Rezultatul dezvoltării teoriei comunicării lui Shannon. Teoria informației a lui Claude Shannon

Scurta biografie a lui Claude Shannon și fapte interesante din viața inginerului, criptoanalistului și matematicianului american, părintele erei informației, sunt prezentate în acest articol.

Scurtă biografie Claude Shannon

Claude Elwood Shannon s-a născut pe 30 aprilie 1916 în orașul Petocki, Michigan. Tatăl său era avocat, iar mama sa preda limbi străine. În 1932, tânărul a absolvit liceul și, concomitent, a fost educat acasă. Tatăl lui Claude și-a cumpărat în mod constant fiului său kituri de radio amatori și kituri de construcție, promovându-i creativitatea tehnică. Iar sora lui mai mare l-a predat cursuri aprofundate de matematică. Prin urmare, dragostea pentru tehnologie și matematică a fost evidentă.

În 1932, viitorul om de știință a intrat la Universitatea din Michigan. A absolvit instituția de învățământ în 1936 cu o diplomă de licență în matematică și inginerie electrică. La universitate, a citit lucrările „Calcul logic” și „Analiza matematică a logicii” ale autorului George Boole, care au determinat în mare măsură interesele sale științifice viitoare.

Curând a fost invitat să lucreze la Institutul de Tehnologie din Massachusetts ca asistent de cercetare în laboratorul de inginerie electrică. Shannon a lucrat la modernizarea unui computer analogic, analizorul diferenţial al lui Vannevar Bush.

În 1936, Claude a decis să se înscrie la un program de master, iar un an mai târziu și-a scris disertația. Pe baza acestuia, el produce un articol intitulat „Analiza simbolică a releelor și a circuitelor de comutare”, publicat în 1938 în Jurnalul Institutului American de Ingineri Electrici. Articolul său a atras interesul comunității științifice de inginerie electrică și în 1939 i s-a acordat Premiul. Alfred Nobel. Fără a-și termina teza de master, Shannon a început să lucreze la doctoratul în matematică, atingând probleme de genetică. Se numea „Algebră pentru genetică teoretică”.

În 1941, la vârsta de 25 de ani, a început să lucreze în departamentul de matematică al centrului de cercetare Bell Laboratories. În acest moment, au început ostilitățile în Europa. America a finanțat cercetările lui Shannon în domeniul criptografiei. A fost autorul analizei textelor criptate folosind metode teoretice informaționale. În 1945, omul de știință a finalizat un mare raport secret, „The Mathematical Theory of Criptography”.

Ce contribuții a adus Claude Shannon în domeniul informaticii?

În cercetările sale, omul de știință a pregătit concepte despre teoria informației. În 1948, Shannon a publicat lucrarea „Teoria matematică a comunicării”, în care teoria matematică a apărut ca un receptor de informații și un canal de comunicare pentru transmiterea acesteia. Tot ce rămâne este să traducem totul într-un limbaj mai simplu și să transmitem realizările noastre omenirii. Claude Shannon a introdus conceptul de entropie informațională, care denotă o cantitate, o unitate de informație. Omul de știință a spus că un matematician l-a sfătuit să folosească acest termen. Claude Shannon a creat 6 teoreme conceptuale care stau la baza teoriei sale informaționale:

Teorema pentru evaluarea cantitativă a informaţiei.
Teoremă pentru împachetarea rațională a simbolurilor în timpul codificării primare.
Teoremă de potrivire a fluxului de informații cu capacitatea unui canal de comunicare fără interferențe.
Teoremă de potrivire a fluxului de informații cu capacitatea unui canal de comunicare binar cu zgomot.
Teorema de estimare a capacitatii unui canal de comunicare continuu.
Teoremă pentru reconstrucția fără erori a unui semnal continuu.

În 1956, omul de știință a încetat să lucreze la Laboratoarele Bell și a ocupat funcția de profesor la două facultăți de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts: inginerie electrică și matematică.

Când a împlinit 50 de ani, a încetat să predea și s-a dedicat în totalitate hobby-urilor sale preferate. A creat un monociclu cu 2 șei, roboți care rezolvă un cub Rubik și jongla cu bile și un cuțit pliabil cu multe lame. În 1965 a vizitat URSS. Și recent, Claude Shannon a fost foarte bolnav și a murit în februarie 2001 din cauza bolii Alzheimer într-un azil de bătrâni din Massachusetts.

