国際シンポジウムに出席しました。シャノンは長い間国際会議に出席しておらず、最初は国際会議でも彼を認識していませんでした。晩餐会で、クロード・シャノンは短いスピーチをし、たった 3 つのボールをジャグリングしてから、長い列に並んで驚いた科学者や技術者たちに何百枚ものサインを配り、偉大な科学者に対して畏敬の念を抱き、彼をサーと比較した。アイザック・ニュートン。

彼は、1950年代に日本で製造された最初の産業用ラジコン玩具の開発者でした（写真）。ルービックキューブを折りたためる装置（写真）、常に相手を倒すボードゲーム「ヘックス」のミニコンピューター（写真）、迷路から抜け出す方法を見つけることができる機械式マウス（写真）なども開発した。コミックマシン「アルティメットマシン」のアイデアも実現した（写真）。

秘密システムにおけるコミュニケーション理論

シャノンの著書「秘密システムにおける通信理論」（1945 年）は「秘密」に分類され、1949 年になって初めて機密解除され出版されましたが、情報の符号化と伝達の理論における広範な研究の始まりとなりました。一般的な意見により、暗号化は科学の地位を与えられました。最初に科学的アプローチを使用して暗号化の研究を始めたのはクロードシャノンでした。この記事で、シャノンは暗号理論の基本概念を定義しました。これなしでは暗号はもはや考えられません。シャノンの重要なメリットは、絶対に安全なシステムとその存在の証明、および暗号的に強力な暗号の存在とそのために必要な条件の研究です。シャノンは、強力な暗号の基本要件も策定しました。彼は、今ではよく知られた分散と混合の概念と、単純な操作に基づいて暗号的に強力な暗号化システムを作成する方法を紹介しました。この記事は、暗号化の科学を学ぶための出発点です。

論文「コミュニケーションの数学理論」

ナイキスト・シャノンの定理 (ロシア語の文献では、コテルニコフの定理) は、離散サンプルからの信号の明確な再構成に関するものです。
(またはサイレント暗号化定理) は、最大データ圧縮の制限とシャノンエントロピーの数値を設定します。
シャノン・ハートレーの定理

こちらも参照

Whittaker-Shannon 補間式

注意事項

文学

シャノン C.E.コミュニケーションの数学理論 // ベルシステム技術誌。 - 1948. - T. 27. - P. 379-423、623-656。
シャノン C.E.ノイズのある環境での通信 // 手順無線技術者協会。 - 1月 1949. - T. 37. - No. 1. - P. 10-21。
シャノン K.情報理論とサイバネティクスを研究しています。 - M.: 外国文学出版社、1963. - 830 p.

リンク

参考文献（英語）

カテゴリ:

アルファベット順の人物
アルファベット別の科学者
4月30日生まれ
1916年生まれ
ミシガン州生まれ
2月24日に死去
2001年に死去
マサチューセッツ州の死者数
米国の数学者
情報理論
暗号学者
サイバネティクス
コンピューター技術の先駆者
人工知能研究者
システム科学分野の科学者
MIT卒業生
ミシガン大学の卒業生
MITの教員
米国科学アカデミーの会員および相当の会員
ロンドン王立協会の外国人フェロー
20世紀の数学者
ハーベイ賞受賞者
米国国家科学賞受賞者
IEEE 名誉勲章受賞者
人物:コンピュータチェス
米国の電気技術者

ウィキメディア財団。

2010年。 クロード・エルウッド・シャノン -アメリカを代表する科学者

数学、工学、暗号解析の分野。 彼は情報技術の分野での発見のおかげで世界的な名声を得ました。「ビット」の発明（1948年）、

最小の情報単位として。彼は情報理論の創始者と考えられており、その主な規定はハイテク通信と現代通信の分野に今でも関連しています。 シャノンもそうだった「エントロピー」という概念が初めて導入された

、送信される情報の量が無限であることを示します。

この科学者は、情報の概念と暗号の法則に科学的アプローチを適用した最初の人物であり、コミュニケーションの数学的理論や秘密システムにおけるコミュニケーション理論に関する研究で彼の考えを実証しました。

