Claude Shannon

CopilărieEdit

Familia Shannon a locuit în Gaylord, Michigan, iar Claude s-a născut într-un spital din apropiere, în Petoskey. Tatăl său, Claude Sr. (1862-1934) a fost un om de afaceri și, pentru o vreme, judecător de succesiune în Gaylord. Mama sa, Mabel Wolf Shannon (1890-1945), a fost profesoară de limbi străine, care a fost, de asemenea, director al Liceului Gaylord. Claude Sr. era descendent al unor coloniști din New Jersey, în timp ce Mabel era copilul unor imigranți germani.

Cei mai mulți dintre primii 16 ani din viața lui Shannon au fost petrecuți în Gaylord, unde a urmat școala publică, absolvind Liceul Gaylord în 1932. Shannon a arătat o înclinație spre lucruri mecanice și electrice. Cele mai bune materii ale sale au fost științele și matematica. Acasă a construit dispozitive precum machete de avioane, un model de barcă radiocomandată și un sistem de telegraf cu sârmă ghimpată către casa unui prieten aflat la o jumătate de milă distanță. În timp ce creștea, a lucrat, de asemenea, ca mesager pentru compania Western Union.

Eroul din copilărie al lui Shannon a fost Thomas Edison, despre care a aflat mai târziu că era un văr îndepărtat. Atât Shannon cât și Edison erau descendenți ai lui John Ogden (1609-1682), un lider colonial și un strămoș al multor oameni distinși.

Circuite logiceEdit

În 1932, Shannon a intrat la Universitatea din Michigan, unde a făcut cunoștință cu lucrările lui George Boole. A absolvit în 1936 cu două diplome de licență: una în inginerie electrică și cealaltă în matematică.

În 1936, Shannon și-a început studiile postuniversitare în inginerie electrică la MIT, unde a lucrat la analizatorul diferențial al lui Vannevar Bush, un prim calculator analogic. În timp ce studia circuitele complicate ad-hoc ale acestui analizor, Shannon a proiectat circuite de comutare bazate pe conceptele lui Boole. În 1937, și-a scris teza de masterat, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. O lucrare din această teză a fost publicată în 1938. În această lucrare, Shannon a demonstrat că circuitele sale de comutare puteau fi folosite pentru a simplifica dispunerea releelor electromecanice care erau folosite atunci în comutatoarele de rutare a apelurilor telefonice. În continuare, a extins acest concept, demonstrând că aceste circuite pot rezolva toate problemele pe care le poate rezolva algebra booleană. În ultimul capitol, el a prezentat diagramele mai multor circuite, inclusiv un sumator complet pe 4 biți.

Utilizarea acestei proprietăți a comutatoarelor electrice pentru a implementa logica este conceptul fundamental care stă la baza tuturor calculatoarelor electronice digitale. Lucrarea lui Shannon a devenit fundamentul proiectării circuitelor digitale, așa cum a devenit cunoscută pe scară largă în comunitatea inginerilor electrici în timpul și după cel de-al Doilea Război Mondial. Rigurozitatea teoretică a lucrărilor lui Shannon a depășit metodele ad-hoc care predominaseră anterior. Howard Gardner a numit teza lui Shannon „probabil cea mai importantă și, de asemenea, cea mai remarcată teză de masterat a secolului.”

Shannon și-a primit doctoratul de la MIT în 1940. Vannevar Bush îi sugerase lui Shannon să lucreze la teza sa de doctorat la Cold Spring Harbor Laboratory, pentru a dezvolta o formulare matematică pentru genetica mendeliană. Această cercetare a avut ca rezultat teza de doctorat a lui Shannon, intitulată An Algebra for Theoretical Genetics.

În 1940, Shannon a devenit National Research Fellow la Institute for Advanced Study din Princeton, New Jersey. La Princeton, Shannon a avut ocazia de a discuta ideile sale cu oameni de știință și matematicieni influenți, precum Hermann Weyl și John von Neumann, și a avut, de asemenea, întâlniri ocazionale cu Albert Einstein și Kurt Gödel. Shannon a lucrat liber între discipline, iar această abilitate este posibil să fi contribuit la dezvoltarea ulterioară a teoriei matematice a informației.

Cercetări pe timp de războiEdit

Shannon s-a alăturat apoi Laboratoarelor Bell pentru a lucra la sisteme de control al focului și criptografie în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, în cadrul unui contract cu secțiunea D-2 (secțiunea Sisteme de control) a Comitetului Național de Cercetare a Apărării (NDRC).

Shannon este creditat cu inventarea graficelor de flux de semnal, în 1942. El a descoperit formula de câștig topologic în timp ce investiga funcționarea funcțională a unui calculator analogic.

