香农的贡献及其对后世的影响 ——香农百年诞辰纪念

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1、动态第 12 卷第10 期2016 年 10 月人物传记香农的贡献及其对后世的影响——香农百年诞辰纪念112张卫国高新波蒋洪波1西安电子科技大学关键词：香农信息论2华中科技大学克劳德·艾尔伍德·香农(ClaudeElwoodShan-non)生于1916年，卒于2001年。今年是香农诞辰一百周年。为了纪念这位伟大数学家和信息论的创始人，我们以香农的生平为线索，介绍他不平凡的一生和他对世界的影响。香农于1916年4月30日诞生于美国密歇根州(Michigan)皮托斯基(Petoskey)的盖洛德(Gaylord)小镇。孩童时代的香农性格比较内向，没有任何

2、迹象能够表明他未来会是一位伟大的科学家。香农的父母在科学方面对香农似乎没有产生多大的影响，但香农的祖父是一位发明家，发明过许多农业机械和洗衣机，对香农在科学研究方面的影响比较深远。大发明家爱迪生(ThomasAlvaEdison)是香农的远房亲戚，也是香农孩童时代的偶像。中学时代的香农兴趣爱好广泛，参加了镇上的乐队，是中音萨克斯号吹奏者。那时的香农对各类机械装置非常感兴趣，对这些装置如何运转具有很强的好奇心。1932年，16岁的香农从盖洛德高中毕业，进入密歇根大学学习，并于1936年同时获得数学学士学位和电子工程学士学位。在数学和工程领域中香农为什么申

3、请这个职位呢？这源于他对布尔逻辑的双重兴趣一直贯穿于他的整个职业生涯。维持一生的兴趣。当时的微分分析仪其实是一种早大学毕业后的香农在麻省理工学院注意到公期的模拟计算机，它通过上百个继电器组成的结点告栏上张贴的招聘操作微分分析仪助理研究员的广电路控制运算，可以求解高阶微分方程。香农在密告。香农申请到这个职位，并在职攻读硕士学位。歇根大学时，曾学过符号逻辑和布尔代数，这成为70第 12 卷第10 期2016 年 10 月他后来研究二元系统的数学理论基础。变为科学的里程碑”。当我们对香农创立的信息论中国人早就注意到二元现象的普遍性，并发展津津乐道时，可能在香

4、农心目中他硕士论文的工作出阴阳哲学体系。但遗憾地是，中国人从未用数学才是他最得意的成果，他从中得到的乐趣超过其他的观点去形式化描述二元现象，把对这一对象的认任何事情。识模糊在玄学，而非精确在科学。这是值得我们当香农完成这一工作后，他从电子工程系转到数代国人思考的。学系开始攻读他的博士学位。1940年获得数学博士香农在计算机模拟和复杂开关电路控制这两方学位，他的博士学位论文的题目是“AnAlgebrafor[2]面的双重兴趣，使得他在开始探索布尔代数在开关TheoreticalGenetics”（理论遗传学的代数理论）。电路中应用的可能性。这一了不起的工

5、作始于1937很多人都不知道这篇论文中的内容具体是什么，都年，香农在他的硕士学位论文“ASymbolicAnalysis只是从题目猜测这篇论文是用数学的方式研究人类ofRelayandSwitchingCircuits”（继电器和开关电路遗传学的。事实上，这篇论文至今都没有引起注意，[1]的符号分析）中，科学、严谨地论述了如何使用一个原因是这篇论文直到1993年才被正式发表。另布尔代数对继电器电路进行分析和合成。1940年，一个原因是，这是一篇遗传学家看不懂、数学家不24岁的香农因这一成果获得了AlfredNoble协会美去看的论文。国工程师奖。开关电

6、路在后来的计算机和通信电子在攻读博士学位期间，香农除了继续研究开关工程发展中发挥了极大的作用，现在人们普遍认为理论，还进行微分分析器的研究。这种分析器是早这项工作为数字电路领域奠定了基础。戈德斯坦(H.期的机械模拟计算机，用于获得常微分方程的数值H.Goldstine)后来称赞这一成果为“有史以来最重解。1941年香农发表论文“MathematicalTheoryof[3]要的一篇硕士论文”、“把数字电路设计方式由艺术theDifferentialAnalyzer”（微分分析器的数学理论）。伴随着这些模拟计算机理论的发展，他还尝试去理解数字计算机如何来

7、完成与此类似的计算任务。香农于1941年开始在贝尔实验室数学部工作。香农是数学家，也是工程师。这一双重身份使他在看待工程问题时，总喜欢用数学的视角。香农对通信中基本问题的数学思考，使他成为信息论的开山鼻祖。香农在攻读博士学位时，就对通信中的基本问题很感兴趣，并进行了初步研究。1940~1941年，香农到普林斯顿高等研究院做研究员，开始认真研究他在通信方面尚不成熟的数学理论。1941年夏天，战争即将来临，香农回到贝尔实验室，参加了专门研究火力控制系统的一个精英小组，设计观测敌机或导弹、计算防空导弹的瞄准目标的定向器，这种装置大大支援了英国抗击德国V1和V

8、2火箭的能力。在闲暇时间，香农仍然致力于开关理论和通信的数学理论研究。如果说开关理论是香农一生