“祖师爷”香农，到底有多神？

1916年，第一次世界大战如火如荼。

日前，一名男婴在远离战场的密歇根州佩托斯基出生这个男婴就是本文的主角香农

香农的全名是克劳德·艾尔伍德·香农他是美国著名的数学家，发明家，密码学家，信息论的创始人

换句话说，他是所有IT人和通信人的共同祖先。

英俊的香农

香农从小就生活在一个名叫盖洛德的小镇上他的父亲是这个镇上的一名法官，名叫克劳德·艾尔伍德·香农

香农的母亲是镇上的中学校长，名叫梅布尔·沃尔夫·香农。

父亲是法官，母亲是校长这样的知识分子家庭当然有良好的教育氛围

在校学生香农展现了惊人的数学天赋8岁时，他帮助他的妹妹做高等数学作业后来，他姐姐大学毕业，成了数学教授

除了数学，小香侬还特别喜欢搞发明，包括电报，电船，自己的机械动物。

香农小时候看起来很叛逆。

这个爱好大概和他爷爷有关他的祖父是农民和发明家，发明了洗衣机和许多农用机械

值得一提的是，香农有个远房亲戚也喜欢发明这位亲戚的名字叫爱迪生

1936年，20岁的香农从密歇根大学毕业，获得了数学和电子工程双学位后来进入麻省理工学院深造

两年后，香农完成了他的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》。

在这篇论文中，他首次提出电路可以用布尔代数来描述他把布尔代数中的真和假与电路系统中的开和关对应起来，用数学中最简单的两个数字——1和0来表示

英国数学家乔治·布尔于1847年提出布尔代数，这是一种计算命题真实性的数学方法。

香农的论文虽然只是一篇硕士论文，但却具有划时代的意义它奠定了数字电路的理论基础后来的电脑等设备都是用这个思路设计的

后来，著名计算机科学家赫尔曼·戈尔茨坦评价这篇论文是有史以来最重要的硕士论文，把电路设计从艺术变成了科学。

赫尔曼·戈尔茨坦是世界上第一台现代电子数字计算机ENIAC的开发者之一。

因为这篇论文，香农获得了电子工程领域的奖项——美国阿尔弗雷德·诺贝尔协会美国工程师奖。

就在世人以为这位电子工程的天才会继续大展宏图的时候，他却失去了自己的故事直到两年后，他寄出了博士论文《理论遗传学的代数》，拿到了麻省理工的数学博士学位

没错，这家伙玩了个跨界，从电子工程到生物遗传学

年轻的香农

之后香农去了普林斯顿高等研究院一年，与爱因斯坦，冯诺依曼等大师有过交集他的研究方向变成了机械模拟计算机

1941年，香农发表了一篇新论文《微分分析器的数学理论》，用机械计算机求解微分方程。

当时的微分分析器

同年，香农加入了著名的贝尔实验室。

贝尔实验室成立之初，香农去了数学系，从事与战争相关的工作——研究火控系统和密码学。

1943年，英国著名数学家和密码学家艾伦·图灵参观了贝尔实验室，并与香农共进午餐。

阿兰图灵

鉴于他们工作的特殊性，并没有在密码学上互相交流，更多的是讨论人工思维机器。

当时香农告诉图灵，他不仅仅满足于向这个大脑输入数据，还希望向其中灌输文化的东西。

这个想法震惊了艾伦·图灵。他觉得不可思议，惊呼道:他要给它来点音乐！

后来伴随着密码学研究的深入，香农逐渐形成了一套完整的密码学理论同时，他开始思考有效的沟通系统现代信息论的雏形逐渐在他脑海中形成

1945年，他向贝尔实验室提交了一份备忘录——密码学的数学理论。

1948年6月至10月，香农在《贝尔系统技术杂志》上连载了论文《通信的数学理论》次年，香农在这本杂志上发表了另一篇著名论文——《噪音下的沟通》

在这两篇论文中，香农给出了通信系统的基本模型，并提出了信息熵的概念及其数学表达式。

信息熵h的计算公式

如果你是工科生，还记得通信原理，你就知道一条信息的信息量和它的不确定性直接相关。

举个例子:如果我告诉你，世界是圆的这个非常确定的内容，信息量是0如果我告诉你，XX树下埋着100万美元，那是一大堆信息上面的公式是根据确定性计算信息量，是考研的必考

