Claude Shannon ve nesiyle ünlü? kısaca. Amerikalı mühendis Claude Shannon ve neden ünlü olduğu

Claude Elwood Shannon(İngilizce: Claude Elwood Shannon; 30 Nisan 1916, Petocki, Michigan, ABD - 24 Şubat 2001, Medford, Massachusetts, ABD) - Amerikalı mühendis, kriptanalist ve matematikçi. “Bilgi çağının babası” olarak kabul ediliyor.

Modern yüksek teknoloji iletişim sistemlerinde uygulama bulan bilgi teorisinin kurucusudur. Şu anda modern iletişim teknolojilerinin temelini oluşturan temel kavramları, fikirleri ve bunların matematiksel formülasyonlarını sağladı. 1948'de bilginin en küçük birimini belirtmek için "bit" kelimesinin kullanılmasını önerdi ("Matematiksel İletişim Teorisi" makalesinde). Ayrıca entropi kavramı Shannon'ın teorisinin önemli bir özelliğiydi. Ortaya koyduğu entropinin, iletilen mesajdaki bilginin belirsizliğinin ölçüsüne eşdeğer olduğunu gösterdi. Shannon'ın "Matematiksel İletişim Teorisi" ve "Gizli Sistemlerde İletişim Teorisi" makaleleri, bilgi teorisi ve kriptografi için temel kabul edilir. Claude Shannon, kriptografiye bilimsel bir bakış açısıyla yaklaşan ilk kişilerden biriydi; teorik temellerini formüle eden ve birçok temel kavramı tanıtan ilk kişiydi. Shannon olasılıksal devreler teorisine önemli katkılarda bulundu; oyun teorisi; otomat teorisi ve kontrol sistemleri teorisi “sibernetik” kavramı içerisinde yer alan bilim alanlarıdır.

Biyografi

Çocukluk ve gençlik

Claude Shannon, 30 Nisan 1916'da Petocki, Michigan, ABD'de doğdu. Babası Claude Sr. (1862-1934), kendi kendini yetiştirmiş bir iş adamı, avukat ve bir süre yargıçtı. Shannon'ın annesi Maybelle Woolf Shannon (1890-1945), daha sonra Gaylord Lisesi'nin müdürü olan bir yabancı dil öğretmeniydi. Shannon'ın babasının matematiksel bir zekası vardı ve sözlerinin farkındaydı. Shannon'a büyükbabası tarafından bilim sevgisi aşılanmıştı. Shannon'ın büyükbabası bir mucit ve çiftçiydi. Tarımda faydalı birçok ekipmanla birlikte çamaşır makinesini de icat etti. Thomas Edison, Shannon'ların uzak bir akrabasıydı.

Claude hayatının ilk on altı yılını Gaylord, Michigan'da geçirdi ve burada Gaylord Kapsamlı Lisesi'nden 1932'de mezun oldu. Gençliğinde Western Union'da kurye olarak çalıştı. Genç Claude mekanik ve otomatik cihazlar tasarlamakla ilgileniyordu. Model uçaklar ve radyo devreleri topladı, radyo kontrollü bir tekne ve bir arkadaşının evi ile kendi evi arasında bir telgraf sistemi yarattı. Zaman zaman yerel bir mağazanın radyolarını tamir etmek zorunda kalıyordu.

Shannon, kendi deyimiyle apolitik bir insan ve ateistti.

Üniversite yılları

1932'de Shannon, Michigan Üniversitesi'ne kaydoldu ve burada kurslarından birinde George Boole'un çalışmalarıyla tanıştı. 1936 yılında Claude, Michigan Üniversitesi'nden matematik ve elektrik mühendisliği dallarında çift anadal yaparak mezun oldu ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ne (MIT) giderek burada araştırma görevlisi olarak çalıştı. Süpervizörü Vanevar Bush tarafından geliştirilen, "diferansiyel analizör" adı verilen analog bir bilgisayar olan mekanik bir bilgi işlem cihazında operatör görevlerini yerine getirdi. Shannon, bir diferansiyel analizörün karmaşık, son derece uzmanlaşmış elektrik devrelerini inceleyerek Boole'un kavramlarının iyi bir şekilde kullanılabileceğini gördü. 1937 yazında Bell Telefon Laboratuvarlarında çalıştıktan sonra, o yılki yüksek lisans tezine dayanan "Röle ve Anahtarlama Devrelerinin Sembolik Analizi" adlı bir makale yazdı. Frank Lauren Hitchcock'un yüksek lisans tezini denetlediğini ve yararlı eleştiri ve tavsiyeler sağladığını belirtmek gerekir. Makalenin kendisi 1938'de Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü'nün (AIEE) yayınında yayınlandı. Bu çalışmada, anahtarlama devrelerinin, daha sonra telefon çağrılarını yönlendirmek için kullanılan elektromekanik röle devrelerinin yerine kullanılabileceğini gösterdi. Daha sonra bu devrelerin Boolean cebirinin çözebileceği tüm sorunları çözebileceğini göstererek bu kavramı genişletti. Ayrıca son bölümde, örneğin 4 bitlik toplayıcı gibi çeşitli devrelerin prototiplerini sunuyor. Bu makalesi nedeniyle Shannon, 1940 yılında Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü tarafından Alfred Nobel Ödülü'ne layık görüldü. Elektrik devrelerinde herhangi bir mantıksal hesaplamayı uygulama konusunda kanıtlanmış yetenek, dijital devre tasarımının temelini oluşturdu. Ve dijital devreler, bildiğimiz gibi, modern bilgisayar teknolojisinin temelidir, dolayısıyla çalışmalarının sonuçları yirminci yüzyılın en önemli bilimsel sonuçlarından biridir. Harvard Üniversitesi'nden Howard Gardner, Shannon'ın çalışmasını "yüzyılın belki de en önemli ve aynı zamanda en ünlü yüksek lisans tezi" olarak nitelendirdi.

