Shannon（美國(guó)數(shù)學(xué)家）
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Shannon
美國(guó)數(shù)學(xué)家
代表作《繼電器和開(kāi)關(guān)電路符號(hào)分析》
獲美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)?/div>
克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude Elwood Shannon），男，1916年4月30日出生于美國(guó)密歇根州，是美國(guó)數(shù)學(xué)家、信息論的創(chuàng)始人。
1936年獲得密歇根大學(xué)學(xué)士學(xué)位。1940年在麻省理工學(xué)院獲得碩士和博士學(xué)位，1941年進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室工作。香農(nóng)提出了信息熵的概念，為信息論和數(shù)字通信奠定了基礎(chǔ)。主要論文有1938年的碩士論文《繼電器與開(kāi)關(guān)電路的符號(hào)分析》、1948年的《通訊的數(shù)學(xué)原理》和1949年的《噪聲下的通信》。
為紀(jì)念克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)而設(shè)置的香農(nóng)獎(jiǎng)是通信理論領(lǐng)域最高獎(jiǎng)，也被稱為“信息領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”。
2001年2月24日逝世。
基本信息
| 外文名 | Shannon |
| 別名 | Claude E.Shannon 克勞德.香農(nóng) |
| 出生日期 | 1916年4月30日 |
| 去世日期 | 2001年2月24日 |
| 國(guó)籍 | 美國(guó) |
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人物生平
香農(nóng)
1936年，在MIT任研究助理并成為MIT電氣工程系研究生，承擔(dān)用Bush分析器解微分方程的工作。
1937年，提交碩士論文《繼電器和開(kāi)關(guān)電路符號(hào)分析》，首次提出了可用于設(shè)計(jì)和分析邏輯電路的系統(tǒng)方法，是數(shù)字信號(hào)處理的里程碑之一，獲1940年Afred Noble優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。
1940年獲電氣工程碩士學(xué)位和數(shù)學(xué)博士學(xué)位，博士論文《理論遺傳學(xué)的代數(shù)》（未公開(kāi)發(fā)表）。
1941～1956年，于貝爾實(shí)驗(yàn)室工作。
1948年，發(fā)表了題為“通信的數(shù)學(xué)理論”的學(xué)術(shù)論文，這篇?jiǎng)潟r(shí)代論文的問(wèn)世，宣告了信息論的誕生。被稱為現(xiàn)代信息理論的鼻祖。
1956年，MIT訪問(wèn)學(xué)者，第二年接受MIT永久聘任。
1978年退休。
2001年2月24日病逝，享年84歲。
主要成就
香農(nóng)既精通通信又精通數(shù)學(xué)，將數(shù)理知識(shí)和工程很好的融合在一起。大數(shù)學(xué)家Kolmogrov很好地總結(jié)了香農(nóng)作為一個(gè)學(xué)者的才華，他說(shuō)：“在我們的時(shí)代，當(dāng)人的指示越來(lái)越專業(yè)化的時(shí)候，香農(nóng)是科學(xué)家的一個(gè)卓越的典范。他把深?yuàn)W和抽象的數(shù)學(xué)思想和概括而又很具體的對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的理解結(jié)合起來(lái)。他被認(rèn)為是最近幾十年最偉大的工程師之一，同時(shí)也被認(rèn)為是最偉大的數(shù)學(xué)家之一?！?/span>
熵（entropy）的概念
香農(nóng)理論的重要特征是熵（entropy）的概念，他證明熵與信息內(nèi)容的不確定程度有等價(jià)關(guān)系。熵曾經(jīng)是波爾茲曼在熱力學(xué)第二定律引入的概念，我們可以把它理解為分子運(yùn)動(dòng)的混亂度。香農(nóng)將統(tǒng)計(jì)物理中熵的概念，引申到信道通信的過(guò)程中，從而開(kāi)創(chuàng)了”信息論“這門(mén)學(xué)科。香農(nóng)定義的“熵”又被稱為“香農(nóng)熵”或“信息熵”，即其中i標(biāo)記概率空間中所有可能的樣本，表示該樣本的出現(xiàn)幾率，K是和單位選取相關(guān)的任意常數(shù)?？梢悦黠@看出“信息熵”的定義和“熱力學(xué)熵”（玻爾茲曼公式）的定義只相差某個(gè)比例常數(shù)。
熵（entropy）指的是體系的混亂的程度，它在控制論、概率論、數(shù)論、天體物理、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，在不同的學(xué)科中也有引申出的更為具體的定義，是各領(lǐng)域十分重要的參量。熵由魯?shù)婪颉た藙谛匏?/a>（Rudolf Clausius）提出，并應(yīng)用在熱力學(xué)中。后來(lái)在，克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude Elwood Shannon）第一次將熵的概念引入到信息論中來(lái)。
眾所周知，質(zhì)量、能量和信息量是三個(gè)非常重要的量。
人們很早就知道用秤或者天平計(jì)量物質(zhì)的質(zhì)量，而熱量和功的關(guān)系則是到了19世紀(jì)中葉，隨著熱功當(dāng)量的明確和能量守恒定律的建立才逐漸清楚。能量一詞就是它們的總稱，而能量的計(jì)量則通過(guò)“卡、焦耳”等新單位的出現(xiàn)而得到解決。