Claude Shannon fapte interesante

Shannon a fost insuflat cu dragoste pentru știință de către bunicul său. Bunicul lui Shannon a fost inventator și fermier. El a inventat mașina de spălat, împreună cu multe alte utilaje utile în agricultură.

Ca adolescent el a lucrat ca mesager la Western Union.

El îi plăcea să cânte la clarinet, a ascultat muzică și a citit poezie.

Shannon s-a căsătorit pe 27 martie 1949 cu Mary Elizabeth Moore Shannon, pe care a cunoscut-o la Bell Labs. A lucrat acolo ca analist. Cuplul a avut trei copii: Andrew Moore, Robert James și Margarita Katerina.

Lui Claude Shannon îi plăcea să meargă la Las Vegas în weekend cu soția sa Betty și un coleg pentru a juca blackjack. Shannon și prietenul său au proiectat chiar și primul computer portabil de „numărare a cardurilor” din lume.

El a fost implicat în dezvoltarea dispozitivelor care detectau aeronavele inamice și ținteau tunurile antiaeriene asupra lor. De asemenea, a creat un sistem criptografic pentru guvernul SUA, asigurând secretul negocierilor dintre Roosevelt și Churchill.

Îi plăcea să joace șah și jongla. 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.

El a creat 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.

Shannon, în propriile sale cuvinte, a fost o persoană apolitică și un ateu.

Domeniul stiintific: Locul de lucru: Alma mater: Cunoscut ca: Premii și premii

Premiul numit după A. Nobel AIEE (1940);
Premiul în memoria lui M. Libman (engleză) rusă;
IRE (1949);
Medalia de onoare IEEE (1966);
Medalia Națională a Științei (1966);
Premiul Harvey (1972).

Premiul Kyoto (1985)

Biografie

În 1985, Claude Shannon și soția sa Betty participă la Simpozionul Internațional de Teoria Informației din Brighton. Shannon nu a participat la conferințe internaționale destul de mult timp și la început nici măcar nu l-au recunoscut. La banchet, Claude Shannon a ținut un scurt discurs, a jonglat doar cu trei mingi, apoi a dat sute și sute de autografe oamenilor de știință și ingineri uimiți care stăteau într-o coadă lungă, simțind sentimente reverente față de marele om de știință, comparându-l cu Sir. Isaac Newton.

El a fost dezvoltatorul primei jucării industriale controlate prin radio, care a fost produsă în anii 50 în Japonia (foto). De asemenea, a dezvoltat un dispozitiv care putea plia un cub Rubik (foto), un mini computer pentru jocul de masă Hex, care învingea întotdeauna adversarul (foto), un mouse mecanic care putea găsi o cale de ieșire dintr-un labirint (foto). El a realizat și ideea mașinii de benzi desenate „Ultimate Machine” (foto).

Lucrarea lui Shannon „The Theory of Communication in Secret Systems” (1945), clasificată drept „secretă”, care a fost desecretizată și publicată abia în 1949, a servit drept începutul unor cercetări extinse în teoria codificării și transmiterii informațiilor și, în opinia generală, a dat criptografiei statutul de știință. Claude Shannon a fost cel care a început să studieze criptografie folosind o abordare științifică. În acest articol, Shannon a definit conceptele fundamentale ale teoriei criptografiei, fără de care criptografia nu mai este de conceput. Meritul important al lui Shannon este cercetarea sistemelor absolut sigure și dovada existenței lor, precum și existența unor cifruri puternice din punct de vedere criptografic și condițiile necesare pentru aceasta. Shannon a formulat, de asemenea, cerințele de bază pentru cifrurile puternice. El a introdus conceptele acum familiare de împrăștiere și amestecare, precum și metode de creare a unor sisteme de criptare puternice din punct de vedere criptografic, bazate pe operațiuni simple. Acest articol este punctul de plecare pentru studierea științei criptografiei.

