今天我们来说一个数学大神。
我不知道朋友是怎么和朋友分享假期生活的，但是当他们聊起各种剧的时候，你有没有想过这些文字、图片、声音是怎么到你手机里的？这个信息时代有源头吗？
是的，都是关于一个伟大的数学家。前几天，正好是这个大人物的生日。
他就是程序员的祖师爷，通信工程的开创者，人工智能的大叔，杂耍的资深博士，信息学的创造者克劳德·埃尔伍德·香农。
不认识他的人肯定在吐槽边肖吹牛，但认识他的朋友估计已经开始收拾仪容，给他磕头了。
毕竟这只是香农头衔的一部分。作为信息学的先驱，这个信息时代的所有技术，从5G AI大数据到电脑、手机上的小电影，都离不开他的理论。
香农被描述为“信息学的创造者，他在创造的那一天宣布了这门学科的终结”。后来者一次又一次试图证明他是对的，然后大喊:“爷爷真棒。”
今天，边肖将带你领略这位可以与牛顿和爱因斯坦相媲美的传奇科学家。
1916年4月30日，香农出生在美国密歇根州的小镇盖洛德。
与传奇的一生相比，他的童年有点平凡。除了玩机械，可能还很帅。。。
他的父亲是一个善于交际的人，几乎没有时间照顾香农。因此，Shannon和她的朋友们可以自由地寻找成年人不想要的机械材料。
依靠这些材料，小香农在邻居的谷仓里造了一部电梯，并诱骗邻居的小女孩体验了他的杰作。
但即使过了70年，这个长大的小女孩也从未说过他的坏话。也许这就是帅比的特权吧。。。
照这样发展下去，香侬可能会成为民间发明家，不过还好他有个姐姐。
作为一个小镇上最漂亮的女孩，她姐姐没事就陪他解数学题。小香侬自然对数学产生了兴趣，几年来她把当“垃圾人”的想法束之高阁。
边肖似乎已经找到了她不太擅长数学的原因。。。
但是香农上了大学，谁也挡不住他对机械的向往。他同时选择了工程和数学。
那时候的专业没有现在这么细，数学和工科更是互相指指点点。。。
数学抽象为美，工科以应用为前提。双方都不轻视对方。
这让香农在20岁时成为了一个另类的双学位，并随范·内瓦·布什去麻省理工学院攻读电子工程硕士学位。
这位老布什比香农还强硬。他有六个学位。在他的指导下，香侬逐渐成为了后来自己开创一门学科的神。
参加过一战的布什奉命为轰炸机瞄准镜和火控系统开发更先进的计算机。
和现在能运行各种程序的电脑相比，当时的电脑就是个小弟，不仅速度慢，而且只能算具体问题。
像老布什发明的那种微分分析仪，是当时计算能力最强的，但这个重达100多吨的大家伙，却要捣鼓好几天才能算出一个微分方程。
当时的计算是在眼皮底下进行的:电力带动齿轮、轴等机械转动，元件的位置就是计算的结果。
这使得使用起来很麻烦。
例如，如果边肖想要计算一个新的方程，他必须拆卸所有的机械部件，给齿轮上油，进行维护，然后按照比例将它们组装到准确的位置。建立方程往往需要几天时间。。。
这个苦差事自然是由资历最浅的香农来做。
虽然现在能摸到最强的计算设备已经很棒了，但是每天做这种重复性的工作也不是办法。于是香农开始思考如何解放自己。
差示分析仪概述▼
很快他发现分析仪计算速度慢是因为机械延迟。如果把所有的计算都交给电路，速度不是更快吗？
虽然现在中学生都知道电路中的电平变化可以实现逻辑运算，但是根本没有人想到电路可以是一道数学题。
工程师无法深入研究数学，伟大的数学家也无法思考没有吸引力的机械，于是就成了僵局。
然而，这对于主修工程和数学的香农来说不是问题。他把大学学过的布尔代数拿出来，用电路的通断来表示二进制的0和1，设计了一台电路无需拆卸维护的数字计算机。
计算机可以通过电路中高低电平的变化分别表示0和1 ▼。
1937年，香农将这个想法完善成一篇论文《继电器和开关电路的符号分析》。
年仅21岁的香农给全世界的工程师上了一堂电路设计课。“诺，以后就用我的方程设计电路吧。”
这是电气工程师第一次有公式作为方法，你有产品，你有精品。
直到现在，这篇文章仍然是史上最重要的硕士论文，没有之一。。。
小布什也注意到了这个低调傲慢的天才青年，开始有意识地锻炼香农。
为了让香农的数学继续进步，他拉下了脸，请求隔壁数学系让香农去读博士。
即使香农的博士论文想研究遗传学，他也不反对，还找了关系让香农接触国家机密信息。
忘了说，布什，也被称为物理将军，是广岛原子弹的幕后黑手▼
香农也给力，他的博士论文直接产生了比那个时间提前10年的成果。他之前连遗传学的书都没碰过，全靠一年的学习和资料。
然而，香农也失去了她心爱的飞行课，校长以“天才”为由，亲自禁止香农进入驾驶舱。