Anatoly Ushakov, Teknik Bilimler Doktoru, Prof. departman kontrol sistemleri ve bilişim, ITMO Üniversitesi

20. yüzyılın ikinci yarısının pek çok nesil teknik uzmanı, hatta otomatik kontrol ve sibernetik teorisinden oldukça uzak olanlar, üniversitelerin duvarlarını terk etmiş olanlar bile, hayatlarının geri kalanında "yazarın" bilimsel ve bilimsel isimlerini hatırladılar. teknik kazanımlar: Lyapunov fonksiyonları, Markov süreçleri, frekans ve Nyquist kriteri, Wiener süreci, Kalman filtresi. Bu tür başarılar arasında Shannon'ın teoremleri gururla yer alıyor. 2016, yazar, bilim adamı ve mühendis Claude Shannon'ın doğumunun yüzüncü yıldönümünü kutluyor.

“Bilginin sahibi dünyanın sahibidir”

W. Churchill

Pirinç. 1. Claude Shannon (1916–2001)

Claude Elwood Shannon (Şekil 1), 30 Nisan 1916'da Michigan Gölü kıyısında bulunan Petocki şehrinde, Michigan'da (ABD) bir avukat ve yabancı dil öğretmeni ailesinde doğdu. Ablası Katherine matematikle ilgileniyordu ve sonunda profesör oldu ve Shannon'ın babası avukat olarak çalışmalarını amatör radyoyla birleştirdi. Geleceğin mühendisinin uzak bir akrabası, 1093 patenti olan dünyaca ünlü mucit Thomas Edison'du.

Shannon, 1932'de on altı yaşında kapsamlı liseden mezun olurken, evde ek eğitim aldı. Babası ona inşaat setleri ve amatör radyo setleri satın alarak oğlunun teknik yaratıcılığına mümkün olan her şekilde katkıda bulundu ve kız kardeşi onu ileri matematik çalışmalarına dahil etti. Shannon her iki dünyaya da aşık oldu: mühendislik ve matematik.

Shannon, 1932'de Michigan Üniversitesi'ne girdi ve 1936'da mezun oldu ve matematik ve elektrik mühendisliği dallarında çift anadal yaparak lisans diploması aldı. Çalışmaları sırasında üniversite kütüphanesinde George Boole'un sırasıyla 1847 ve 1848'de yazdığı “Mantığın Matematiksel Analizi” ve “Mantıksal Analiz” adlı iki eserini buldu. Shannon onları dikkatle inceledi ve görünüşe göre bu onun gelecekteki bilimsel ilgi alanlarını belirledi.

Mezun olduktan sonra Claude Shannon, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) Elektrik Mühendisliği Laboratuvarı'nda araştırma görevlisi olarak işe girdi ve burada MIT Başkan Yardımcısı Vannevar Bush'un analog bir "bilgisayar" olan diferansiyel analizörünün geliştirilmesi üzerinde çalıştı. O andan itibaren Vannevar Bush, Claude Shannon'ın bilimsel akıl hocası oldu. Shannon, diferansiyel analizör kontrol cihazının karmaşık, son derece uzmanlaşmış röle ve anahtarlama devresini incelerken, George Boole'un kavramlarının bu alanda iyi bir şekilde kullanılabileceğini fark etti.

1936'nın sonunda Shannon yüksek lisans programına girdi ve 1937'de yüksek lisans tezinin özetini yazdı ve buna dayanarak "Rölelerin ve Anahtarlama Devrelerinin Sembolik Analizi" makalesini hazırladı. 1938, Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü'nün (AIEE) yayınında. Bu çalışma bilimsel elektrik mühendisliği camiasının dikkatini çekti ve 1939'da Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği Shannon'a Alfred Nobel Ödülü'nü verdi.

Henüz yüksek lisans tezini savunamayan Shannon, Bush'un tavsiyesi üzerine MIT'de genetik problemleriyle ilgili matematik alanında doktora yapmaya karar verdi. Bush'a göre genetik, Shannon'ın bilgilerinin uygulanmasında başarılı bir sorun alanı olabilir. Shannon'ın "Teorik Genetik için Cebir" başlıklı doktora tezi 1940 baharında tamamlandı ve gen kombinatorik problemlerine ayrıldı. Shannon doktorasını matematik alanında aldı ve aynı zamanda “Rölelerin ve anahtarlama devrelerinin sembolik analizi” konulu tezini savunarak elektrik mühendisliği ustası oldu.

Shannon'ın doktora tezi genetikçilerden pek destek görmedi ve bu nedenle hiçbir zaman yayınlanmadı. Ancak yüksek lisans tezinin anahtarlama ve dijital teknolojide bir atılım olduğu ortaya çıktı. Tezin son bölümünde Shannon tarafından geliştirilen mantıksal hesabın belirli röle ve anahtarlama devrelerinin analizi ve sentezinde başarılı bir şekilde uygulanmasına ilişkin birçok örnek verildi: seçici devreler, elektriksel sırrı olan bir kilit, ikili toplayıcılar. Bunların hepsi Shannon tarafından gerçekleştirilen bilimsel atılımı ve mantıksal hesabın formalizminin muazzam pratik faydalarını açıkça göstermektedir. Dijital mantık böyle doğdu.