Articolul „Teoria matematică a comunicării”

Teorema Nyquist-Shannon (în literatura în limba rusă - teorema lui Kotelnikov) se referă la reconstrucția fără ambiguitate a unui semnal din eșantioanele sale discrete.
(sau teorema de criptare silențioasă) stabilește o limită pentru compresia maximă a datelor și o valoare numerică pentru entropia Shannon.
Teorema Shannon-Hartley

Vezi de asemenea

Formula de interpolare Whittaker-Shannon

Note

Literatură

Shannon C.E. O teorie matematică a comunicării // Jurnalul tehnic Bell System. - 1948. - T. 27. - P. 379-423, 623-656.
Shannon C.E. Comunicare în prezența zgomotului // Proc. Institutul de Ingineri Radio. - Ian. 1949. - T. 37. - Nr. 1. - P. 10-21.
Shannon K. Lucrează despre teoria informației și cibernetică. - M.: Editura Literatură străină, 1963. - 830 p.

Legături

Bibliografie (engleză)

Categorii:

Personalități în ordine alfabetică
Oamenii de știință după alfabet
Născut pe 30 aprilie
Născut în 1916
Născut în Michigan
A murit pe 24 februarie
A murit în 2001
Decese în Massachusetts
matematicienii americani
Teoria informației
Criptografi
Cibernetică
Pionierii tehnologiei informatice
Cercetători în inteligență artificială
Oameni de știință în domeniul științei sistemelor
Absolvenți ai MIT
Absolvenți ai Universității din Michigan
facultatea MIT
Membrii și membrii corespondenți ai Academiei Naționale de Științe din SUA
Fellows străini ai Societății Regale din Londra
Matematicienii secolului XX
Câștigătorii premiului Harvey
Beneficiari ai Medaliei Naționale a Științei din SUA
Beneficiarii medaliei de onoare IEEE
Persoane: șah pe computer
Ingineri electrici din SUA

Fundația Wikimedia.

2010. Claude Elwood Shannon - om de știință american de frunte

în domeniul matematicii, ingineriei, criptoanaliticii. A câștigat faima mondială datorită descoperirilor sale în domeniul tehnologiei informației și invenția „bitului” (1948),

ca cea mai mică unitate de informare. Este considerat fondatorul teoriei informației, ale cărei prevederi principale sunt încă relevante în secțiunea de comunicații de înaltă tehnologie și comunicații moderne. Shannon a fost și el conceptul de „entropie” a fost introdus pentru prima dată

, care indică o cantitate nedefinită de informații transmise.

Acest om de știință a fost primul care a aplicat o abordare științifică a ideilor informaționale și a legilor criptografiei, fundamentandu-și gândurile în lucrări despre teoria matematică a comunicării, precum și despre teoria comunicării în sisteme secrete.

De asemenea, a adus o mare contribuție la dezvoltarea ciberneticii, susținând puncte cheie precum schema probabilistică, conceptul științific al jocului, precum și gânduri despre crearea de automate și sisteme de management.

Copilărie și adolescență Claude Shannon s-a născut în Petoskey, Michigan, SUA. Acest eveniment fericit s-a întâmplat

30.04.1916.

Tatăl viitorului om de știință a fost angajat în afaceri în domeniul advocacy, iar apoi a fost numit judecător. Mama a predat limbi străine și în cele din urmă a primit funcția de director de școală în Gaylord.

Shannon Sr. avea înclinaţii matematice. Un rol cheie în modelarea înclinației nepotului său către activitatea științifică l-a jucat bunicul său, fermier și inventator. În arsenalul său crearea unei mașini de spălat

și unele tipuri de mașini agricole aplicate. Este de remarcat faptul că Edison are legături de familie cu această familie. La 16 ani, Claude a absolvit liceul, unde preda mama lui. Am reușit să lucrez curier către Western Union,

implicat în proiectarea diferitelor dispozitive.

Era interesat de modelarea aeronavelor și a echipamentelor radio și de repararea stațiilor radio mici. Cu propriile sale mâini a făcut o barcă radiocontrolată și un telegraf pentru a comunica cu un prieten.

După cum asigură Claude însuși, el nu era absolut interesat doar de politică și de credința în Dumnezeu.