然而，關(guān)于文字、數(shù)字、圖畫(huà)、聲音的知識(shí)已有幾千年歷史了。但是它們的總稱是什么，它們?nèi)绾谓y(tǒng)一地計(jì)量，直到19世紀(jì)末還沒(méi)有被正確地提出來(lái)，更談不上如何去解決了。20世紀(jì)初期，隨著電報(bào)、電話、照片、電視、無(wú)線電、雷達(dá)等的發(fā)展，如何計(jì)量信號(hào)中信息量的問(wèn)題被隱約地提上日程。
1928年哈特利（R.V. H. Harley）考慮到從D個(gè)彼此不同的符號(hào)中取出N個(gè)符號(hào)并且組成一個(gè)“詞”的問(wèn)題。如果各個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率相同，而且是完全隨機(jī)選取的，就可以得到D^N個(gè)不同的詞。從這些詞里取了特定的一個(gè)就對(duì)應(yīng)一個(gè)信息量I。哈特利建議用N log D這個(gè)量表示信息量，即I=N log D。這里的log表示以10為底的對(duì)數(shù)。后來(lái)，1949年控制論的創(chuàng)始人維納也研究了度量信息的問(wèn)題，還把它引向熱力學(xué)第二定律。
但是就信息傳輸給出基本數(shù)學(xué)模型的核心人物還是香農(nóng)。1948年香農(nóng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十頁(yè)的論文“通信的數(shù)學(xué)理論”成了信息論正式誕生的里程碑。在他的通信數(shù)學(xué)模型中，清楚地提出信息的度量問(wèn)題，他把哈特利的公式擴(kuò)大到概率pi不同的情況，得到了著名的計(jì)算信息熵H的公式：H(X)= -Σp(x) logp(x)
如果計(jì)算中的對(duì)數(shù)log是以2為底的，那么計(jì)算出來(lái)的信息熵就以比特（bit）為單位。在計(jì)算機(jī)和通信中廣泛使用的字節(jié)（Byte）、KB、MB、GB等詞都是從比特演化而來(lái)。“比特”的出現(xiàn)標(biāo)志著人類知道了如何計(jì)量信息量。香農(nóng)的信息論為明確什么是信息量概念作出決定性的貢獻(xiàn)。
香農(nóng)在進(jìn)行信息的定量計(jì)算的時(shí)候，明確地把信息量定義為隨機(jī)不定性程度的減少。這就表明了他對(duì)信息的理解：信息是用來(lái)減少隨機(jī)不定性的東西。或香農(nóng)逆定義：信息是確定性的增加。
雖然香農(nóng)的信息概念比以往的認(rèn)識(shí)有了巨大的進(jìn)步，但仍存在局限性，這一概念同樣沒(méi)有包含信息的內(nèi)容和價(jià)值，只考慮了隨機(jī)型的不定性，沒(méi)有從根本上回答"信息是什么"的問(wèn)題。
事實(shí)上，香農(nóng)最初的動(dòng)機(jī)是把電話中的噪音除掉，他給出通信速率的上限，這個(gè)結(jié)論首先用在電話上，后來(lái)用到光纖，截止2013又用在無(wú)線通信上。我們能夠清晰地打越洋電話或衛(wèi)星電話，都與通信信道質(zhì)量的改善密切相關(guān)。
社會(huì)任職
獲得榮譽(yù)
榮譽(yù) | 時(shí)間 |
美國(guó)Alfred Noble協(xié)會(huì)美國(guó)工程師獎(jiǎng) | 1940年 |
Morris Liebmann 無(wú)線電工程師協(xié)會(huì)Memorial獎(jiǎng)?wù)?/span> | 1949年 |
耶魯大學(xué)(首席科學(xué)家) | 1954年 |
Stuart Ballantine弗蘭克林協(xié)會(huì)獎(jiǎng)?wù)?/span> | 1955年 |
研究合作獎(jiǎng) | 1956年 |
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個(gè)人生活
香農(nóng)的母親是城鎮(zhèn)高中外語(yǔ)教師兼校長(zhǎng)，父親是商人兼律師，祖父是一位農(nóng)場(chǎng)主兼發(fā)明家，發(fā)明過(guò)洗衣機(jī)和許多農(nóng)業(yè)機(jī)械，這對(duì)香農(nóng)的影響比較直接。香農(nóng)的家庭與大發(fā)明家愛(ài)迪生（Thomas Alva Edison，1847-1931）還有遠(yuǎn)親關(guān)系。
感情生活
在“功成名就”后，香農(nóng)與瑪麗（Mary Elizabeth Moore）1949年3月27日結(jié)婚，他們是在貝爾實(shí)驗(yàn)室相識(shí)的，瑪麗當(dāng)時(shí)是數(shù)據(jù)分析員。他們共有四個(gè)孩子：三個(gè)兒子羅伯特（Robert）、詹姆斯（James）、安德魯莫瑞（Andrew Moore）和一個(gè)女兒Margarita Catherine。后來(lái)身邊還有兩個(gè)可愛(ài)的孫女。
健康狀況
2001年2月24日，香農(nóng)在馬薩諸塞州Medford辭世，享年84歲。貝爾實(shí)驗(yàn)室和MIT發(fā)表的訃告都尊崇香農(nóng)為信息論及數(shù)字通信時(shí)代的奠基人。
后世紀(jì)念
香農(nóng)獎(jiǎng)是為紀(jì)念美國(guó)的信息論創(chuàng)始人克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)而設(shè)置的獎(jiǎng)項(xiàng)，是通信理論領(lǐng)域最高獎(jiǎng)，也被稱為“信息領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”。
參考資料
[1]
顏值爆表的程序員鼻祖，網(wǎng)友：還把姐姐輔導(dǎo)成大學(xué)數(shù)學(xué)系教授！ · 騰訊視頻[引用日期2022-01-25]
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