Pirinç. 2. Claude Shannon, Bell Laboratuvarlarında (1940'ların ortası)

1941 baharında Claude Shannon, Bell Laboratuvarları araştırma merkezinin matematik bölümünün çalışanı oldu (Şekil 2). 25 yaşındaki Claude Shannon'ın kendisini içinde bulduğu atmosfer hakkında birkaç söz söylenmeli - Harry Nyquist, Henrik Bode, Ralph Hartley, John Tukey ve Bell Laboratuvarlarının diğer çalışanları tarafından yaratıldı. Hepsinin, Shannon'un sonunda büyük bilim düzeyine geliştireceği bilgi teorisinin gelişiminde zaten belirli sonuçları vardı.

O sıralarda Avrupa'da savaş zaten sürüyordu ve Shannon, ABD hükümeti tarafından geniş çapta finanse edilen bir araştırma yürütüyordu. Shannon'ın Bell Laboratuvarlarında yaptığı çalışma kriptografiyle ilgiliydi; bu da onu kriptografinin matematiksel teorisi üzerinde çalışmaya yönlendirdi ve sonunda bilgi-teorik yöntemler kullanarak şifreli metinleri analiz etmesine olanak sağladı (Şekil 3).

1945'te Shannon, "Gizlilik Sistemlerinin İletişim Teorisi" konulu büyük bir gizli bilimsel raporu tamamladı.

Pirinç. 3. Şifreleme makinesinde

O sıralarda Claude Shannon, bilgi teorisindeki yeni temel kavramlarla bilim camiasına konuşmaya çoktan yaklaşmıştı. Ve 1948'de çığır açan eseri “Matematiksel İletişim Teorisi”ni yayınladı. Shannon'un matematiksel iletişim teorisi, bir bilgi kaynağı, bir bilgi alıcısı ve bir "aktarım ortamı"ndan (verimlilik ve iletim sırasında bilgiyi çarpıtma yeteneği ile karakterize edilen bir iletişim kanalı) oluşan üç bileşenli bir yapıyı varsayıyordu. Belirli bir dizi sorun ortaya çıktı: bilginin nasıl ölçüleceği, etkili bir şekilde nasıl paketleneceği, bilginin hatasız iletimini garanti etmek için sabit bir bant genişliği ile bir kaynaktan bir iletişim kanalına bilgi çıkışının izin verilen hızının nasıl tahmin edileceği ve Son olarak kanal bağlantılarında parazit olması durumunda son sorun nasıl çözülür? Claude Shannon, teoremleriyle tüm bu sorulara insanlığa kapsamlı cevaplar verdi.

"Dükkandaki" meslektaşlarının Shannon'a terminoloji konusunda yardımcı olduğu söylenmelidir. Bu nedenle, minimum bilgi miktarı birimi terimi - "bit" - John Tukey tarafından önerildi ve kaynağın sembolü başına ortalama bilgi miktarını tahmin etme terimi - "entropi" - John von Neumann. Claude Shannon ufuk açıcı çalışmasını yirmi üç teorem biçiminde sundu. Tüm teoremler eşdeğer değildir, bazıları yardımcı niteliktedir veya bilgi teorisinin özel durumlarına ve bunun ayrık ve sürekli iletişim kanalları üzerinden aktarımına ayrılmıştır, ancak altı teorem kavramsaldır ve tarafından oluşturulan bilgi teorisinin oluşturulmasının çerçevesini oluşturur. Claude Shannon.

Bu altı teoremden ilki, bir bilgi kaynağı tarafından üretilen bilginin, özelliklerini belirten entropi formundaki bir ölçüme dayanan stokastik bir yaklaşım çerçevesinde nicel olarak değerlendirilmesi ile ilgilidir.
İkinci teorem, birincil kodlama sırasında bir kaynak tarafından üretilen sembollerin rasyonel paketlenmesi problemine ayrılmıştır. Etkili bir kodlama prosedürünü ve bilgi iletim sisteminin yapısına bir "kaynak kodlayıcı" ekleme ihtiyacını doğurdu.
Üçüncü teorem, iletim sırasında bilginin bozulmamasını garanti eden, müdahale olmadığında bilgi kaynağından gelen bilgi akışını iletişim kanalının kapasitesiyle eşleştirme sorunuyla ilgilidir.
Dördüncü teorem, öncekiyle aynı sorunu çözer, ancak ikili iletişim kanalında, iletilen kod mesajı üzerindeki etkisi, rastgele bir kod bitinin bozulma olasılığına katkıda bulunan bir girişimin varlığında. Teorem, kod mesajının alıcıya hatasız teslim edilmesinin belirli bir olasılığını garanti eden bir iletim yavaşlama koşulunu içerir. Bu teorem, gürültü koruyucu kodlamanın metodolojik temelidir ve iletim sisteminin yapısına bir "kanal kodlayıcı" ekleme ihtiyacına yol açmıştır.
Beşinci teorem, belirli bir frekans bant genişliği ve iletişim kanalındaki faydalı sinyalin ve girişim sinyalinin belirli güçleri ile karakterize edilen sürekli bir iletişim kanalının kapasitesinin tahmin edilmesine ayrılmıştır. Teorem Shannon limiti olarak adlandırılan sınırı tanımlar.
Nyquist-Shannon-Kotelnikov teoremi adı verilen teoremlerin sonuncusu, ayrık zaman örneklerinden sürekli bir sinyalin hatasız olarak yeniden yapılandırılması problemine ayrılmıştır; bu, ayrık zamanın değeri için bir gereklilik formüle etmemize olanak tanır. aralık, sürekli sinyalin frekans spektrumunun genişliği ile belirlenir ve referans fonksiyonları adı verilen temel fonksiyonları oluşturur.