Anii de studenți

Primul său loc de muncă a fost ca asistent de cercetare la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. Claude și-a desfășurat activitățile științifice ca operator al unui dispozitiv computerizat mecanic creat de profesorul său V. Bush.

După ce a adâncit în dezvoltările științifice conceptuale ale lui Boole, Shannon și-a dat seama de posibilitatea aplicării lor practice. Protejând teză de master în 1937, care a fost supravegheat de Frank L. Hitchcock, s-a mutat la celebrele Bell Telephone Laboratories, unde a produs material despre analiza simbolică în circuitele de comutare și utilizarea releelor.

A fost publicată pe paginile unei reviste speciale de către Institutul de Ingineri Electrici din SUA (1938).

Au fost dezvăluite principalele prevederi ale articolului îmbunătățirea direcționării apelurilor telefonice, datorită înlocuirii releelor de tip electromecanic cu un circuit de comutare. Tânărul om de știință a fundamentat conceptul de posibilitate de a rezolva toate problemele de algebră booleană folosind scheme.

Această lucrare a lui Shannon a primit Premiul Nobel pentru Inginerie Electrică (1940)și a devenit baza creării de circuite digitale logice în circuitele electrice. Lucrarea acestui maestru a devenit o adevărată descoperire științifică a secolului al XX-lea, punând bazele creării tehnologiei informatice electronice a generației moderne.

Bush i-a recomandat lui Shannon să urmeze o dizertație pentru un doctorat în matematică. Ei au acordat o atenție deosebită cercetării matematice în strânsă legătură cu legile genetice ale moștenirii celebrului Mendel. Dar această lucrare nu a primit niciodată recunoașterea cuvenită și a fost publicată pentru prima dată abia în 1993.

Oamenii de știință au depus mult efort pentru a construi o bază matematică pentru diverse discipline, în special tehnologia informației. Acest lucru a fost facilitat de comunicarea sa cu un matematician proeminent G. Weyl, precum și J. von Neumann, Einstein, Gödel.

Perioada de război

Din primăvara anului 1941 până în 1956 Claude Shannon lucrează pentru apărarea SUA, dezvoltarea controlului focului și a detectării inamicului în timpul apărării aeriene. El a creat o legătură interguvernamentală stabilă între președintele SUA și prim-ministrul britanic.

A primit Premiul Național de Cercetare pentru lucrarea sa despre proiectarea circuitelor de comutare cu doi poli (1942).

Omul de știință a devenit interesat de ideile englezului Turing privind criptarea vorbirii (1943) și deja în 1945 a publicat o lucrare despre media și prognoza datelor pentru sistemele de control al incendiilor. Co-autorii săi au fost Ralph B. Blackman și H. Bode. După ce au modelat un sistem special care procesează informații și semnale speciale, ei a inaugurat era informației.

Memorandumul secret al lui K. Shannon în domeniu teoria matematică a criptografiei(1945) au demonstrat că criptografia și teoria comunicării sunt inseparabile.

Perioada postbelică

Acest timp a fost marcat de memoriul său despre teoria comunicării din punct de vedere matematic (1948) privind codificarea textelor transmise.

Lucrările ulterioare ale lui Shannon au fost strâns legate de teoria informației în domeniul dezvoltării jocurilor, în special roata ruletei, mașina de citire a minții și la rezolvarea unui cub Rubik.

Omul de știință a implementat o idee care face posibilă comprimarea informațiilor, ceea ce evită pierderea acesteia în timpul despachetului.

Omul de știință a creat o școală în care a ținut periodic seminarii, unde i-a învățat pe elevi să găsească noi abordări pentru rezolvarea anumitor probleme.

Cercetările sale științifice sunt celebre în matematică financiară. Printre acestea, circuitul electric al fluxului de bani în fondurile de pensii americane și rațiunea alegerii unui portofoliu de investiții la alocarea activelor monetare.

Mulți compară popularitatea lui Claude Shannon cu Isaac Newton.

După 1978, la pensie, a preluat teoria jonglerii și a proiectat o mașină specială.

Claude Shannon a publicat o colecție a articolelor sale în 1993, unde a inclus 127 dintre lucrările sale științifice.