Pentru două luni, la începutul anului 1943, Shannon a intrat în contact cu cel mai important matematician britanic Alan Turing. Turing fusese detașat la Washington pentru a împărtăși cu serviciul de criptanaliză al marinei americane metodele folosite de Școala de coduri și cifrare a guvernului britanic de la Bletchley Park pentru a sparge codurile folosite de submarinele Kriegsmarine în nordul Oceanului Atlantic. De asemenea, a fost interesat de criptarea vorbirii și, în acest scop, a petrecut o perioadă la Bell Labs. Shannon și Turing s-au întâlnit la ora ceaiului în cafenea. Turing i-a arătat lui Shannon lucrarea sa din 1936, care definea ceea ce este cunoscut acum sub numele de „mașina universală Turing”. Aceasta l-a impresionat pe Shannon, deoarece multe dintre ideile sale le completau pe ale sale.

În 1945, pe măsură ce războiul se apropia de sfârșit, NDRC emitea un rezumat al rapoartelor tehnice ca ultim pas înainte de eventuala sa închidere. În interiorul volumului privind controlul focului, un eseu special intitulat „Netezirea datelor și predicția în sistemele de control al focului”, scris în colaborare de Shannon, Ralph Beebe Blackman și Hendrik Wade Bode, trata în mod oficial problema netezirea datelor în controlul focului prin analogie cu „problema separării unui semnal de zgomotul perturbator în sistemele de comunicații”. Cu alte cuvinte, a modelat problema în termeni de procesare a datelor și a semnalelor și, astfel, a anunțat venirea Epocii Informației.

Lucrările lui Shannon privind criptografia au fost chiar mai strâns legate de publicațiile sale ulterioare privind teoria comunicațiilor. La sfârșitul războiului, el a pregătit un memorandum clasificat pentru Bell Telephone Labs intitulat „A Mathematical Theory of Cryptography”, datat septembrie 1945. O versiune declasificată a acestui document a fost publicată în 1949 sub titlul „Communication Theory of Secrecy Systems” în Bell System Technical Journal. Acest document a încorporat multe dintre conceptele și formulările matematice care au apărut, de asemenea, în lucrarea sa „A Mathematical Theory of Communication”. Shannon a declarat că ideile sale din timpul războiului privind teoria comunicațiilor și criptografia s-au dezvoltat simultan și că „erau atât de apropiate încât nu le puteai separa”. Într-o notă de subsol, aproape de începutul raportului clasificat, Shannon și-a anunțat intenția de a „dezvolta aceste rezultate … într-un memorandum viitor privind transmiterea de informații.”

În timp ce se afla la Bell Labs, Shannon a demonstrat că blocul criptografic de unică folosință este imposibil de spart în cercetarea sa clasificată care a fost publicată ulterior în octombrie 1949. El a demonstrat, de asemenea, că orice sistem indescifrabil trebuie să aibă, în esență, aceleași caracteristici ca și one-time pad-ul: cheia trebuie să fie cu adevărat aleatorie, la fel de mare ca și textul în clar, să nu fie niciodată reutilizată în întregime sau parțial și să fie ținută secretă.

Teoria informațieiEdit

În 1948, memorandumul promis a apărut ca „A Mathematical Theory of Communication”, un articol în două părți în numerele din iulie și octombrie ale Bell System Technical Journal. Această lucrare se concentrează pe problema celei mai bune modalități de codificare a informațiilor pe care un emițător dorește să le transmită. În această lucrare fundamentală, el a utilizat instrumente ale teoriei probabilităților, dezvoltate de Norbert Wiener, care se aflau în stadiul incipient de aplicare la teoria comunicațiilor la acea vreme. Shannon a dezvoltat entropia informației ca o măsură a conținutului de informație dintr-un mesaj, care este o măsură a incertitudinii reduse de mesaj, inventând în același timp, în esență, domeniul teoriei informației.

Cartea Teoria matematică a comunicării reia articolul lui Shannon din 1948 și popularizarea acestuia de către Warren Weaver, care este accesibilă nespecialiștilor. Weaver a subliniat că, în teoria comunicării, cuvântul „informație” nu este legat de ceea ce spui, ci de ceea ce ai putea spune. Altfel spus, informația este o măsură a libertății de alegere a cuiva atunci când selectează un mesaj. Conceptele lui Shannon au fost, de asemenea, popularizate, sub rezerva propriei corecturi, în cartea lui John Robinson Pierce, Symbols, Signals, and Noise.

Contribuția fundamentală a teoriei informației la procesarea limbajului natural și la lingvistica computațională a fost stabilită în continuare în 1951, în articolul său „Prediction and Entropy of Printed English”, care arată limitele superioare și inferioare ale entropiei asupra statisticilor limbii engleze – oferind o bază statistică pentru analiza limbajului. În plus, el a demonstrat că tratarea spațiului alb ca a 27-a literă a alfabetului scade de fapt incertitudinea în limbajul scris, oferind o legătură clară și cuantificabilă între practica culturală și cunoașterea probabilistică.

