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香农的贡献及其对后世的影响
香农的贡献及其对后世的影响香农的贡献及其对后世的影响
香农（Claude Elwood Shannon）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（Michigan）州皮托斯基（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过许多农业机械和洗衣机的发明家，对香农在科学研究方面的影响比较深远。大发明家爱迪生（Thomas Alva Edison）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，参加镇上的乐队，吹奏中音萨克斯号。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的双重兴趣一直贯穿于他的整个职业生涯。
大学毕业后的香农在麻省理工学院（MIT）注意到公告栏上张贴的招聘操作微分分析仪助理研究员的广告。香农申请到这个职位，并在职攻读硕士学位。香农为什么申请这个职位呢？这源于他对布尔逻辑维持一生的兴趣。当时的微分分析仪其实是一种早期的模拟计算机，它通过上百个继电器组成的结点电路控制运算，可以求解高阶微分方程。香农在密歇根大学时，曾学过符号逻辑和布尔代数，这成为他后来研究二元系统的数学理论基础。
中国人早就注意到二元现象的普遍性，并发展出阴阳哲学体系。但遗憾的是，中国人从未用数学的观点去形式化描述二元现象，把对这一对象的认识模糊在玄学，而非精确在科学。这是值得我们当代国人思考的。
香农在计算机模拟和复杂开关电路控制这两方面的双重兴趣，使得他在开始探索布尔代数在开关电路中应用的可能性。这一了不起的工作始于1937年，香农在他的硕士学位论文“A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits”（继电器和开关电路的符号分析）[1]中，科学严谨地论述了如何使用布尔代数对继电器电路进行分析和合成。1940年，24岁的香农因这一成果获得了Alfred Noble协会美国工程师奖。开关电路在后来的计算机和通信电子工程发展中发挥了极大的作用，现在人们普遍认为这项工作为数字电路领域奠定了基础。H. H. Goldstine后来称赞这一成果为“有史以来最重要的一篇硕士论文”、“把数字电路设计方式由艺术变为科学的里程碑”。当我们对香农创立的信息论津津乐道时，可能在香农心目中他硕士论文的工作才是他最得意的成果，他从中得到的乐趣超过其他任何事情。
香农完成这一工作后，他从电子工程系转到数学系开始攻读他的博士学位。1940年获得数学博士学位，他的博士学位论文的题目是“An Algebra for Theoretical Genetics”（理论遗传学的代数理论）[2]。很多人都不知道这篇论文中的内容具体是什么，都只是从题目猜测这篇论文是用数学的方式研究人类遗传学的。事实上，这篇论文至今都没有引起注意，一个原因是这篇论文直到1993年才被正式发表。另一个原因是，这是一篇遗传学家看不懂、数学家不去看的论文。
在攻读博士学位期间，香农除了继续研究开关理论，还进行微分分析器的研究。这种分析器是早期的机械模拟计算机，用于获得常微分方程的数值解。1941年香农发表论文“Mathematical Theory of the Differential Analyzer”（微分分析器的数学理论）[3]。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年香农到普林斯顿普林斯顿高等研究院做研究员，这一期间香农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V2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的兴趣所在，那么通信的数学理论就是香农一生中对世界最严肃的一次思考。由于他的这一贡献，人类历史发生了天翻地覆的改变，至今仍深刻影响着我们的世界。
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香农于1916年4月30日诞生于美国密歇根（Michigan）州皮托斯基（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过许多农业机械和洗衣机的发明家，对香农在科学研究方面的影响比较深远。大发明家爱迪生（Thomas Alva Edison）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，参加镇上的乐队，吹奏中音萨克斯号。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的双重兴趣一直贯穿于他的整个职业生涯。
大学毕业后的香农在麻省理工学院（MIT）注意到公告栏上张贴的招聘操作微分分析仪助理研究员的广告。香农申请到这个职位，并在职攻读硕士学位。香农为什么申请这个职位呢？这源于他对布尔逻辑维持一生的兴趣。当时的微分分析仪其实是一种早期的模拟计算机，它通过上百个继电器组成的结点电路控制运算，可以求解高阶微分方程。香农在密歇根大学时，曾学过符号逻辑和布尔代数，这成为他后来研究二元系统的数学理论基础。
中国人早就注意到二元现象的普遍性，并发展出阴阳哲学体系。但遗憾的是，中国人从未用数学的观点去形式化描述二元现象，把对这一对象的认识模糊在玄学，而非精确在科学。这是值得我们当代国人思考的。
香农在计算机模拟和复杂开关电路控制这两方面的双重兴趣，使得他在开始探索布尔代数在开关电路中应用的可能性。这一了不起的工作始于1937年，香农在他的硕士学位论文“A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits”（继电器和开关电路的符号分析）[1]中，科学严谨地论述了如何使用布尔代数对继电器电路进行分析和合成。1940年，24岁的香农因这一成果获得了Alfred Noble协会美国工程师奖。开关电路在后来的计算机和通信电子工程发展中发挥了极大的作用，现在人们普遍认为这项工作为数字电路领域奠定了基础。H. H. Goldstine后来称赞这一成果为“有史以来最重要的一篇硕士论文”、“把数字电路设计方式由艺术变为科学的里程碑”。当我们对香农创立的信息论津津乐道时，可能在香农心目中他硕士论文的工作才是他最得意的成果，他从中得到的乐趣超过其他任何事情。
香农完成这一工作后，他从电子工程系转到数学系开始攻读他的博士学位。1940年获得数学博士学位，他的博士学位论文的题目是“An Algebra for Theoretical Genetics”（理论遗传学的代数理论）[2]。很多人都不知道这篇论文中的内容具体是什么，都只是从题目猜测这篇论文是用数学的方式研究人类遗传学的。事实上，这篇论文至今都没有引起注意，一个原因是这篇论文直到1993年才被正式发表。另一个原因是，这是一篇遗传学家看不懂、数学家不去看的论文。
在攻读博士学位期间，香农除了继续研究开关理论，还进行微分分析器的研究。这种分析器是早期的机械模拟计算机，用于获得常微分方程的数值解。1941年香农发表论文“Mathematical Theory of the Differential Analyzer”（微分分析器的数学理论）[3]。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年香农到普林斯顿普林斯顿高等研究院做研究员，这一期间香农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V2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的兴趣所在，那么通信的数学理论就是香农一生中对世界最严肃的一次思考。由于他的这一贡献，人类历史发生了天翻地覆的改变，至今仍深刻影响着我们的世界。
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