Etapa finală a vieții

Și-a petrecut ultimii ani la pensiunea Massachusetts din cauza bolii Alzheimer. Aici, potrivit soției sale, Mary Elizabeth, Claude a participat la cercetări pentru a studia metodele de tratare a ei.

Întreaga familie a fost în permanență alături de el. Moartea a avut loc pe 24 februarie 2001.

Lui Shannon i-a supraviețuit singura soție, cu care căsătoria sa a durat din martie 1949. Au avut copii trei copii Robert, Andrew, Margareta.

Claude Elwood Shannon(Engleză: Claude Elwood Shannon; 30 aprilie 1916, Petocki, Michigan, SUA - 24 februarie 2001, Medford, Massachusetts, SUA) - inginer, criptoanalist și matematician american. Considerat „părintele erei informației”.

El este fondatorul teoriei informației, care și-a găsit aplicație în sistemele moderne de comunicații de înaltă tehnologie. A furnizat concepte fundamentale, idei și formulările lor matematice care formează în prezent baza pentru tehnologiile moderne de comunicare. În 1948, el a propus utilizarea cuvântului „bit” pentru a desemna cea mai mică unitate de informație (în articolul „Teoria matematică a comunicării”). În plus, conceptul de entropie a fost o caracteristică importantă a teoriei lui Shannon. El a demonstrat că entropia pe care a introdus-o este echivalentă cu o măsură a incertitudinii informațiilor din mesajul transmis. Lucrările lui Shannon „A Mathematical Theory of Communications” și „The Theory of Communications in Secret Systems” sunt considerate fundamentale pentru teoria informației și criptografie. Claude Shannon a fost unul dintre primii care a abordat criptografia din punct de vedere științific, a fost primul care a formulat fundamentele teoretice ale acesteia și a introdus multe concepte de bază; Shannon a adus contribuții cheie la teoria circuitelor probabilistice; teoria jocurilor; teoria automatelor și teoria sistemelor de control sunt domenii ale științei incluse în conceptul de „cibernetică”.

Biografie

Copilărie și tinerețe

Claude Shannon s-a născut pe 30 aprilie 1916 în Petocki, Michigan, SUA. Tatăl său, Claude Sr. (1862-1934), a fost un om de afaceri, avocat și de ceva vreme judecător. Mama lui Shannon, Maybelle Woolf Shannon (1890-1945), a fost o profesoară de limbi străine, care a devenit mai târziu director al liceului Gaylord. Tatăl lui Shannon avea o minte matematică și era conștient de cuvintele lui. Shannon a fost insuflat cu dragoste pentru știință de către bunicul său. Bunicul lui Shannon a fost inventator și fermier. El a inventat mașina de spălat, împreună cu multe alte utilaje utile în agricultură. Thomas Edison era o rudă îndepărtată a familiei Shannon.

Claude și-a petrecut primii șaisprezece ani din viață în Gaylord, Michigan, unde a absolvit Gaylord Comprehensive High School în 1932. În tinerețe, a lucrat ca curier pentru Western Union. Tânărul Claude era interesat de proiectarea dispozitivelor mecanice și automate. A adunat modele de avioane și circuite radio, a creat o barcă radiocontrolată și un sistem de telegraf între casa unui prieten și a lui. Uneori trebuia să repare aparatele de radio pentru un magazin local.

Shannon, în propriile sale cuvinte, a fost o persoană apolitică și un ateu.

Anii de universitate

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, astfel, rezultatele muncii sale sunt unul dintre cele mai importante rezultate științifice ale secolului al XX-lea. 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”.

Cartea urmărește istoria și evoluția lumii computerelor, care poate fi împărțită în mai multe perioade: perioada premergătoare erei computerului; perioada de creare a primelor calculatoare și apariția primelor limbaje de programare; perioada de formare și dezvoltare a industriei calculatoarelor, apariția sistemelor și rețelelor informatice; perioada de creare a limbajelor de programare orientate pe obiecte și a noilor tehnologii informatice. Fiecare dintre capitolele cărții este dedicat unei perioade separate, inventatorilor, designerilor și programatorilor - arhitecții lumii computerelor.

Pentru o gamă largă de cititori

Carte:

În zilele noastre, ideile lui Shannon joacă un rol important în aproape toate sistemele care stochează, procesează sau transmit informații în formă digitală, de la discuri laser la computere, de la mașini la stații spațiale automate...

