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今天的我们
正走进一个数字化的新纪元
科技发展不断迭新着时代的前沿 让许多不可能变成可能 而每个前瞻性的创新 都离不开曾经巨人肩膀上的眺望
有这样一位通信大神 他被誉为“20世纪最帅科学家” 在数字化技术的历史上有着无法忽视的突出贡献 没想到是他竟还是一位“杂耍学博士”！
信息论之父
接下来，让我们走进这位上世纪最帅科学家的传奇人生，看看这位杂耍学博士是如何成为全才科学家，又是如何跨越时空影响人类世界吧！
75年前，供职于贝尔实验室的信息学之父克劳德·香农（Claude Shannon）发表了一篇开创性论文，实现了历史性的科技革新，自此开启了数字时代。
回顾群星璀璨的历史长河，现代计算和通信的所有形式，都可以追溯到贝尔实验室的传奇人物克劳德·香农（Claude Shannon）。1948年，香农以一篇《通信的数学理论》，从根本上催生了数字时代——他也因而被誉为“信息论之父”。
《通信的数学理论》手稿
只要细心观察生活，我们就会发现，当信号塔连接起电话两端，当一束光波穿过光纤，当人们在车水马龙中高谈阔论，哪里有信息的传输，哪里便遵循着香农定律。现代生活的方方面面，总能找到香农定律的蛛丝马迹。
永不满足的探索精神：非同寻常的成长历程
如果说1948年的突破是一座巅峰，香农的一生就是一场科学的冒险。
在密歇根州长大的香农是个贪玩的孩子，他喜欢玩逻辑游戏、拼图和密码游戏，甚至在自家后院安装了一台有线电报。本科就读于密歇根大学期间，他首次开始探索如何将布尔代数应用到通信领域，将摩斯电码中的点和破折号改编成由0和1组成的二进制系统。
少年时期的香农
他在麻省理工学院发表的大名鼎鼎的硕士论文《继电器与开关电路的符号分析》中提出计算机可以模仿人脑进行思考这一理念，并继而创造了一只由机电继电器电路控制、会走迷宫的机械老鼠 “忒修斯”（忒修斯：传说中的雅典国王，曾解开米诺斯的迷宫）。这项1950年的发明，正是最早的人工智能应用之一。六年后，香农在达特茅斯会议上与他人合著的论文，正式开启了“人工智能”元年。
机械老鼠“忒修斯（Theseus）”
1940年获得博士学位后，香农成为普林斯顿高等研究院的国家研究员，在那里他继续扩展自己的思想，并偶尔与爱因斯坦和库尔特·哥德尔（Kurt Godel）会面。随后他加入贝尔实验室，期间被招募从事密码学方面的工作。在那里，他第一次见到了著名的英国科学家、计算机科学之父——破解恩尼格玛密码的阿兰·图灵（Alan Turing）。两位天才科学家结缘于餐厅，在茶歇间畅谈着密码破译和语音加密的发展。
香农是横跨数学和工程学领域的真正的天才。如果说工程师的职责是研究设备如何工作，而数学家的使命则是研究设备因何工作，那香农则可以同时胜任这两者。
香农的地位和影响力与日俱增，他的爱好也别具天才风范：在贝尔实验室，他时常脚踩独轮车，手上用特制的保龄球瓶玩着抛接的杂耍，成为一道独特的风景线。
“杂耍学博士”
除了改写历史的发明之外，香农也沉醉于自制的各种古怪发明，它们几乎没有任何实际用途，只是纯粹出于好奇心。
香农与他的古怪发明
后来，香农曾自述：“比起创造应用，我其实更痴迷于‘创造问题’，享受问题本身的魅力。我常常问自己，这是不是一个‘好问题’，一个‘有趣的问题’？”
这些所谓的“问题”包括设计出一台罗马数字计算机、一台可以解魔方的设备，以及第一台用来预测轮盘结果的可穿戴计算机。为了满足自己的奇特爱好，香农还发明了各种杂耍机、火箭动力飞盘、火焰喇叭和遥控割草机。他还尝试用公式预测股票市场，并开发了弈棋机，预言总有一天计算机会击败世界冠军。
香农对阵弈棋机
香农于1956年回到麻省理工学院，担任讲席教授，直到1978年退休。当时正是女性占据着计算机领域的主导地位的时期，香农的妻子贝蒂（Betty）因超凡的数学计算能力，甚至比香农更具盛名，被称为贝尔实验室的“人类计算机”。夫妻俩也会时常密切合作。但是，香农之所以声名鹊起，是因为他自己独特的解决问题的方法。
香农和妻子贝蒂
事实上，香农非同常人的思维方式正是他的天资所在。1986年，他在一次关于信息论的采访中说道：“我热衷于跳脱框架思考问题，与大多数科学家一样，并不是为了挣钱或出名，只是因为喜欢科学这场游戏。” 在数字时代到来之前，通信信道极易受到被称为 “噪声 ”的电子或电磁干扰的影响。然而香农却成功证明了与人们直觉相反的结论：无论信道多么嘈杂，信息都可以无差错地传送。人们只需为信息添加足够的冗余，以便纠正误差。
香农极限
香农指出，我们可以用带宽和噪声两个因素来描述任何通信信道。他还展示了如何计算在零错误的情况下通过任何信道发送数据的最大速率。并将这一速率称为信道容量，今天，人们通常将其称为 “香农极限”。无论是通信的基本信息单位“比特”，还是“香农极限”，时至今日都一直作为通信理论之基，经久不衰。
香农极限（The Shannon Limit）
经历数十载的不断努力，我们已经在无线通信和光通信领域突破了这一界限。尽管如此，贝尔实验室现任光研究负责人Sizer表示：“唯一改变的只是我们解决增长和容量的方式，我们一直以来的技术创新都以香农极限为基础。”
香农已于2001年以84岁高龄辞世，但在科技高速发展的今天，他带来的影响力却依然只增不减。正如信息论学科的著名学者，Richard Blahut教授在香农塑像的落成典礼上所说的：“在我看来，两三百年之后，当人们回过头来看我们的时候，他们可能不会记得谁曾是美国的总统。他们也不会记得谁曾是影星或摇滚歌星。但是仍然会知晓香农的名字。学校里仍然会教授信息论。”
在元宇宙促使数字与现实进一步交融的今天，物联网正连接起数十亿台设备，人工智能更是无处不在。细看生活的每个角落，都是香农带着他的“比特”走过的身影。打破常规、应对挑战、突破极限，香农不断以他的独特思考和科研态度激励着人们在信息学领域立下一个又一个新的里程碑。
追根溯源，我们才发现，是克劳德·香农让这一切成为可能。
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发表于 2023-7-27 17:05:54