また、確率論的スキーム、ゲーム科学的概念、オートマトンや管理システムの作成に関する考え方などの重要な点を実証し、サイバネティクスの発展にも多大な貢献をしました。

幼少期と青年期 クロード・シャノンは米国ミシガン州ペトスキーで生まれました。こんな嬉しい出来事が起こりました

1916 年 4 月 30 日。

将来の科学者の父親は擁護の分野でビジネスに従事し、その後裁判官に任命されました。母親は外国語を教え、最終的にはゲイロードの学校長の職を得ました。

シャノン・シニアは数学的な才能を持っていました。孫の科学的活動への傾向を形作る上で重要な役割を果たしたのは、農家であり発明家でもあった彼の祖父でした。 彼の武器庫では洗濯機の作成

およびいくつかの種類の応用農業機械。エジソンがこの家族と家族的なつながりを持っていることは注目に値します。 クロードは 16 歳で母親が教えていた高校を卒業しました。なんとか仕事ができたウエスタンユニオンへの宅配便、

様々な機器の設計に携わります。

彼は航空機や無線機器のモデル化、小さな無線局の修理に興味を持っていました。彼はラジコンボートと友人と通信するための電信機を自分の手で作りました。

クロード自身が断言しているように、彼は政治と神への信仰だけに興味を持っていたわけではありません。

学生時代

彼の最初の仕事は、マサチューセッツ工科大学の研究助手でした。クロードは、教師である V. ブッシュによって作成された機械式コンピューター装置のオペレーターとして科学活動を行っていました。

ブールの概念的科学的発展を深く掘り下げたシャノンは、その実用化の可能性に気づきました。保護 1937年の修士論文、フランク L. ヒッチコックが監督した後、彼は有名なベル電話研究所に移り、そこでスイッチング回路とリレーの使用における記号解析に関する資料を作成しました。

それは米国電気学会の特別雑誌のページに掲載されました (1938 年)。

記事の主な条項が明らかになった 電話のルーティングの改善、電気機械式リレーをスイッチング回路に置き換えたおかげです。この若い科学者は、スキームを使用してすべてのブール代数問題を解決できるという概念を実証しました。

シャノンさんのこの作品は、 ノーベル電気工学賞 (1940)そして、電気回路における論理デジタル回路を作成するための基礎となりました。この修士の研究は 20 世紀における真の科学的進歩となり、現代の電子コンピュータ技術の創造の基礎を築きました。

ブッシュはシャノンに数学の博士号取得のための論文を執筆するよう勧めた。彼らは、有名なメンデルの遺伝の法則と密接に関連した数学的研究に真剣な注意を払いました。しかし、この作品は正当な評価を受けることはなく、初めて出版されたのは 1993 年でした。

科学者は、さまざまな分野、特に情報技術の数学的基礎を構築するために多大な努力を払ってきました。これは、著名な数学者とのコミュニケーションによって促進されました。 G. ワイル、J. フォンノイマン、アインシュタイン、ゲーデル。

戦争時代

1941 年の春から 1956 年までクロード・シャノン アメリカの国防のために働き、防空時の射撃管制と敵探知の開発。彼は米国大統領と英国首相の間に安定した政府間のつながりを築きました。

彼は、2 極スイッチング回路の設計に関する論文で全米研究賞を受賞しました (1942 年)。

科学者は英国人チューリングの音声暗号化に関するアイデア（1943年）に興味を持ち、すでに1945年に火災管制システムのデータの平均化と予測に関する研究を発表しました。共著者はラルフ B. ブラックマンと H. ボードです。情報と特別な信号を処理する特別なシステムをモデル化したので、 情報化時代の到来。

K.シャノンの現場での秘密の覚書 暗号の数学理論(1945) は、暗号化と通信理論が切り離せないことを証明しました。

戦後

この時期は、送信テキストの符号化に関する数学的観点からのコミュニケーション理論に関する彼の覚書 (1948 年) によって特徴づけられました。

シャノンのその後の研究は、ゲーム開発分野の情報理論、特にルーレット、読心マシン、ゲーム開発と密接に関連していました。 ルービックキューブを解くとき。

科学者は、情報を圧縮できるようにするアイデアを実装し、解凍時の情報の損失を回避しました。

科学者は学校を設立し、定期的にセミナーを開催し、特定の問題を解決するための新しいアプローチを見つけるように学生に教えました。

彼の科学研究は有名です 金融数学で。その中には、アメリカの年金基金におけるお金の流れの電気回路と、金融資産を配分する際の投資ポートフォリオ選択の理論的根拠が含まれています。