这也导致香农一毕业就从麻省理工溜走，几经周折来到贝尔实验室。
科学圣地——贝尔实验室▼
正是贝尔实验室发明了电话、晶体管、C语言、unix等一系列技术。如果你不知道上个世纪任何一个强大发明的来源，直接扔给贝尔实验室，大概是对的。
即使是在这里，香农也还是处于碾压的水平，有时候同事也跟不上他的思路。香农不得不独自进行研究。
Shannon在贝尔实验室的地位还是很高的▼
由于缺乏其他人的参与，他的研究偶然地太超前了。。。
1947年，香农发表了《交流的数学理论》，开创了信息学的先河。
这篇文章太厉害了，发表没多久就直接启发了其他领域的两位大佬去寻找新的方向。。。
也是人类历史上被引用最多的论文▼
信息论虽然难，但其实是两件事。什么是信息？如何传递信息？
之前大家都认为信息的核心是内容。香农说，你们都错了。
数学思维让他把信息抽象成结果:信息是不确定性的还原。
“过去已知但不可控，未来可控但未知”▼
例如，“边肖很帅”这句话是一种信息吗？
要看这句话是否减少了你对一件事的不确定性。
如果你是一个了解边肖的朋友，这句话是关于一件每个人都知道很久的事情，没有减少任何不确定性。
但如果你是不知道这些的朋友，听到这句话你会恍然大悟，奇怪的知识增加了！这时，这句话就是信息。
再比如，一副扑克有52张牌，取一张牌作为底牌，最多猜51次就能猜出正确答案。
每猜错一次，没猜中的牌就少一张。这就是香农所说的不确定性的减少。
当然，如果你猜对了，不确定性会直接归零。。。
在这个过程中，每一次猜对或猜错牌，都是信息。
对与错，对与错，这是一个选择。
说白了就是香橼十年前解决的0和1问题。
每个0和1代表某一条信息，称为1比特。把一个问题分成无数个对与错的问题，用开关状态来表达文字、图片、声音。
当然，如果要用数学来考虑信息，就必须量化。
于是香农定义了一个“信息熵”。信息熵越大，信息的不确定性越高。
通过测量不确定性，从侧面量化了信息。
信息熵公式▼
比如爷爷自己算出来的，每个英文单词的信息熵只有2.62，远低于汉字的9.6。比如同一个汉字，可以给出几种解释。
这也是为什么英语交流的不确定性比汉语小的原因。
我们总是喜欢把重要的事情重复三遍，因为我们总是害怕别人误解我们的意思。当时大家都觉得没有办法无损耗的传递信息。
农业的公式证明，在一定条件下，不仅信息可以无损传递，而且可以通过改变方式进行压缩而不损失信息量。。。甚至直接给出了压缩效率。
所以Shannon成了程序员的鼻祖。。。
这篇文章不仅影响了计算机，香农还用它来教人们如何玩通信技术。
我们今天用的宽带和手机信号都是根据他的理论研究出来的。。。
比如大家都知道5G的下载速度很快，但是他在70多年前就设定了5G的下载速度。
c是信道容量，即无损传输的最大速率▼
5G就不说了。不管以后发展什么通信技术，速度都可以用这个公式计算。
这篇文章甚至影响了文科领域，传播学把这篇文章衍生出的香农-韦弗定律作为研究传播路径的经典。
一条新闻从发出到出现在你屏幕上的过程，是安排得清清楚楚的。
这篇文章在次年直接改名为:传播的数学理论。一个词和另一个词的区别是学者和古鲁的区别。
发表信息论后，香农做了什么？
他做了一个机械鼠标，可以通过不断学习自己走迷宫。。。
机器学习是真锤。
香农还制作了一个下棋机器人，每天捕捉同事作为机器人的陪练。
。。。
是的，通过思考这两个小玩意，他成为了达特茅斯会议的发起人，催生了人工智能的革命。。。
香农就像一个插件。当你遇到问题时，你能解决它。
一切对他来说都是1+1那么简单，他能想出一套方法告诉别人遇到这种情况该怎么做。
直到晚年，香农终于遇到了她一生的敌人——杂耍。
这个帅老头居然一本正经地写了一篇教人科学变戏法的论文，变戏法的科学范畴。
可能是第一次有人对杂耍这么认真。。。
他甚至做了一个杂耍机器人，因为他的手太小，不能同时玩五个球。。。
虽然无数的问题被解决了，但传奇总会走到尽头。香农于2001年死于老年痴呆症。
这时候有人以为自己已经彻底理解了信息论，逐渐让bit进入普通人的生活。但是数字世界越完美，我们发现的就越多。这些年信息领域的所有进展，其实早在1947年就写在信息论里了，我们只是在不断为老祖宗的伟大做注脚。。。
他用智慧看到了未来，然后告诉人类方向。
来源:差评
编辑:Dannis
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