Шеннон Клод

Клод Шеннон (Shannon) (1916 - 2001) - американський інженер і математик. Людина, яку називають батьком сучасних теорій інформації і зв'язку.

Осіннім вдень 1989 кореспондент журналу "Scientific American" увійшов в старовинний будинок з видом на озеро на північ від Бостона. Але зустрів його господар, 73-річний стрункий старий з пишною сивою гривою і пустотлива усмішка, зовсім не бажав згадувати "справи давно минулих днів" і обговорювати свої наукові відкриття 30-50-річної давності. Бути може, гість краще подивиться його іграшки?

Не чекаючи відповіді і не слухаючи умовлянь дружини Бетті, господар потягнув здивованого журналіста в сусідню кімнату, де з гордістю 10-річного хлопця продемонстрував свої скарби: сім шахових машин, цирковий шест з пружиною і бензиновим двигуном, складаний ніж із сотнею лез, двомісний одноколісний велосипед, жонглюють манекен, а також комп'ютер, обчислює в римській системі числення. І не біда, що багато з цих творів господаря давно зламано і порядком запилені, - він щасливий.

Хто цей старий? Невже це він, будучи ще молодим інженером Bell Laboratories, написав у 1948 році "Велику хартію" інформаційної ери - "Математичну теорію зв'язку "? Його чи праця назвали" найбільшою роботою в анналах технічної думки "? Його чи інтуїцію першовідкривача порівнювали з генієм Ейнштейна? Так, це все про нього. І він же в тих же 40-х роках конструював літаючий диск на ракетний двигуні і катався, одночасно жонглюючи, на одноколісному велосипеді по коридорах Bell Labs. Це Клод Шеннон, батько кібернетики і теорії інформації, гордо заявив: "Я завжди слідував своїм інтересам, не думаючи ні про те, у що вони мені обійдуться, та про їхні цінності для світу. Я витратив багато часу на абсолютно даремні речі. "

Клод Шеннон народився в 1916 році і виріс в місті Гейлорде штату Мічиган. Ще в дитячі роки Клод познайомився як з детальністю технічних конструкцій, так і з спільністю математичних принципів. Він постійно возився з детекторними приймачами і Радіоконструктори, які приносив йому батько, помічник судді, і вирішував математичні задачки та головоломки, якими постачала його старша сестра Кетрін, що стала згодом професором математики. Клод полюбив ці два світи, настільки несхожі між собою, - техніку і математику.

Будучи студентом Мічіганського університету, який він закінчив у 1936 році, Клод спеціалізувався одночасно і в математиці, і в електротехніці. Ця двобічність інтересів і освіти визначила перший великий успіх, якого Клод Шеннон досяг у свої аспірантські роки в Массачусетському технологічному інституті. У своїй дисертації, захищеної в 1940 році, він довів, що роботу перемикачів та реле в електричних схемах можна представити за допомогою алгебри, винайденої в середині XIX століття англійським математиком Джорджем Булем. "Просто сталося так, що ніхто інший не був знайомий з цими обома областями одночасно! "- так скромно Шеннон пояснив причину свого відкриття.

У наші дні зовсім зайво пояснювати читачам комп'ютерного видання, що виходить булева алгебра для сучасної схемотехніки. У 1941 році 25-річний Клод Шеннон вступив на роботу в Bell Laboratories. У роки війни він займався розробкою криптографічних систем, і пізніше це допомогло йому відкрити методи кодування з корекцією помилок. А у вільний час він почав розвивати ідеї, які потім вилилися в теорію інформації. Початкова мета Шеннона полягала у поліпшенні передачі інформації по телеграфної чи телефонному каналі, що знаходиться під впливом електричних шумів. Він швидко прийшов до висновку, що найкраще вирішення проблеми полягає в більш ефективної упаковці інформації.

Але що ж таке інформація? Чим вимірювати її кількість? Шеннон довелося відповісти на ці питання ще до того, як він приступив до досліджень пропускної спроможності каналів зв'язку. У своїх роботах 1948-49 років він визначив кількість інформації через ентропію -- величину, відому в термодинаміки і статистичної фізики як міра разупорядоченності системи, а за одиницю інформації прийняв те, що згодом охрестили "бітом", то є вибір одного з двох рівноймовірно варіантів. Пізніше Шеннон любив розповідати, що використовувати ентропію йому порадив знаменитий математик Джон фон Нейман, який мотивував свою пораду тим, що мало хто з математиків і інженерів знає про ентропії, і це забезпечить Шеннон велике перевагу в неминучих спорах. Жарт це чи ні, але як важко нам тепер уявити, що всього півстоліття тому поняття "кількість інформації" ще потребувало строгому визначенні і що це визначення могло викликати якісь суперечки.