多くの人がクロード・シャノンの人気を比較します アイザック・ニュートンと。

1978 年以降、引退後、彼はジャグリングの理論を取り入れ、特別なマシンを設計しました。

クロード・シャノンは 1993 年に論文集を出版しました。 彼の科学的著作が 127 件含まれていました。

人生の最終段階

彼は晩年を過ごした マサチューセッツの下宿にて アルツハイマー病のため。妻のメアリー・エリザベスによると、クロードは彼女の治療法を研究する研究に参加したという。

家族全員がいつも彼と一緒にいました。死亡したのは 2001 年 2 月 24 日でした。

シャノンには、1949 年 3 月から結婚生活が続いた唯一の妻がいます。彼らには子供がいました。 3人の子供ロバート、アンドリュー、マルガリータ。

クロード・エルウッド・シャノン（英語：Claude Elwood Shannon、1916年4月30日、米国ミシガン州ペトッキ - 2001年2月24日、米国マサチューセッツ州メドフォード） - アメリカのエンジニア、暗号解読者、数学者。「情報時代の父」とみなされる。

彼は情報理論の創始者であり、それは現代のハイテク通信システムに応用されています。現在現代の通信技術の基礎を形成している基本的な概念、アイデア、およびそれらの数学的定式化を提供します。 1948 年に、彼は情報の最小単位を表すために「ビット」という言葉を使用することを提案しました (記事「コミュニケーションの数学理論」の中で)。さらに、エントロピーの概念はシャノンの理論の重要な特徴でした。彼は、導入したエントロピーが、送信されるメッセージ内の情報の不確実性の尺度に相当することを実証しました。シャノンの論文「通信の数学理論」と「秘密システムにおける通信の理論」は、情報理論と暗号学の基礎であると考えられています。クロードシャノンは科学的な観点から暗号にアプローチした最初の人物の 1 人であり、その理論的基礎を最初に策定し、多くの基本概念を導入しました。シャノンは確率回路理論に重要な貢献をしました。ゲーム理論。オートマトン理論と制御システム理論は、「サイバネティクス」の概念に含まれる科学分野です。

バイオグラフィー

幼少期と青年期

クロード・シャノンは、1916 年 4 月 30 日に米国ミシガン州ペトッキで生まれました。彼の父親、クロード・シニア（1862-1934）は、自力で成功した実業家、弁護士であり、しばらくの間裁判官を務めていました。シャノンの母親、メイベル・ウルフ・シャノン（1890～1945）は外国語教師で、後にゲイロード高校の校長となった。シャノンの父親は数学的な頭脳を持っており、シャノンの言葉を認識していました。シャノンは祖父から科学への愛情を植え付けられました。シャノンの祖父は発明家であり農家でもありました。彼は農業に役立つ他の多くの機器とともに洗濯機を発明しました。トーマス・エジソンはシャノン家の遠い親戚でした。

クロードは人生の最初の 16 年間をミシガン州ゲイロードで過ごし、1932 年にゲイロード総合高校を卒業しました。若い頃、彼はウェスタンユニオンの配達員として働いていました。若いクロードは、機械および自動装置の設計に興味を持っていました。彼は模型飛行機や無線回路を集め、ラジコンボートや友人の家と自分の家の間を結ぶ電信システムを作りました。時には地元のデパートのラジオを修理しなければならなかった。

シャノン自身の言葉によれば、シャノンは非政治的な人物であり、無神論者でした。

大学時代

1932 年、シャノンはミシガン大学に入学し、その授業の 1 つでジョージ・ブールの作品に出会いました。 1936 年、クロードは数学と電気工学の二重専攻でミシガン大学を卒業し、マサチューセッツ工科大学 (MIT) に進学し、研究助手として働きました。彼は、上司のヴァネヴァー・ブッシュが開発した「差分アナライザー」と呼ばれる機械式計算装置、アナログコンピューターでオペレーターの職務を遂行した。シャノンは、差動アナライザの複雑で高度に特殊化された電気回路を研究することで、ブールの概念を有効に活用できることに気づきました。 1937 年の夏にベル電話研究所で働いた後、彼はその年の修士論文「リレーおよびスイッチング回路の記号解析」に基づいた論文を書きました。フランク・ローレン・ヒッチコックが修士論文を監修し、有用な批評とアドバイスを提供したことは注目に値します。この記事自体は 1938 年に米国電気学会 (AIEE) の出版物に掲載されました。この研究で彼は、電話のルーティングに使用される電気機械リレー回路の代わりにスイッチング回路を使用できることを示しました。次に、彼は、これらの回路がブール代数で解決できるすべての問題を解決できることを示すことで、この概念を拡張しました。また、最後の章では、4 ビット加算器などのいくつかの回路のプロトタイプを紹介します。この論文により、シャノンは 1940 年にアメリカ電気学会からアルフレッドノーベル賞を受賞しました。あらゆる論理計算を電気回路に実装できることが実証され、デジタル回路設計の基礎が形成されました。そして、ご存知のとおり、デジタル回路は現代のコンピューティング技術の基礎であるため、彼の研究結果は 20 世紀で最も重要な科学的成果の 1 つです。ハーバード大学のハワード・ガードナーは、シャノンの研究を「おそらく今世紀で最も重要であり、最も有名な修士論文」と呼んだ。