Başlangıçta dünya çapında birçok matematikçinin bu teoremlerin kanıt temelleri konusunda şüpheleri olduğunu söylemek gerekir. Ancak zamanla, bilim topluluğu tüm varsayımların doğruluğuna ikna oldu ve onlar için matematiksel onaylar buldu. Ülkemizde A.Ya Khinchin çabalarını bu konuya adadı. ve Kolmogorov A.N. .

1956'da ünlü Claude Shannon, Bell Laboratuvarlarından bağlarını koparmadan ayrıldı ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nün iki fakültesinde profesör oldu: matematik ve elektrik mühendisliği.

Pirinç. 4. Shannon'ın Labirenti

Claude Shannon'ın her zaman profesyonel faaliyetleriyle tamamen ilgisi olmayan birçok ilgi alanı vardı. Shannon'ın olağanüstü mühendislik yeteneği, bir labirent problemini çözen mekanik Theseus faresi (Şekil 4), Romen rakamlarıyla işlem yapan bir bilgisayarın yanı sıra oyun oynamak için bilgisayarlar ve programlar da dahil olmak üzere her türlü makine ve mekanizmanın yaratılmasında kendini gösterdi. satranç.

Claude Shannon, 1966 yılında 50 yaşındayken öğretmenlikten emekli oldu ve kendisini neredeyse tamamen hobilerine adadı. İki eyerli bir tek tekerlekli bisiklet, yüz bıçağı olan katlanır bir bıçak, Rubik küpünü çözen robotlar ve toplarla hokkabazlık yapan bir robot yaratıyor. Buna ek olarak Shannon, top sayısını dörde çıkararak hokkabazlık becerilerini geliştirmeye devam ediyor (Şekil 5). Bell Laboratuarlarındaki gençliğinin tanıkları, onun şirketin koridorlarında tek tekerlekli bisikletle toplarla hokkabazlık yaparken nasıl dolaştığını hatırladı.

Pirinç. 5. Claude Shannon - hokkabaz

Ne yazık ki Claude Shannon'un Sovyet bilim adamlarıyla yakın ilişkileri yoktu. Bununla birlikte, 1965 yılında A.S.'nin adını taşıyan Radyo Mühendisliği, Elektronik ve Haberleşme Bilimsel ve Teknik Topluluğu'nun (NTORES) daveti üzerine SSCB'yi ziyaret etmeyi başardı. Popova. Bu daveti başlatanlardan biri, aynı zamanda bir elektrik mühendisi olan ve satranç programcılığıyla ilgilenen, birçok dünya satranç şampiyonu, Teknik Bilimler Doktoru, profesör Mikhail Botvinnik'ti. Mikhail Botvinnik ve Claude Shannon arasında satranç sanatını bilgisayara aktarmanın sorunları hakkında hararetli bir tartışma yaşandı. Katılımcılar bunun programlama açısından çok ilgi çekici olduğu ve satranç açısından ümit verici olmadığı sonucuna vardılar. Tartışmanın ardından Shannon, Botvinnik'ten kendisiyle satranç oynamasını istedi ve hatta oyun sırasında küçük bir avantaja bile sahipti (bir at ve bir piyon için bir kale), ancak 42. hamlede yine de kaybetti.

Claude Shannon, hayatının son yıllarında ciddi şekilde hastaydı. Şubat 2001'de Massachusetts'teki bir huzurevinde 85 yaşında Alzheimer hastalığından öldü.

Claude Shannon zengin bir uygulamalı ve felsefi miras bıraktı. Kanal ortamının yeteneklerini etkin bir şekilde kullanmak için bir teknoloji olan ayrık otomasyon ve bilgisayar teknolojisi cihazlarının genel bir teorisini yarattı. Bilgisayar dünyasında kullanılan tüm modern arşivleyiciler Shannon'ın verimli kodlama teoremine dayanmaktadır. Felsefi mirasının temeli iki fikirden oluşur. Birincisi: Herhangi bir yönetimin amacı, sistem ortamındaki belirsizlik ve düzensizliğin bir ölçüsü olarak entropiyi azaltmak olmalıdır. Bu sorunu çözmeyen yönetim gereksizdir, yani gereksizdir. İkincisi ise bu dünyadaki her şeyin bir bakıma “iletişim kanalı” olduğudur. İletişim kanalı bir kişi, bir ekip, tüm işlevsel ortam, endüstri, ulaşım yapısı ve bir bütün olarak ülkedir. Ve eğer teknik, bilgilendirici, insani ve hükümete yönelik çözümleri, tasarlandıkları kanal ortamının kapasitesiyle koordine etmezseniz, o zaman iyi sonuçlar beklemeyin.