香农指出，信息是可以量化的，任何类型的信息都可以用数字编码来表示信息数字化后，可以压缩后再传输，大大降低了传输时间和成本

香农还引入了比特的概念，比特被称为用来度量信息的单位。

Bit其实是二进制数字的缩写。

众所周知，bits后来成为了信息时代的基石我们今天在互联网上的所有信息都是由它表达的

除了信息熵，香农还在论文中提出了著名的香农公式。

香农公式

简单来说，信息熵讨论的是信息量和数据压缩的临界值而香农公式则是讨论通信速率的极限值

细节就不讨论了，不然大家都跑了。

我们只需要知道，到现在的5G，还没有逃出香农公式的魔掌有些人一辈子做的事情就是无限逼近香农公式的极限

两篇论文的发表奠定了信息论的基础，对学术界造成了极大的震动，其影响不亚于1947年12月世界上第一只晶体管的发明。

当时因为信息论的观点很先进，也引起了一些质疑和反对后来伴随着时间的推移，信息技术飞速发展，信息论的价值越来越明显香农也奠定了她信息和通信之父的地位

我忘了说，香农发表论文时只有33岁。

1949年，香农在备忘录《密码学的数学理论》的基础上发表了另一篇重要论文《安全系统的通信理论》。

这篇论文再次震惊了学术界《波士顿环球报》称:这一发现改变了从艺术到科学的密码

本文开辟了用信息论研究密码学的新思路，奠定了现代密码学理论的基础香农也成为了现代密码理论的创始人和先驱

日前，香农在贝尔实验室与她的同事玛丽·伊丽莎白·摩尔结婚，然后继续她热爱的科学研究工作。

1952年，香农和妻子共同推出了著名的迷宫老鼠——忒修斯。

香农和忒修斯

这是一只木制的玩具老鼠，长着铜须它可以通过随机试错穿过迷宫般的金属墙，直到在出口处找到一块金属奶酪

最厉害最原始的是忒修斯能记住这条路线，甚至在下一次任务中，迷宫的墙移动，也不会很难打得过。

当时香农还专门拍了一段视频，做成电视节目给老鼠看这个节目引起了公众的极大兴趣在人们眼中，它是一只会思考的老鼠

其实走迷宫的秘诀不在老鼠身上，而在迷宫上迷宫里藏着75个继电器开关通过这些只有开关功能的简单器件，最终实现了鼠标的所谓智能

1956年，香农成为了麻省理工学院的客座教授1958年，他成为终身教授

1961年，香农和他的同事索普制造了一台香烟盒大小的小型计算机小盒子藏在口袋里，藏在鞋里的开关由大脚趾控制这个设备是做什么用的用于预测赌场轮盘赌的胜负，计算小球落在轮盘赌不同位置的概率

有了这套设备，他们在拉斯维加斯真的赢了钱后来因为被盯上了，就赶紧放弃离开了

香农的另一个著名发明是一台会下棋的机器该机采用150个继电器开关，具有良好的计算能力1965年，香农带着这台机器，跑去挑战当时的世界冠军米哈伊尔·博特文尼克虽然最后我输了，但是我做得很好

1973年，在以色列阿什凯隆召开的国际信息论研讨会上，IEEE命名香农奖，并将此奖授予香农本人这种以自己名字命名领奖的做法，后来被戏称为香农套路

1985年，香农突然出现在英国布莱顿举行的信息论国际研讨会上，引起轰动与会的年轻学者简直不敢相信自己的眼睛，居然看到了信息论的鼻祖！更令人瞠目结舌的是，香农居然在会场表演了抛物线杂耍，让整个会场更加沸腾

香农当年是投资炒股高手，擅长套利快速赚取财富。

日前，著名的《巴伦周刊》总结了1026只共同基金的近期表现，香农名列第一

刚才我们提到Shannon在会场表扬抛物线杂耍事实上，香农一直热爱杂耍在很小的时候，他就学会了骑独轮车，投球和接球当年他在贝尔实验室工作时，经常骑着独轮车上下班，成为一道亮丽的风景

被科学耽误的杂技天才

晚年，香农对杂耍的热爱几乎到了痴迷的地步他花了很多时间刻苦练习，不断提高自己的杂耍水平他甚至还有杂耍方面的博士证书，被视为珍宝

除了杂耍，他还热衷于制作玩具他制造了各种奇怪的玩具，如火焰喷射喇叭，火箭驱动的飞盘，自动象棋机器人等

后来，受人工智能先驱马文·明斯基的启发，他设计了一个名为终结机器的机器人当你把开关转到开时，盒子打开，一个操纵器伸出它将开关转回关，然后机械手缩回到盒子里

终极机器...

香农在马萨诸塞州温彻斯特的家中堆满了他的小发明他的车库里存放着至少30辆奇怪的独轮车，包括一辆没有踏板的独轮车，一辆方形轮胎的独轮车，还有一辆专门为两个人设计的独轮车

真正的老顽童

香农还将杂耍上升到理论层面，开始撰写《统一杂耍场论》

不幸的是，在这项工作完成之前，香农于2001年2月26日死于老年痴呆症，享年85岁。

著名学者理查德·布拉克特教授在香农雕像落成仪式上这样评价香农:

在我看来，两三百年后，当人们回头看我们时，他们可能不记得谁是美国总统他们不会记得谁是电影明星或摇滚明星但你还是会知道香农的名字学校里还是会教信息论的

敬礼！克劳德·艾尔伍德·香农，伟大的信息论之父！

参考资料:

1.香农的信息论，牛在哪里志虎，柯严俊

2.信息时代之父香农:用一只木鼠标奠定人工智能的基础，大科技杂志

3.香农传:从0到1创造信息时代，中信出版社，吉米索尼，罗布古德曼。

4.信息论，撬动地球的一个支点，坤鹏的理论。

5.智虎，香浓克洛德香浓有哪些趣闻。

6.香农，信息论之父，丁九

7.克劳德·艾尔伍德·香农，百度百科词条

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