この本はコンピューターの世界の歴史と進化をたどります。コンピューターの世界はいくつかの時期に分けられます。最初のコンピューターの作成と最初のプログラミング言語の出現の時代。コンピュータ産業の形成と発展の時期、コンピュータシステムとネットワークの出現。オブジェクト指向プログラミング言語と新しいコンピューター技術の創造の時代。この本の各章は、コンピュータ世界の建築家である発明家、デザイナー、プログラマーといった個別の時代に焦点を当てています。

幅広い読者に向けて

本：

現在、シャノンのアイデアは、レーザーディスクからコンピューター、自動車から自動宇宙ステーションに至るまで、デジタル形式で情報を保存、処理、送信するほぼすべてのシステムで重要な役割を果たしています。

J・ホーガン

クロード・シャノン

1930 年代後半、シャノンはブール代数を現代のコンピューターの一部を形成するスイッチング回路に初めて関連付けました。この発見のおかげで、ブール代数は、コンピュータの内部動作を整理する方法、つまりコンピュータの論理構造を整理する方法として使用できるようになりました。したがって、たとえ彼の興味がコンピュータから遠く離れていたとしても、コンピュータ業界はこの男に多くの恩恵を受けています。

彼の父親は弁護士であり、しばらくの間裁判官でした。彼の母親は外国語を教え、エイロード高校の校長になりました。若いクロードは自動装置の設計がとても好きでした。彼は模型飛行機や無線回路を組み立て、ラジコンボートや自宅と友人の家を結ぶ電信システムも作りました。彼は地元のデパートのラジオ局を修理しました。トーマス・エジソンは彼の子供時代のヒーローであり、遠いいとこでもありましたが、会ったことはありませんでした。シャノンは後にアイザック・ニュートン、チャールズ・ダーウィン、アルバート・アインシュタイン、ジョン・フォン・ノイマンを英雄リストに加えた。 1932 年、シャノンはミシガン大学に入学しました。クロード・シャノンは電気工学を専攻しました。しかし、数学にも魅了され、できるだけ多くの科目を履修しようと努めました。それらの数学コースの 1 つである記号論理学は、彼のキャリアに大きな役割を果たしました。彼は電気工学と数学の学士号を取得しました。「これは私の人生の物語です。」とシャノンは言います。「数学と電気工学の相互作用。」

1936 年、クロードシャノンはマサチューセッツ工科大学 (MIT) の大学院生になりました。彼の上司である微分アナライザー (アナログコンピューター) の作成者であるヴァネバーブッシュは、アナライザーの論理構成を博士論文のテーマとして説明することを提案しました。

シャノンは論文の執筆中に、ブール代数を電気回路のスイッチやリレーの解析と合成にうまく使用できるという結論に達しました。シャノン氏は、「複雑な数学的演算はリレー回路を使用して実行できます。数値はリレーの位置とステッパースイッチで表すことができます。リレーのセットを特定の方法で接続することにより、さまざまな数学的演算を実行できます。」と書いています。このようにして、論理演算 AND、OR、NOT を実行するリレー回路を構築できるとシャノン氏は説明しました。比較を実装することもできます。このような回路を利用すると、「If... then...」構造を簡単に実装できます。

1937 年、シャノンは「リレーおよびスイッチング回路の記号解析」というタイトルの論文を書きました。これは珍しい論文であり、シャノンの業績がデジタルコンピューターの発展への道を切り開いたということで、当時の科学全体で最も重要な論文の 1 つとみなされていました。