Edebiyat

Shannon C. E. Matematiksel İletişim Teorisi. Bell Sistemleri Teknik Dergisi. Temmuz ve Ekim. 1948 // Claude Elwood Shannon. Toplanan Makaleler. N.Y., 1993. S. 8-111.
Shannon C. E. Gürültü varlığında iletişim. Proc.IRE. 1949.V.37.No.10.
Shannon C. E. Gizlilik Sistemlerinin İletişim Teorisi. Bell Sistemleri Teknik Dergisi. Temmuz ve Ekim. 1948 // Claude Elwood Shannon. Toplanan Makaleler. N.Y., 1993. S. 112-195.
Otomatik makineler. Makale koleksiyonu ed. K. E. Shannon, J. McCarthy / Çev. İngilizce'den M.: İçeriden. yaktı. 1956.
Robert M. Fano Bilginin iletimi: İstatistiksel bir iletişim teorisi. M.I.T., PRESS ve JOHN WILEY & SONS, INC. tarafından ortaklaşa yayımlanmıştır. New York, Londra. 1961.
www. araştırma.att. com/~njas/doc/ces5.html.
Kolmogorov A. N. Önsöz // Bilgi teorisi ve sibernetik üzerine çalışmalar / K. Shannon; Lane İngilizce'den altında. ed. R.L. Dobrushina ve O.B. Lupanova; önsöz A. N. Kolmogorov. M., 1963.
Levin V.I.K.E. Shannon ve modern bilim // TSTU Bülteni. 2008. Cilt 14. Sayı 3.
Viner N. Ya. – matematikçi / Çevirmen. İngilizce'den M.: Bilim. 1964.
Khinchin A. Ya. Bilgi teorisinin ana teoremleri üzerine. UMN 11:1 (67) 1956.
Kolmogorov A. N. Bilgi aktarımı teorisi. // SSCB Bilimler Akademisi'nin üretim otomasyonunun bilimsel sorunları üzerine oturumu. 15–20 Ekim 1956 Genel Kurul oturumu. M.: SSCB Bilimler Akademisi Yayınevi, 1957.
Kolmogorov A. N. Bilgi teorisi ve algoritma teorisi. M.: Nauka, 1987.

Claude Elwood Shannon, 30 Nisan 1916'da Petoskey, Michigan'da doğdu. New Jersey'e ilk yerleşenlerin soyundan gelen babası bir iş adamıydı ve Alman göçmenlerin kızı olan annesi bir öğretmendi ve birkaç yıl Gaylord'da okul müdürüydü.

Claude hayatının ilk 16 yılını Gaylord'da geçirdi, 1932'de yerel okuldan mezun oldu ve tamirciliğe olan yeteneğini gösterdi. Okulda en sevdiği dersler fizik ve matematikti ama evde model uçaklar, radyo kontrollü tekneler ve yarım mil uzakta yaşayan bir arkadaşıyla iletişim kurmak için telgraf yapmakla meşguldü. Bu telgrafta yerel bir merayı çitle çevirmek için dikenli tel kullanıldı. Claude bu faaliyetler için gereken parayı gazete ve telgraf dağıtmanın yanı sıra radyo ekipmanlarını tamir ederek kazandı. Çocukluğunun kahramanı, daha sonra öğrendiği gibi uzak bir akraba olduğu ortaya çıkan Edison'du - ikisi de kolonizasyonun liderlerinden biri olan John Ogden'in torunlarıydı. Ayrıca Claude'un kahramanlar listesinde Newton, Darwin, Einstein ve Von Neumann gibi birçok bilim adamı da yer alıyordu.

1932'de, orada matematik alanında yüksek lisans derecesi almış olan kız kardeşi Katherine'in izinden giderek Michigan Üniversitesi'ne girdi. 1936'da elektrik mühendisliği ve matematik alanında lisans derecesi aldı; Matematik ve mühendisliğe olan bu paralel ilgisini gelecekte de sürdürdü.

1936 yılında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, ünlü M.I.T.) elektrik mühendisliği bölümünde laboratuvar asistanı olarak göreve başladı. Bu pozisyon ona yarı zamanlı çalışırken çalışmalarına devam etme fırsatı verdi. Buna ek olarak, bu çalışma onun yeteneklerine ve ilgi alanlarına son derece uygundu; zamanın en gelişmiş bilgisayarı olan ve altıncı dereceye kadar diferansiyel denklemleri analog olarak çözebilen Bush diferansiyel bilgisayarı üzerinde çalıştı. Görevi denklemleri "mekanik terimlere" çevirmek, makineyi çeşitli başlangıç koşullarına hazırlamak ve çalıştırmaktı. Bazen bu süreç beş kişiye kadar işbirliğini gerektiriyordu.

Yüzün üzerinde rölenin yer aldığı bu bilgisayarı kontrol eden elektrik devresi de ilgi çekiciydi. Shannon onunla çalışırken bu tür devrelerin inşa edilmesi teorisiyle ilgilenmeye başladı. Michigan'daki matematik derslerinde sembolik mantık ve Boole cebiri üzerine çalışmıştı ve bu tür ikili sistemleri tanımlamak için tam olarak gerekli olan şeyin bu olduğunu fark etti. Bu fikirleri 1937'de New York'ta Bell Telefon Laboratuvarlarında ve ardından Massachusetts'teki yüksek lisans çalışmasında geliştirdi. İlk yayımladığı bu çalışma büyük ilgi gördü ve 1940 yılında Amerikan Mühendislik Toplulukları Birliği tarafından verilen Alfred Nobel Ödülü'ne aday gösterildi.

1938 yazında Massachusetts'te araştırma çalışmalarına başladı ve sonbaharda elektrik mühendisliği bölümünden matematik bölümüne transfer edildi ve burada doktora tezi üzerinde çalışmaya başladı. Patronu Vannevere Bush o sırada Washington'daki Carnegie Enstitüsü'nün başkanı oldu; Cold Spring Harbor, New York'ta bulunan bu enstitünün bölümlerinden biri o zamanlar genetikle ilgileniyordu ve Shannon'a genetik bilgiyi cebirsel bir bakış açısıyla saklama sorununu çözmesini tavsiye etti. Shannon 1939 yazını orada genetikçi Barbara Burks'la birlikte "Teorik Genetikte Cebir" adını verdiği bir tez üzerinde çalışarak geçirdi (M.I.T.'nin tez danışmanı cebir profesörü Frank L. Hitchcock'tu).