J. Horgan

Claude Shannon

La sfârșitul anilor 1930, Shannon a fost primul care a corelat algebra booleană cu circuitele de comutare care fac parte din computerele moderne. Datorită acestei descoperiri, algebra booleană ar putea fi folosită ca o modalitate de organizare a operațiunilor interne ale unui computer, o modalitate de a organiza structura logică a unui computer. Astfel, industria calculatoarelor îi datorează mult acestui om, chiar dacă interesele lui erau uneori departe de calculatoare.

Tatăl său a fost avocat și de ceva vreme judecător. Mama sa a predat limbi străine și a devenit directorul liceului Eylord. Tânărului Claude îi plăcea foarte mult să proiecteze dispozitive automate. El a asamblat modele de avioane și circuite radio și a creat, de asemenea, o barcă radiocontrolată și un sistem de telegraf între casa lui și casa unui prieten. A reparat posturile de radio pentru un magazin local. Thomas Edison a fost atât erou din copilărie, cât și un văr îndepărtat, deși nu s-au întâlnit niciodată. Shannon i-a adăugat ulterior pe lista sa de eroi pe Isaac Newton, Charles Darwin, Albert Einstein și John von Neumann. În 1932, Shannon a fost înscrisă la Universitatea din Michigan. Claude Shannon s-a specializat în inginerie electrică. Dar și matematica l-a fascinat și a încercat să urmeze cât mai multe cursuri. Unul dintre acele cursuri de matematică, în logică simbolică, a jucat un rol important în cariera lui. A primit o diplomă de licență în inginerie electrică și matematică. „Aceasta este povestea vieții mele”, spune Shannon, „Interacțiunea dintre matematică și inginerie electrică”.

În 1936, Claude Shannon a devenit student absolvent la Massachusetts Institute of Technology (MIT). Supraveghetorul său Vannevar Bush, creatorul analizorului diferenţial (calculatorul analogic), a propus să descrie organizarea logică a analizorului ca subiect al disertaţiei sale.

În timp ce lucra la disertația sa, Shannon a ajuns la concluzia că algebra booleană ar putea fi folosită cu succes pentru a analiza și sintetiza comutatoare și relee în circuitele electrice. Shannon a scris: "Operațiile matematice complexe pot fi efectuate folosind circuite de relee. Numerele pot fi reprezentate prin pozițiile releului și comutatoare pas cu pas. Prin conectarea seturilor de relee într-un anumit mod, pot fi efectuate diverse operații matematice." În acest fel, a explicat Shannon, este posibil să se construiască un circuit releu care efectuează operațiile logice ȘI, SAU și NU. De asemenea, puteți implementa comparații. Cu ajutorul unor astfel de circuite este ușor de implementat construcția „Dacă… atunci…”.

În 1937, Shannon a scris o disertație intitulată „Analiza simbolică a circuitelor de releu și comutare”. A fost o disertație neobișnuită și a fost considerată una dintre cele mai semnificative din întreaga știință la acea vreme: ceea ce a făcut Shannon a deschis calea pentru dezvoltarea computerelor digitale.

Munca lui Shannon a fost foarte importantă: acum inginerii folosesc constant algebra booleană în practica lor zilnică, creând hardware și programe pentru calculatoare, rețele de telefonie și alte sisteme. Shannon și-a minimizat contribuția la această descoperire. „S-a întâmplat că nimeni altcineva nu era familiarizat cu ambele domenii (matematică și inginerie electrică. - A. Ch.)în același timp”, a spus el și apoi a declarat: „Întotdeauna mi-a plăcut acest cuvânt - boolean”.

Pentru a fi corect, trebuie menționat că înainte de Shannon, stabilirea unei conexiuni între algebra booleană și circuitele de comutare a fost realizată în America de C. Pierce, în Rusia de P. S. Ehrenfest, V. I. Shestakov și alții.

