【科技英雄传】IT业的理论奠基人香农

 

        今天是美国数学家、信息论的创始人克劳德艾尔伍德香农（Claude Elwood Shannon）去世 13 周年的纪念日，香农一生的最大贡献主要有两个：一个是信息理论、信息熵的概念，另一个是符号逻辑和开关理论，这些理论为信息论和数字通信奠定了基础。

        香农 1916 年 4 月 30 日出生于美国密歇根州的 Petoskey，在 Gaylord 小镇长大。父亲是镇上的法官，母亲是镇里的中学校长，他们为香农提供了一个良好的教育环境。

        然而对香农的科学影响最大的还是其祖父，他的祖父曾发明过洗衣机和一些农业机械，给香农造成了最为直接的影响。香农跟著名的发明家爱迪生也有远亲的关系。

        香农的主要成就是它提出了信息熵的概念，他证明了熵与信息内容的不确定程度有等价关系。熵是玻尔兹曼在热力学第二定律引入的概念，指的是分子运动的混乱度。信息熵也有类似的意义，信息熵大，意味着不确定性也大。

        熵在控制论、概率论、数论、天体物理和生命科学等领域都有重要应用，在很多领域中都有十分重要的意义。香农是最早将熵引进信息论的人。

        香农分别在 1948 年和 1949 年在《贝尔系统技术杂志》（Bell System Technical Journal）上发表的题为《通讯的数学原理》以及《噪声下的通信》等两篇论文，阐述了通信的基本问题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达 式，并解决了信道容量、信源统计特征、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题，被公认为信息论的奠基性著作。

        香农在进行信息的定量计算的时候，明确地把信息量定义为随机不定性程度的减少。这就表明了他认为信息是用来减少随机不定性的东西。

        虽然香农定义的信息概念比以前有了巨大的进步，但仍然没有将信息的内容和价值包括进来，只考虑了随机不定性，而没有从根本上回答“信息是什么”的问题。

        除了信息理论和信息熵的概念之外，香农对人类社会的另一个重大贡献是他提出的符号逻辑和开关理论。

        贝尔实验室（Bell Lab）和麻省理工学院（MIT）都尊崇香农为信息论及数字通信时代的奠基人。是他将布尔代数的“真”与“假”与电路的“开”与“关”对应起来，并用 1 和 0 表示。他用布尔代数分析并优化开关电路，这就奠定了数字电路的理论基础，这也是从理论转换到实际产品设计的一个重要的环节。

        香农 1936 年毕业于密歇根大学并获得数学和电子工程学士学位，1940 年获得麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位，1941 年他加入贝尔实验室数学部，工作到 1972 年，1956 年他成为麻省理工学院（MIT）客座教授，1958 年成为终生教授，1978 年成为名誉教授。香农博士于 2001 年 2 月 26 日去世，享年 84 岁。

        除了在普林斯顿高等研究院工作过一年外，香农一生的大部分时间都在麻省理工学院和贝尔实验室度过。二战期间，香农曾领导贝尔实验室的破译团队进行过破译工作，主要是追踪德国的飞机和火箭。

        虽然香农在公众中并不是特别的知名，但他一生获得过许多的荣誉和奖励，例如 1949 年 Morris 奖、1955 年 Ballantine 奖、1962 年 Kelly 奖、1966 年的国家科学奖章、IEEE 的荣誉奖章、1978 年 Jaquard 奖、1983 年 Fritz 奖、1985 年基础科学京都奖。