Aynı sıralarda Shannon, bilgisayarlar ve iletişim sistemleri alanında fikirler geliştiriyordu. 16 Şubat 1939 tarihli bir mektupta Bush'a iletişim sistemlerindeki zaman, bant genişliği, gürültü ve bozulma arasındaki ilişki ile sembolik matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için bilgisayar sistemlerinin geliştirilmesi hakkında yazdı.

1940 baharında nihayet tezlerini savundu ve Elektrik Mühendisliği Yüksek Lisansı ve Matematik Doktoru unvanlarını aldı; Yaz aylarında Bell Laboratuvarlarında elektrik devrelerinin anahtarlanması alanında daha fazla araştırma yaptı ve devrelerdeki kontak sayısını önemli ölçüde azaltabilecek yeni bir tasarım yöntemi geliştirdi. Bu çalışmanın sonuçları “İki Terminalli Anahtarlama Devrelerinin Sentezi” makalesinde yayınlandı.

Akademik yıl 1940-1941 Princeton'da Hermann Weyl'in rehberliğinde bir süre geçirdi ve bilgi teorisi ve verimli iletişim sistemleri ile ilgili fikirleri üzerinde ciddi şekilde çalışmaya başladı.

Bell Laboratuvarları'nın matematik bölümünün başkanı Thornton C. Fry, o zamanlar ülke Avrupa Savaşı için silahlanırken uçaksavar atış kontrol sistemleri geliştiren komitenin bir üyesiydi; Shannon'ı savunma üzerinde de çalışmaya davet etti. Laboratuvarlara dönen Shannon, düşman uçaklarını ve füzelerini tespit etmek ve uçaksavar silahlarını hedeflemek için cihazlar geliştiren bir gruba katıldı; Bu görev Almanya'da V-1 ve V-2 füzelerinin oluşturulmasıyla bağlantılıydı. Bu yönlendirme sistemleri olmasaydı İngiltere'nin savaştaki kayıpları çok daha büyük olurdu.

Shannon, Bell Laboratuvarlarında oldukça iyi bir ortamda 15 yıl geçirdi - bu süre zarfında, uydu iletişimi alanındaki çalışmalarıyla ünlü John Pierce, teoride çok şey yapan Harry Nyquist gibi birçok birinci sınıf matematikçi orada çalıştı. algılama sinyallerinin geri bildirimi üzerinde çalışan Hendrik Bode, transistörün yaratıcıları Brattain, Bardeen ve Shockley, ilk (1938) aktarma bilgisayarını yaratan George Stibitz; Olağanüstü bir mühendis olan Barney Oliver ve diğerleri.

Tüm bu yıllar boyunca Shannon, “Matematiksel İletişim Teorisi” makalesiyle başlayan bilgi teorisi başta olmak üzere çeşitli alanlarda çalıştı. Bu makale, herhangi bir bilgi kaynağının (bir telgraf anahtarı, konuşan bir kişi, bir televizyon kamerası vb.) saniye başına bit cinsinden ölçülebilen bir "bilgi üretim hızına" sahip olduğunu gösterdi. İletişim kanallarının "verim"i aynı birimlerle ölçülür; Bilgi bir kanal üzerinden ancak ve ancak verimin bilgi varış oranından az olmaması durumunda iletilebilir.

İletişim teorisi üzerine olan bu makale genellikle Shannon'ın bilime en önemli katkısı olarak kabul edilir.

Shannon'ın bilgi ve gürültüye ilişkin çalışmalarının birçok farklı uygulaması vardı. Örneğin, "Gizlilik Sistemlerinin İletişim Teorisi" makalesinde kriptografiyi gürültülü bir kanal üzerinden bilgi aktarma sorunuyla ilişkilendirdi (bu durumda gürültünün rolü kriptosistem anahtarı tarafından oynanır). Bu çalışma daha sonra Shannon'ın kriptografi konusunda ABD hükümetine danışman olarak atanmasına yol açtı.

E.F. ile birlikte üstlendiği bir diğer görev. Moore (E.F. Moore), aşırı sayıda öğeyi (her biri güvenilmez) koruyarak röle devrelerinin güvenilirliğini artırmayı amaçlıyordu. Bu görev yine gürültülü bir kanal üzerinden bilgi iletmekten ibarettir.

Ek olarak Shannon, bu fikirleri, "gürültülü sinyalin" borsa ve ona karşılık gelen zaman serisi olduğu ve sorunun kârı maksimuma çıkarmak olduğu optimal yatırım stratejisi problemine de uyguladı.

1950 tarihli bilgisayar bilimi makalesi "Satranç Oynamak için Bilgisayar Programlamak" daha hafif bir üslupla yazılmıştı. O zamanlar bilgisayarlar yavaştı ve onları programlamak oldukça zordu; O zamandan beri birçok satranç programı oluşturuldu, ancak bunların çoğu hala bu çalışmanın fikirlerine dayanıyor.

1965 yılında Shannon bir mühendislik konferansı için Rusya'ya davet edildi. Orada, aynı zamanda satranç oyunu algoritması sorunuyla ilgilenen bir elektrik mühendisi olan birçok dünya satranç şampiyonu Mikhail Botvinnik ile tanışma fırsatı buldu. Uzun bir tartışmanın ardından Shannon, büyükustadan kendisiyle satranç oynamasını istedi; 42. hamlede kaybetmesi şaşırtıcı değil.