La sfatul lui Bush, Shannon a decis să urmeze un doctorat în matematică la MIT. Ideea viitoarei sale disertații i-a venit în vara anului 1939, în timp ce lucra la Cold Spring Habor din New York. Bush a fost numit președinte al Instituției Carnegie din județul Washington și a sugerat ca Shannon să petreacă ceva timp acolo: munca pe care o făcea Barbara Burks despre genetică ar putea servi drept subiect la care Shannon și-ar aplica teoria algebrică. Dacă Shannon ar putea schimba circuitul, de ce nu ar putea face același lucru în genetică? Teza de doctorat a lui Shannon, intitulată „Algebra pentru genetică teoretică”, a fost finalizată în primăvara anului 1940. Shannon urmează un doctorat în matematică și un master în inginerie electrică. T. Fry, director de matematică la Laboratoarele Bell, a fost impresionat de munca lui Shannon în logica simbolică și de gândirea sa matematică. În vara anului 1940, a invitat-o pe Shannon să lucreze la Bell. Acolo, Shannon, în timp ce cerceta circuitele de comutare, a descoperit o nouă metodă de organizare a acestora care ar putea reduce numărul de contacte releu necesare implementării oricărei funcții logice complexe. A publicat o lucrare intitulată „Organization of Double-Pole Switching Circuits”. La sfârșitul anului 1940, Shannon a primit Premiul Național de Cercetare. În primăvara anului 1941, s-a întors la Laboratoarele Bell. Odată cu izbucnirea războiului, T. Fry a condus lucrările la un program pentru sistemele de control al focului pentru apărarea aeriană. Shannon s-a alăturat acestui grup și a lucrat la dispozitive care detectau avioanele inamice și ținteau tunurile antiaeriene.

AT&T, proprietarul Bell Laboratories, a fost cea mai importantă companie de comunicații din lume și, desigur, Bell Laboratories a lucrat și la sistemele de comunicații. De data aceasta, Shannon a devenit interesată de mesageria electronică. Nu înțelegea puțin în acest domeniu, dar credea că matematica are răspunsurile la majoritatea întrebărilor.

La început, Shannon și-a propus un obiectiv simplu: să îmbunătățească procesul de transmitere a informațiilor printr-un canal telegrafic sau telefonic sub influența perturbărilor electrice sau a zgomotului. El a concluzionat că cea mai bună soluție nu constă în îmbunătățirile tehnice ale liniilor de comunicare, ci în ambalarea mai eficientă a informațiilor.

Ce este informația? Lăsând deoparte problema conținutului acestui concept, Shannon a arătat că este o cantitate măsurabilă: cantitatea de informație conținută într-un mesaj dat este o funcție de probabilitatea ca, dintre toate mesajele posibile, acesta să fie selectat. El a numit potențialul total al informațiilor dintr-un sistem de mesaje „entropia”. În termodinamică, acest concept înseamnă gradul de aleatorie (sau, dacă preferați, „mixtitatea”) al unui sistem. (Shannon a spus odată că a fost sfătuit să folosească conceptul de entropie de către matematicianul John von Neumann, care a subliniat că, din moment ce nimeni nu știe ce este, Shannon va avea întotdeauna avantaj în disputele cu privire la teoria sa.)

Shannon a definit unitatea de bază a informației, numită mai târziu bit, ca un mesaj reprezentând una dintre cele două opțiuni: de exemplu, „capete” – „cozi” sau „da” - „nu”. Un bit poate fi reprezentat ca 1 sau 0 sau ca prezența sau absența curentului într-un circuit.

Pe această bază matematică, Shannon a arătat apoi că orice canal de comunicare are capacitatea maximă de transmitere fiabilă a informațiilor. De fapt, a demonstrat că, deși este posibil să se apropie de acest maxim printr-o codare pricepută, este imposibil să-l atingi. Acest maxim a devenit cunoscut sub numele de limita Shannon.

Cum se poate aborda limita Shannon? Primul pas este să profitați de redundanța codului. Așa cum un iubit ar putea scrie succint „Te iubesc” în nota sa de dragoste, printr-o codificare eficientă poți comprima informațiile în cea mai compactă formă posibilă. Folosind tehnici speciale de codare care permit corectarea erorilor, vă puteți asigura că mesajul nu este distorsionat de zgomot.