シャノンの仕事は非常に重要でした。現在、エンジニアは日常業務で常にブール代数を使用し、コンピューター、電話ネットワーク、その他のシステム用のハードウェアとプログラムを作成しています。シャノンはこの発見に対する自分の貢献を軽視した。「たまたま、これらの分野 (数学と電気工学) の両方に精通している人が他にいなかっただけです。 A. Ch.)同時に」と彼は言い、「私はいつもこの言葉が好きだった。ブールという言葉だ。」

公平を期すために、シャノン以前に、ブール代数とスイッチング回路の間の接続の確立は、アメリカでは C. ピアースによって、ロシアでは P. S. エーレンフェスト、V. I. シェスタコフらによって行われたことに注意する必要があります。

ブッシュのアドバイスを受けて、シャノンはMITで数学の博士号を取得することを決意した。将来の博士論文のアイデアは、1939 年の夏、ニューヨークのコールドスプリングハーバーで働いていたときに思いつきました。ブッシュはワシントン郡のカーネギー研究所の所長に任命され、シャノンにそこでしばらく過ごすことを提案した。バーバラ・バークスが遺伝学に関して行っていた研究は、シャノンが代数理論を適用する主題として役立つ可能性がある。シャノンが回路スイッチングを行うことができたなら、なぜ遺伝学で同じことができなかったのでしょうか? シャノンの博士論文は「理論遺伝学の代数」と題され、1940 年の春に完成しました。シャノンは数学の博士号と電気工学の修士号の取得を目指しています。ベル研究所の数学部長 T. フライは、シャノンの記号論理学における研究と数学的思考に感銘を受けました。 1940 年の夏、彼はシャノンをベルで働くように誘った。そこでシャノンは、スイッチング回路を研究しているときに、複雑な論理機能を実装するために必要なリレー接点の数を減らすことができる、スイッチング回路を構成する新しい方法を発見しました。彼は「二極スイッチング回路の構成」というタイトルの論文を発表しました。 1940 年末、シャノンは国家研究賞を受賞しました。 1941 年の春、彼はベル研究所に戻りました。戦争が勃発すると、T. フライは防空用の火器管制システムのプログラムの作業を主導しました。シャノンはこのグループに加わり、敵航空機を探知し、対空砲を標的にする装置の開発に取り組みました。

ベル研究所の所有者である AT&T は世界有数の通信会社であり、当然ベル研究所は通信システムの開発も行っていました。今回、シャノンは電子メッセージングに興味を持ちました。この分野で彼が理解していることはほとんどありませんでしたが、数学がほとんどの疑問に対する答えを持っていると信じていました。

シャノンは当初、単純な目標を設定しました。それは、電気的障害やノイズの影響下で電信や電話のチャネルを介して情報を送信するプロセスを改善することでした。同氏は、最良の解決策は通信回線の技術的改善ではなく、情報をより効率的にパッケージ化することにあると結論付けた。

情報とは何ですか? この概念の内容の問題はさておき、シャノンはそれが測定可能な量であることを示しました。つまり、特定のメッセージに含まれる情報量は、考えられるすべてのメッセージの中からこのメッセージが選択される確率の関数です。彼は、メッセージシステム内の情報の可能性の合計を「エントロピー」と呼びました。熱力学では、この概念はシステムのランダム性 (または、お好みで「混合性」) の程度を意味します。（シャノンはかつて、数学者のジョン・フォン・ノイマンからエントロピーの概念を使うようアドバイスを受けたと語っていたが、彼はエントロピーの概念が何なのか誰も知らないので、彼の理論に関する論争では常にシャノンが有利になるだろうと指摘した。）

シャノンは、後にビットと呼ばれる情報の基本単位を、たとえば「表」-「裏」、または「はい」-「いいえ」の 2 つのオプションのいずれかを表すメッセージとして定義しました。ビットは 1 または 0、または回路内の電流の有無として表すことができます。

この数学的基礎に基づいて、シャノンは、どのような通信チャネルにも、情報を確実に送信するための最大の容量があることを示しました。実際、彼は、熟練したコーディングによってこの最大値に近づくことは可能ですが、達成することは不可能であることを証明しました。この最大値はシャノン限界として知られるようになりました。

