Шеннон, Клод Элвуд

Материал из Letopisi.Ru — «Время вернуться домой»
Перейти к: навигация, поиск
Клод Элвуд Шеннон
shannon.jpg
Американский инженер и математик, отец современных теорий информации и связи.
Дата рождения: 1916
Место рождения: Гэйлорд, штат Мичиган
Дата смерти: 2001
Место смерти: Массачусетс

Клод Элвуд Шеннон (Shannon) (19162001) — американский инженер и математик. Человек, которого называют отцом современных теорий информации и связи.

Биография

Клод Шеннон родился в 1916 году и вырос в городе Гэйлорде штата Мичиган. Еще в детские годы Клод познакомился как с детальностью технических конструкций, так и с общностью математических принципов. Он постоянно возился с детекторными приемниками и радиоконструкторами, которые приносил ему отец, помощник судьи, и решал математические задачки и головоломки, которыми снабжала его старшая сестра Кэтрин, ставшая впоследствии профессором математики.

Будучи студентом Мичиганского университета, который он окончил в 1936 году, Клод специализировался одновременно и в математике, и в электротехнике. Эта двусторонность интересов и образования определила первый крупный успех, которого Клод Шеннон достиг в свои аспирантские годы в Массачусетском технологическом институте. В своей диссертации, защищенной в 1940 году, он доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить посредством алгебры, изобретенной в середине XIX века английским математиком Джорджем Булем. "Просто случилось так, что никто другой не был знаком с этими обеими областями одновременно!" - так скромно Шеннон объяснил причину своего открытия.

В 1941 году 25-летний Клод Шеннон поступил на работу в «Телеграфную и телефонную компанию Белл», где до 1956 года был сотрудником математической лаборатории.

В годы войны он занимался разработкой криптографических систем, и позже это помогло ему открыть методы кодирования с коррекцией ошибок. А в свободное время он начал развивать идеи, которые потом вылились в теорию информации. Исходная цель Шеннона заключалась в улучшении передачи информации по телеграфному или телефонному каналу, находящемуся под воздействием электрических шумов. Он быстро пришел к выводу, что наилучшее решение проблемы заключается в более эффективной упаковке информации.

Важнейшей работой Шеннона, которая сделала его всемирно известным, явилась опубликованная в 1948 г. статья "Математическая теория связи". В ней Шеннон заложил фундамент современной теории и техники передачи, хранения и обработки информации. Установленные им основные закономерности передачи информации по каналам связи дали направление огромному числу исследований, выполненных во многих странах мира. Обобщив идеи Р. В. Хартли, Шеннон ввел понятие информации, содержащейся в подлежащих передаче по каналу связи сообщениях. Хартли предложил в качестве меры информации I, содержащейся в М сообщениях, использовать логарифмическую функцию I = log(М). Обобщение Шеннона состояло в том, что он впервые стал рассматривать статистическую структуру передаваемых сообщений и действующих в канале шумов и, кроме того, он рассматривал не только конечные, но и непрерывные множества сообщений. Он определил количество информации через энтропию - величину, известную в термодинамике и статистической физике как мера разупорядоченности системы, а за единицу информации принял то, что впоследствии окрестили "битом", то есть выбор одного из двух равновероятных вариантов. На прочном фундаменте своего определения количества информации Клод Шеннон доказал удивительную теорему о пропускной способности зашумленных каналов связи. Во всей полноте эта теорема была опубликована в его работах 1957-61 годов и теперь носит его имя. Всякий зашумленный канал связи характеризуется своей предельной скоростью передачи информации, называемой пределом Шеннона. При скоростях передачи выше этого предела неизбежны ошибки в передаваемой информации. Зато снизу к этому пределу можно подойти сколь угодно близко, обеспечивая соответствующим кодированием информации сколь угодно малую вероятность ошибки при любой зашумленности канала. Созданная им теория информации дала ключ к решению двух основных проблем теории связи: устранение избыточности сообщений и кодирование сообщений, передаваемых по каналу связи с шумами. Решение первой проблемы позволяет достичь высокой эффективности использования канала связи. Решение второй проблемы позволяет при заданном отношении сигнал/шум в месте приема, передать по каналу связи сообщения со сколь угодно высокой достоверностью. Для этого необходимо использовать помехоустойчивые коды, а скорость передачи информации по этому каналу должна быть меньше его пропускной способности.

В 1948 г. Шеннон совместно со своими коллегами по Bell Labs опубликовал первое научное исследование возможностей использования импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) для передачи сигналов.

В 1956 году Шеннон покинул Bell Labs и со следующего года стал профессором Массачусетского технологического института, откуда ушел на пенсию в 1978 году.

В 1959 г. Шеннон, вслед за известным американским ученым С. О. Райсом, получил результаты, перекидывающие мост между теорией потенциальной помехоустойчивости, созданной В. А. Котельниковым, и теорией информации, оценив вероятность ошибочного приема сигналов в системе связи, в которой используются многопозиционные сигналы.

Последняя из опубликованных работ Шеннона (1960) была посвящена системам передачи информации с обратной связью. Его работы привели к созданию новой отрасли прикладной математики, изучающей общие свойства энтропии и информации. В результате развития идей Шеннона возник ряд новых прикладных направлений в области теории телекоммуникаций. Идеи теории информации нашли применение в математической статистике, в физике, психологии и лингвистике.

Огромное число исследований в области теории информации, фундамент для которых заложили работы Шеннона, было направлено на разработку теории кодирования сообщений. Это привело к созданию различных конструкций мощных помехоустойчивых кодов с достаточно простыми алгоритмами декодирования.

Клод Шеннон скончался в 2001 году в массачусетском доме для престарелых от болезни Альцгеймера на 84 году жизни.

Награды и звания

Работы Шеннона получили всемирное признание. За научные достижения он был удостоен многих наград. Среди них -- премия Альфреда Нобеля (1940), присужденная Американским институтом инженеров-электриков, премия М. Либмана (1941), присужденная Институтом радиоинженеров (IRE), Национальная медаль за достижения в науке (1966), премия Киото -- высшая японская научная награда (1985), и в этом же году он был удостоен Золотой Медали Общества инженеров-акустиков (AES). Клод Шеннон являлся членом Национальной академии наук США (избран в 1958 г.) и Американской академии искусств и наук.

Литература

  • Бородин А.И., Бугай А.С. Выдающиеся математики: Биогр. слов.-справ. – 2-е изд., перераб и доп. – Киев: Рад. шк., 1987. – 656 с.
  • Информатика: Энциклопедический словарь для начинающих / Сост. Д.А. Поспелов. – М.: Педагогика-Пресс, 1994. – 352 с.

Ссылки

Персональные инструменты
Инструменты