Ideile lui Shannon erau prea vizionare pentru a avea efect practic imediat. Circuitele cu tuburi de vid pur și simplu nu puteau încă calcula codurile complexe necesare pentru a se apropia de limita Shannon. De fapt, abia la începutul anilor 1970, odată cu apariția circuitelor integrate de mare viteză, inginerii au început să profite din plin de teoria informației.

Claude Shannon și-a conturat toate gândurile și ideile legate de noua știință a teoriei informației în monografia „Teoria matematică a comunicațiilor”, publicată în 1948.

Teoria informației, pe lângă comunicații, a pătruns și în alte domenii, inclusiv lingvistică, psihologie, economie, biologie și chiar artă. Pentru a susține acest lucru, să citam, de exemplu, un fapt: la începutul anilor 70, un editorial intitulat „Teoria informațiilor, fotosinteza și religia” a fost publicat în revista „IEEE Transactions on Information Theory”. Din punctul de vedere al lui Shannon, aplicarea teoriei informației la sistemele biologice nu este deloc nepotrivită, întrucât, în opinia sa, sistemele mecanice și vii se bazează pe principii comune. Când este întrebat dacă o mașină poate gândi, el răspunde: „Desigur, da. Eu sunt o mașină și tu ești o mașină, iar amândoi gândim, nu-i așa?"

De fapt, Shannon a fost unul dintre primii ingineri care a sugerat că mașinile ar putea fi programate să joace cărți și să rezolve alte probleme complexe.

În 1948, a publicat lucrarea „Programming a Computer for Playing Chess”. Anterior, nu existau publicații similare pe această temă, iar programul de șah creat de Shannon a stat la baza dezvoltărilor ulterioare și a primei realizari în domeniul inteligenței artificiale. În 1950, el a inventat mouse-ul mecanic, Tezeu, care, atunci când este controlat de un magnet și de un circuit electric complex ascuns sub podea, își putea găsi calea de ieșire dintr-un labirint.

El a construit o mașină care „citește mințile” și joacă „monede”, un joc în care unul dintre jucători încearcă să ghicească dacă celălalt jucător a ales „capete” sau „cozi”. Colegul lui Shannon, tot la Laboratoarele Bell, David W. Hagelbarger a construit un prototip; mașina și-a amintit și a analizat secvența alegerilor trecute ale adversarului, încercând să găsească un model în ele și, pe baza acestuia, să prezică următoarea alegere.

Claude Shannon a fost unul dintre organizatorii primei conferințe despre inteligența artificială, desfășurată în 1956 la Dartmouth. În 1965, a vizitat Uniunea Sovietică la invitație, unde a ținut o serie de prelegeri despre inteligența artificială.

În 1958, Shannon a părăsit Bell Laboratories pentru a deveni profesor la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. După ce s-a pensionat oficial în 1978, cel mai mare hobby a devenit jongleria. A construit mai multe mașini de jonglare și a dezvoltat ceea ce s-ar putea numi o teorie a câmpului unificat pentru jonglare.

De la sfârșitul anilor 1950, Shannon a publicat foarte puține lucrări despre teoria informației. Unii dintre foștii săi colegi au spus că Shannon a fost „ars” și obosit de propria sa teorie, dar Shannon a negat acest lucru. „Cei mai mulți dintre marii matematicieni și-au scris cele mai bune lucrări când erau încă tineri”, a spus el.

În 1985, Shannon și soția sa au decis brusc să participe la Simpozionul Internațional de Teoria Informației, desfășurat în orașul englez Brighton. Mulți ani nu a participat la conferințe și la început nimeni nu l-a observat. Apoi participanții la simpozion au început să-și șoptească unul altuia: modestul domn cărunt care venea și pleca din sălile în care se auzeau rapoartele era Claude Shannon. La banchet, Shannon a spus câteva cuvinte, a făcut un pic de jonglerie cu trei mingi și a semnat multe autografe pentru inginerii care erau aliniați într-un șir lung. După cum și-a amintit un participant, „a fost perceput ca și cum Newton ar fi apărut la o conferință dedicată problemelor de fizică”.

La începutul lui martie 2001, la vârsta de 84 de ani, după o lungă boală, Claude Shannon a murit. După cum au scris jurnalişti omniprezent, omul care a inventat beat-ul a murit.