Daha sonra satranç programlarının geliştirilmesine devam edildi ve 1980'de Shannon, İsveç, Almanya ve Rusya'dan on bir makinenin katıldığı Linz, Avusturya'daki (Uluslararası Bilgisayar Satranç Şampiyonası, Linz, Avusturya) uluslararası bilgisayar satranç turnuvasının onur konuğu oldu. ve Fransa, İngiltere, Kanada ve ABD katıldı (arabaların çoğu kendi ülkelerindeydi ve internet üzerinden Avusturya'ya bağlıydı). Kazanan, Bell Laboratuvarlarında Ken Thompson ve Joe Condon ("Belle", Ken Thompson, Joe Condon) tarafından geliştirilen "Belle" oldu; Oyun seviyesi açısından pratikte spor ustasından aşağı değildi.

Shannon komik ve pek kullanışlı olmayan cihazlar yapmayı seviyordu; evinde örneğin Roma sistemindeki sayılarla çalışan bir hesap makinesi, yerde sürünen ve engellerden kaçan "kaplumbağalar" veya üç topla hokkabazlık yapan iki kerevitin bulunduğu bir makine görülebilirdi.

1950'lerde Mervin Minsky'nin bir fikrine dayanan ve Arthur C. Clarke'ın Deniz Üzerinden Bir Ses adlı eserinde anlatılan "Ultimate Machine"i yarattı; Bu makine tek anahtarlı bir kutuya benziyordu. Çalıştırıldığında kapağı açıldı, oradan bir el belirdi, bu el anahtarı orijinal konumuna döndürdü ve tekrar içeride kayboldu.

1949'da Shannon, Bell Laboratuarlarındayken, John Pierce'ın grubundaki sayısal bilimci (o zamanlar "bilgisayar" olarak anılırdı) Mary Elizabeth (Betty) Moore ile evlendi. Mystic Lake, Winchester, Massachusetts'e yerleştiler.

Claude Elwood Shannon(30 Nisan 1916 - 24 Şubat 2001), "Bilgi Teorisinin Babası" olarak bilinen Amerikalı bir matematikçi, elektrik mühendisi ve kriptograftı.

Shannon Bilgi teorisinin temellerini yazdığı bilinen Matematiksel İletişim Teorisi 1948'de yayınlandı. 21 yaşındayken, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) yüksek lisans öğrencisiyken, herhangi bir mantıksal, sayısal ilişkinin Boole cebirinin elektriksel uygulamasıyla oluşturulabileceğini kanıtlayan bir tez yazdı. Claude Elwood Shannon Kod kırma ve telekomünikasyon güvenilirliği üzerine yaptığı büyük çalışma da dahil olmak üzere, II. Dünya Savaşı sırasında ulusal savunma için kriptanaliz alanına büyük katkılarda bulundu.

1950'de Shannon, bilgisayar satrancı üzerine "Bir Bilgisayarı Satranç Oynamak İçin Programlamak" başlıklı bir makale yayınladı. Bir makinenin veya bilgisayarın satranç gibi mantık oyunları oynayacak şekilde nasıl programlanabileceğini anlatıyor. Minimaks prosedürleri adı verilen prosedürler, belirli bir satranç pozisyonunun işlevinin değerlendirilmesine dayalı olarak bilgisayarın hareket sürecinden sorumludur. Shannon, siyah konumun değerinin beyaz konumdan çıkarıldığı bir fonksiyonun değerlendirilmesine ilişkin kaba bir örnek verdi. Değerler normal bir satranç taşının puanına göre hesaplandı (piyon için 1 puan, at veya fil için 3 puan, kale için 5 puan ve vezir için 9 puan). Bazı konumsal faktörlere baktı, ikiye katlanan her piyon, geri kalan ve izole edilmiş piyonlar için 0,5 puan çıkardı ve her iyi hamle için 0,1 puan ekledi. Belgeden alıntı:

“0,5 ve 0,1 katsayıları yazarın sadece kaba bir tahminidir. Ayrıca, dahil edilmesi gereken daha birçok koşul vardır. Formül yalnızca netlik sağlamak amacıyla verilmiştir."

Bush'un tavsiyesi üzerine Shannon, MIT'de matematik alanında doktora yapmaya karar verdi. Bush, Washington'daki Carnegie Enstitüsü'nün başkanlığına atandı ve Shannon'ı, Barbara Burks'un liderliğindeki genetik çalışmalarına katılmaya davet etti. Bush'a göre Shannon'ın çabalarının konusu genetikti. Woods Hole, Massachusetts'te bir yaz geçiren Shannon'ın kendisi de Mendel'in kalıtım yasaları için matematiksel bir temel bulmaya ilgi duymaya başladı. Shannon'ın "Teorik Genetiğin Cebiri" başlıklı doktora tezi 1940 baharında tamamlandı. Ancak bu çalışma, Shannon's Collected Papers'da yer aldığı 1993 yılına kadar yayınlanmadı. Aksi takdirde araştırması oldukça önemli hale gelebilirdi ancak bu sonuçların çoğu ondan bağımsız olarak elde edildi. Shannon matematik alanında doktora ve elektrik mühendisliği alanında yüksek lisans eğitimine devam ediyor. Bundan sonra biyoloji araştırmalarına geri dönmedi.

Shannon matematiğin iletişim sistemleri gibi bilgi sistemlerine uygulanmasıyla da ilgileniyordu. 1940 yılında Bell Laboratuarlarında geçirilen bir yazdan sonra Shannon Bir akademik yıl boyunca Princeton, New Jersey, ABD'deki Institute for Advanced Study'de araştırma görevlisi oldu. Orada ünlü matematikçi Hermann Weyl'in rehberliğinde çalıştı ve aynı zamanda John von Neumann da dahil olmak üzere etkili bilim adamları ve matematikçilerle fikirlerini tartışma fırsatı buldu. Ayrıca Albert Einstein ve Kurt Gödel'le de tesadüfen tanışmıştı. Shannon çeşitli disiplinlerde özgürce çalıştı ve bu yeteneği onun matematiksel bilgi teorisinin daha da gelişmesine katkıda bulunmuş olabilir.