どうすればシャノン限界に近づくことができるでしょうか? 最初のステップは、コードの冗長性を利用することです。恋人が愛のメモに「愛しています」と簡潔に書くのと同じように、効果的なコーディングを通じて、情報を可能な限りコンパクトな形式に圧縮できます。エラー修正を可能にする特別なコーディング技術を使用すると、メッセージがノイズによって歪められないようにすることができます。

シャノンのアイデアは先見的すぎて、すぐに実践的な効果を発揮することはできませんでした。真空管回路は、シャノンの限界に近づくために必要な複雑なコードをまだ計算できませんでした。実際、エンジニアが情報理論を最大限に活用し始めたのは、高速集積回路の出現により 1970 年代初頭になってからです。

クロード・シャノンは、1948 年に出版されたモノグラフ「コミュニケーションの数学理論」の中で、情報理論の新しい科学に関連するすべての考えやアイデアを概説しました。

情報理論は、コミュニケーションに加えて、言語学、心理学、経済学、生物学、さらには芸術などの他の分野にも浸透しています。これを裏付けるために、たとえば、ある事実を引用しましょう。70 年代初頭に、「情報理論、光合成、宗教」というタイトルの社説がジャーナル「IEEE 情報理論トランザクション」に掲載されました。シャノンの観点からは、情報理論を生物学的システムに適用することはまったく不適切ではありません。なぜなら、彼の意見では、機械システムと生命システムは共通の原理に基づいているからです。機械は考えることができるのかと尋ねると、彼はこう答えます。「もちろん、そうです。私は機械で、あなたも機械です、そして私たちは両方とも考えるでしょう?」

実際、シャノンは、カードをプレイしたり、他の複雑な問題を解決したりするように機械をプログラムできることを示唆した最初のエンジニアの 1 人でした。

1948 年に、彼は「チェスをプレイするためのコンピューターのプログラミング」という著作を出版しました。以前は、このテーマに関する同様の出版物はなく、シャノンによって作成されたチェスプログラムがその後の開発の基礎となり、人工知能の分野における最初の成果となりました。 1950 年に、彼は機械式マウスのテセウスを発明しました。テセウスは、磁石と床の下に隠された複雑な電気回路によって制御されると、迷路から抜け出すことができました。

彼は「心を読み」、「コイン」をプレイするマシンを構築しました。このゲームでは、プレイヤーの 1 人が、他のプレイヤーが「表」を選んだのか「裏」を選んだのかを推測しようとします。シャノンの同僚で、やはりベル研究所のデイビッド・W・ヘーゲルバーガーはプロトタイプを製作した。機械は対戦相手の過去の選択の順序を記憶して分析し、その中にパターンを見つけて、それに基づいて次の選択を予測しようとしました。

クロード・シャノンは、1956 年にダートマスで開催された人工知能に関する最初の会議の主催者の 1 人でした。 1965 年に彼は招待によりソ連を訪問し、そこで人工知能に関する一連の講義を行いました。

1958 年、シャノンはベル研究所を辞め、マサチューセッツ工科大学の教授になりました。 1978 年に正式に引退した後、彼の最大の趣味はジャグリングになりました。彼はいくつかのジャグリングマシンを構築し、ジャグリングのための統一フィールド理論と呼ぶべきものを開発しました。

1950 年代後半以来、シャノンは情報理論に関する著作をほとんど出版していません。元同僚の中にはシャノンが「燃え尽きて」自分の理論にうんざりしていると言う人もいたが、シャノンはこれを否定した。「偉大な数学者のほとんどは、まだ若い頃に最高の作品を書きました。」と彼は言いました。

1985 年、シャノンと妻は突然、英国の都市ブライトンで開催される情報理論に関する国際シンポジウムに出席することにしました。何年もの間、彼は会議に参加しませんでした、そして最初は誰も彼に気づきませんでした。それからシンポジウムの参加者たちは互いにささやき始めた。報告が聞かれたホールを行き来していた控えめな白髪の紳士はクロード・シャノンだった。晩餐会でシャノンは一言挨拶し、3つのボールでちょっとしたジャグリングをし、長い列に並んでいたエンジニアたちにたくさんのサインをした。ある参加者は「あたかもニュートンが物理学の問題を専門とする会議に出席しているかのように受け取られた」と回想した。

2001 年 3 月初旬、クロードシャノンは長い闘病の末、84 歳で亡くなりました。どこにでもいるジャーナリストが書いているように、ビートを発明した男が亡くなった。