O altă lucrare notabilă publicată în 1949 este „Communication Theory of Secrecy Systems”, o versiune declasificată a lucrării sale din timpul războiului privind teoria matematică a criptografiei, în care a demonstrat că toate cifrele teoretic imposibil de spart trebuie să aibă aceleași cerințe ca și one-time pad-ul. De asemenea, i se atribuie introducerea teoriei eșantionării, care se ocupă de reprezentarea unui semnal în timp continuu dintr-un set discret (uniform) de eșantioane. Această teorie a fost esențială pentru a permite telecomunicațiilor să treacă de la sistemele de transmisie analogice la cele digitale în anii 1960 și mai târziu.

A revenit la MIT pentru a ocupa o catedră dotată în 1956.

Predare la MITEdit

În 1956 Shannon s-a alăturat facultății MIT pentru a lucra în Laboratorul de Cercetare în Electronică (RLE). A continuat să facă parte din facultatea MIT până în 1978.

Viața ulterioarăEdit

Shannon a dezvoltat boala Alzheimer și și-a petrecut ultimii ani din viață într-un azil de bătrâni; a murit în 2001, supraviețuit de soția sa, un fiu și o fiică și două nepoate.

Hobby-uri și invențiiEdit

Minivac 601, un antrenor de calculator digital proiectat de Shannon.

În afara activităților academice ale lui Shannon, a fost interesat de jonglerie, monociclism și șah. De asemenea, a inventat multe dispozitive, inclusiv un calculator cu cifre romane numit THROBAC, mașini de jonglatanie și o trompetă aruncătoare de flăcări. A construit un dispozitiv care putea rezolva puzzle-ul Rubik’s Cube.

Shannon a proiectat Minivac 601, un antrenor de calculator digital pentru a-i învăța pe oamenii de afaceri cum funcționează calculatoarele. Acesta a fost vândut de Scientific Development Corp începând cu 1961.

Este considerat, de asemenea, co-inventatorul primului calculator portabil, împreună cu Edward O. Thorp. Dispozitivul a fost folosit pentru a îmbunătăți șansele la jocul de ruletă.

Viața personalăEdit

Shannon s-a căsătorit cu Norma Levor, o intelectuală bogată, evreică, de stânga, în ianuarie 1940. Căsătoria s-a încheiat cu un divorț după aproximativ un an. Levor s-a căsătorit mai târziu cu Ben Barzman.

Shannon a cunoscut-o pe cea de-a doua soție a sa, Betty Shannon (născută Mary Elizabeth Moore), când aceasta era analist numeric la Bell Labs. S-au căsătorit în 1949. Betty l-a ajutat pe Claude în construirea unora dintre cele mai faimoase invenții ale sale. Au avut trei copii.

Shannon a fost apolitic și ateu.

OmagiiEdit

Există șase statui ale lui Shannon sculptate de Eugene Daub: una la Universitatea din Michigan; una la MIT în Laboratorul pentru Sisteme Informaționale și Decizionale; una în Gaylord, Michigan; una la Universitatea din California, San Diego; una la Bell Labs; și alta la AT&T Shannon Labs. După destrămarea Bell System, partea din Bell Labs care a rămas la AT&T Corporation a fost numită Shannon Labs în onoarea sa.

Potrivit lui Neil Sloane, un bursier AT&T care a coeditat marea colecție de lucrări ale lui Shannon în 1993, perspectiva introdusă de teoria comunicării a lui Shannon (numită acum teoria informației) este fundamentul revoluției digitale, iar fiecare dispozitiv care conține un microprocesor sau un microcontroler este un descendent conceptual al publicației lui Shannon din 1948: „Este unul dintre marii oameni ai secolului. Fără el, niciunul dintre lucrurile pe care le cunoaștem astăzi nu ar exista. Întreaga revoluție digitală a început cu el.” Unitatea shannon poartă numele lui Claude Shannon.

A Mind at Play, o biografie a lui Shannon scrisă de Jimmy Soni și Rob Goodman, a fost publicată în 2017.

La 30 aprilie 2016, Shannon a fost onorat cu un Google Doodle pentru a-i sărbători viața în ziua în care ar fi împlinit 100 de ani.

The Bit Player, un film de lung metraj despre Shannon regizat de Mark Levinson a avut premiera la World Science Festival în 2019. Bazat pe interviuri realizate cu Shannon în casa sa în anii 1980, filmul a fost lansat pe Amazon Prime în august 2020.

.

Lasă un comentariu