Bilimsel alan: İş yeri: Mezun olunan okul: Olarak bilinir: Ödüller ve ödüller

Adını taşıyan ödül A. Nobel AIEE (1940);
M. Libman anısına ödül (İngilizce) Rusça İR (1949);
IEEE Onur Madalyası (1966);
Ulusal Bilim Madalyası (1966);
Harvey Ödülü (1972);
Kyoto Ödülü (1985).

Biyografi

1985 yılında Claude Shannon ve eşi Betty, Brighton'daki Uluslararası Bilgi Teorisi Sempozyumu'na katıldı. Shannon uzun süre uluslararası konferanslara katılmadı ve ilk başta onu tanımadılar bile. Ziyafette Claude Shannon kısa bir konuşma yaptı, sadece üç topla hokkabazlık yaptı ve ardından uzun bir sıra halinde duran, büyük bilim adamına karşı saygılı duygular besleyen, onu Sir'le karşılaştıran şaşkın bilim adamlarına ve mühendislere yüzlerce imza dağıttı. Isaac Newton.

50'li yıllarda Japonya'da üretilen ilk endüstriyel radyo kontrollü oyuncağın geliştiricisiydi (fotoğraf). Ayrıca Rubik küpünü katlayabilen bir cihaz (fotoğraf), rakibi her zaman mağlup eden Hex masa oyunu için mini bir bilgisayar (fotoğraf), labirentten çıkış yolu bulabilen mekanik bir fare (fotoğraf) geliştirdi. Ayrıca çizgi roman makinesi “Ultimate Machine” (fotoğraf) fikrini de hayata geçirdi.

Gizli sistemlerde iletişim teorisi

Shannon'ın "gizli" olarak sınıflandırılan ve yalnızca 1949'da yayınlanan ve yayınlanan "Gizli Sistemlerde İletişim Teorisi" (1945) adlı çalışması, bilginin kodlanması ve iletilmesi teorisinde kapsamlı araştırmaların başlangıcı oldu ve genel görüş, kriptografiye bir bilim statüsü kazandırdı. Bilimsel bir yaklaşım kullanarak kriptografiyi incelemeye ilk başlayan kişi Claude Shannon'du. Bu makalede Shannon, kriptografi teorisinin, onsuz kriptografinin artık düşünülemeyeceği temel kavramlarını tanımladı. Shannon'ın önemli değeri, kesinlikle güvenli sistemlerin araştırılması ve bunların varlığının yanı sıra kriptografik olarak güçlü şifrelerin varlığının ve bunun için gerekli koşulların kanıtlanmasıdır. Shannon ayrıca güçlü şifreler için temel gereksinimleri de formüle etti. Artık tanıdık olan saçılma ve karıştırma kavramlarını ve ayrıca basit işlemlere dayalı kriptografik olarak güçlü şifreleme sistemleri oluşturmaya yönelik yöntemleri tanıttı. Bu makale kriptografi bilimini incelemek için başlangıç noktasıdır.

Makale "Matematiksel iletişim teorisi"

Nyquist-Shannon teoremi (Rus dili literatüründe - Kotelnikov teoremi), bir sinyalin ayrık örneklerinden kesin olarak yeniden yapılandırılmasıyla ilgilidir.
(veya sessiz şifreleme teoremi), maksimum veri sıkıştırması için bir sınır ve Shannon entropisi için sayısal bir değer belirler.
Shannon-Hartley teoremi

Ayrıca bakınız

Whittaker-Shannon enterpolasyon formülü

Notlar

Edebiyat

Shannon C.E. Matematiksel Bir İletişim Teorisi // Bell Sistemi Teknik Dergisi. - 1948. - T. 27. - S. 379-423, 623-656.
Shannon C.E. Gürültü varlığında iletişim // Proc. Radyo Mühendisleri Enstitüsü. - Ocak. 1949. - T. 37. - No. 1. - S. 10-21.
Shannon K. Bilgi teorisi ve sibernetik üzerine çalışır. - M.: Yabancı Edebiyat Yayınevi, 1963. - 830 s.

Bağlantılar

Kaynakça (İngilizce)

Kategoriler:

Alfabetik sıraya göre kişilikler
Alfabeye göre bilim adamları
30 Nisan'da doğdu
1916'da doğdu
Michigan doğumlu
24 Şubat'ta ölenler
2001 yılında öldü
Massachusetts'teki ölümler
ABD'li matematikçiler
Bilgi teorisi
Kriptograflar
Sibernetik
Bilgisayar teknolojisinin öncüleri
Yapay Zeka Araştırmacıları
Sistem bilimi alanındaki bilim adamları
MIT mezunları
Michigan Üniversitesi mezunları
MIT fakültesi
ABD Ulusal Bilimler Akademisi Üyeleri ve Sorumlu Üyeleri
Londra Kraliyet Cemiyeti Yabancı Üyeleri
20. yüzyılın matematikçileri
Harvey Ödülü Kazananlar
ABD Ulusal Bilim Madalyası sahipleri
IEEE Onur Madalyası Alıcıları
Kişiler:Bilgisayar satrancı
ABD Elektrik Mühendisleri

Wikimedia Vakfı.