На міцному фундаменті свого визначення кількості інформації Клод Шеннон довів дивовижну теорему про пропускної здатності зашумленних каналів зв'язку. У всій повноті ця теорема була опублікована в його роботах 1957-61 років і тепер носить його ім'я. У чому суть теореми Шеннона? Всякий зашумлені канал зв'язку характеризується своєю граничною швидкістю передачі інформації, яку називають межею Шеннона. При швидкостях передачі вище цієї межі неминучі помилки в переданої інформації. Зате знизу до цієї межі можна підійти як завгодно близько, забезпечуючи відповідним кодуванням інформації як завгодно малу ймовірність помилки при будь-якій зашумленості каналу.

Ці ідеї Шеннона виявилися занадто провидчеськими і не змогли знайти собі застосування в роки повільної лампової електроніки. Але в наш час високошвидкісних мікросхем вони працюють всюди, де зберігається, обробляється і передається інформація: в комп'ютері і лазерному диску, у факсимільному апараті і міжпланетної станції. Ми не помічаємо теорему Шеннона, як не помічаємо повітря.

Крім теорії інформації, невгамовний Шеннон приклався в багатьох областях. Одним з перших він висловив думка про те, що машини можуть грати в ігри і самонавчатися. У 1950 році він зробив механічну мишку Тесей, дистанційно керовану складної електронної схемою. Ця мишка вчилася знаходити вихід з лабіринту. На честь його винаходу IEEE заснував міжнародний конкурс "мікромишь", в якому до цих пір беруть участь тисячі студентів технічних вузів. У ті ж 50-ті роки Шеннон створив машину, яка "читала думки" при грі в "монетку": людина загадував "орел" чи "решка", а машина відгадувала з вірогідністю вище 50%, тому що людина ніяк не може уникнути будь-яких закономірностей, що машина може використовувати.

У 1956 році Шеннон покинув Bell Labs і з наступного року став професором Массачусетського технологічного інституту, звідки пішов на пенсію у 1978 році. У числі його студентів був, зокрема, Марвін Мінськ та інші відомі вчені, що працювали у галузі штучного інтелекту.

Праці Шеннона, до яких з благоговінням ставляться діячі науки, настільки ж цікаві і для фахівців, вирішальних суто прикладні завдання. Шеннон заклав основу і для сучасного кодування з корекцією помилок, без якого не обходиться зараз ні один дисковод для жорстких дисків або система потокового відео, і, можливо, багато продукти, яким ще тільки належить побачити світ.

У МТІ і на пенсії їм повністю заволоділо його давнє захоплення жонглюванням. Шеннон побудував кілька жонглюють машин і навіть створив загальну теорію жонглювання, яка, втім, не допомогла йому побити особистий рекорд - жонглювання чотирма м'ячиками. Ще він випробував свої сили в поезії, а також розробив різноманітні моделі біржі акцій і випробував їх (за його словами - успішно) на власних акціях.

Але з початку 60-х років Шеннон не зробив в теорії інформації практично більше нічого. Це виглядало так, як ніби йому всього за 20 років набридла створена ним ж теорія. Таке явище - не рідкість у світі науки, і в цьому випадку про вченого говорять одне слово: перегорів. Як лампочка, чи що? Мені здається, більш точним було б порівняння вчених із зірками. Найпотужніші зірки світять не довго, близько ста мільйонів років, і кінчають своє творче життя спалахом наднової, в процесі якої відбувається нуклеосинтез: з водню й гелію народжується вся таблиця Менделєєва. Ми з вами перебуваємо з попелу цих зірок, і так само наша цивілізація складається з продуктів швидкого згоряння найпотужніших умов. Є зірки другу типу: вони горять рівно і довго і мільярди років дарують світло і тепло населеним планет (принаймні, однієї). Дослідники такого типу теж дуже потрібні науці і людству: вони повідомляють цивілізації енергію розвитку. А зірки третього сорту - червоні й коричневі карлики - світять і гріють трохи, лише собі під ніс. Таких вчених вистачає, але в статті про Шеннон говорити про них просто непристойно.

У 1985 році Клод Шеннон і його дружина Бетті несподівано відвідали Міжнародний симпозіум з теорії інформації в англійському місті Брайтоні. Майже ціле покоління Шеннон не з'являвся на конференціях, і спочатку його ніхто не впізнав. Потім учасники симпозіуму почали перешіптуватися: он той скромний сивий джентльмен - це Клод Шеннон, той самий! На банкеті Шеннон сказав кілька слів, трохи пожонглювати трьома (на жаль, тільки трьома) м'ячиками, а потім підписав сотні автографів приголомшеним інженерам і вченим, вишикувались у довжелезну чергу. Ті, хто стоїть у черзі говорили, що мають такі ж почуття, які зазнали б фізики, стань на їх конференцію сам сер Ісаак Ньютон.

Клод Шеннон помер у 2001 році в Массачусетському будинку для людей похилого віку від хвороби Альцгеймера на 84 році життя.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.infhist.h1.ru/