克劳德·香农可能是broad电气工程领域和数字时代最有影响力的人物之一。
香农(1916年4月30日出生在密歇根的佩托斯基)在追求高等教育的过程中对数学产生了坚定不移的热爱。beplay网页版本他获得了密歇根大学(University of Michigan)的数学和电气工程双学士学位。
克劳德·香农的照片。照片由Alfred Eisenstaedt拍摄，由the高等研究院
此后不久，克劳德第一次正式涉足研究和数学领域。他与Vannevar Bush一起研究微分方程，使用Vannevar Bush自己的微分分析器。1937年夏天，他在纽约贝尔实验室(Bell Laboratories)实习，之后他对知识的渴望激增。他在麻省理工学院用三年时间获得了电气工程硕士学位和数学博士学位。
克劳德与贝尔实验室保持了31年的关系，直到1972年，他从事导弹控制系统的研究，成为了客座教授，并在1958年获得了永久教授的职位。20年后，他成为了荣誉教授。
导致现代计算机诞生的论文
香农在学术界及以后的生涯为他的技术做出了最大的贡献。他硕士学位的最高论文《继电器和开关电路的符号分析》也因此声名狼藉。本文概述了使用布尔代数的数字电路背后的理论基础。(关于布尔代数起源的更多信息，参见我们的过去历史工程师关于乔治·布尔的文章)。
这些电路对现代计算和通信至关重要。香农将二进制算法应用到电气开关上，声称某些继电器装置可以解决布尔代数问题。这种对“计算机逻辑”的强调在同行中引起了轰动。
在电信方面，克劳德设计了简化路由交换机电磁中继安排的方法。
在这些发现之前，贝尔实验室通常使用“人工计算机”来操作交换机和其他计算机器。这些人必须使用预定义的程序手动找到数学解。
手工求数学解的操作员。图片由贝尔实验室
这种过时的编程方法先于香农帮助开创的数字时代。操作员曾经不得不依靠早期的计算机、isographs和integrs来实现类似的结果。克劳德·香农(Claude Shannon)的研究结果公布后仅仅几年，这些操作人员就获得了使用现代电脑的机会。
信息论的诞生
1948年，更有里程碑意义的进步出现在前线。香农在哈里·尼奎斯特(Harry Nyquist)等前辈著作的基础上出版了《交流的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication)。
奈奎斯特早期的研究表明，通信渠道具有最大的承载能力——或数据传输速率。他创造了测量流体系统中这些速率的公式。香农利用了这一知识和另一位开拓者R.V.L Hartley的发现。
一个全新的视角
信息论挑战了关于通信的传统智慧。通信信号以前是连同信息一起解释的。Shannon主张将这些组件分离开来，因为消息的含义通常与其大小不成比例。正确的沟通应该根据上下文来进行。
克劳德的信息理论专注于两件事:发送和接收信息背后的物流，以及处理其中包含的任何意义。然而，如果信息没有被成功传递，接收者永远不可能知道信息的真正含义。香农随后的工作重点是通信信道的可靠性。贝尔实验室是这些实验的绝佳试验台。他研究了以下内容:
- 最大化现有频道(电线、电缆、电波)的承载能力
- 将理论通信能力与实际通信能力分开
- 发现带宽
- 处理动态干扰(噪声)
香农很快开发了计算信道带宽和噪声的新公式——后者的测量被称为信噪比。他发现，改变一个信道上的干扰可以实时影响信号容量。工程师可以利用这些信息来优化通信通道。在次优条件下，挑战在于从嘈杂的线路中挤出每一盎司的性能。
图取自香农的论文《中继电路分析仪》。图片由贝尔实验室
香农证明了噪声不能阻止信道达到其理论信号容量。他的工作证明，工程师可以通过编码和系统维护进行改进。这种双管齐下的方法以前是未知的。
当然，这些进步有助于阐明交流的真正价值:信息本身。操作员学会了如何提出正确的问题，搁置错误的问题，并以高回报与努力比率为目标。这些通信努力将工程、数学和物流结合起来，在未来几十年改造技术。
他是20世纪最有影响力的人
克劳德·香农的贡献是真正具有开创性的。他的定理解决了许多与数字通信和电信有关的问题。他让我们重新思考如何用数字和信号来讲述一个故事——媒介如何影响传输。
香农的发现导致了第一台会下棋的电脑的诞生。图片由麻省理工博物馆和贝尔实验室
这些发展为连续通信、离散通信等铺平了道路。他们还把工程学和语言学的人文领域交织在一起。在香农的发现之前，这项合作还处于起步阶段。
今天的编码和解码系统的发展多亏了香农。结果，我们所了解的现代系统变得更加复杂和强大。
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