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克劳德·艾尔伍德·香农

克劳德·艾尔伍德·香农

克劳德·艾尔伍德·香农（英文名：Claude Elwood Shannon，以下简称香农）（1916年4月30日—2001年2月24日）是信息论的创始人，美国著名数学家、发明家、密码学家。

1936年香农从密歇根大学本科毕业，获得数学和电子工程双学士。随后，他进入麻省理工学院继续深造。1938年香农在麻省理工学院获得电机工程学硕士学位，他的硕士论文奠定了数字电路的理论基础。被誉为“本世纪最重要、最著名的一篇硕士论文。”1940年，香农因这一成果获得了美国工程师学会颁发的Alfred Noble奖。同年，香农在麻省理工学院获得数学博士学位。同年至1941年，香农任普林斯顿高等研究院研究员。1941年香农进入新泽西州的AT\u0026T贝尔电话公司，并在贝尔实验室工作了整整31年。1948年，香农在7月和10月的Bell System Technical Journal连载发表了影响深远的论文《A Mathematical Theory of Communication》，这标志着信息论正式诞生。1958年—1978年香农任麻省理工学院Donnor科学教授。1973年，在IEEE信息论国际研讨会上香农获颁以其名字命名的香农奖。1978年，香农退休。2001年2月24日，香农在马萨诸塞州梅德福（Medford）去世。

香农是美国国家工程院院士、美国国家科学院院士、美国艺术与科学院，生前是麻省理工学院名誉教授。香农曾获得查尔斯·莫里斯（Morris）奖、斯图尔特·巴兰丁（Stuart Ballantine）奖章、凯利奖（Kelly Prize) 、美国国家科学奖章、IEEE的荣誉奖章、基础科学京都奖和多所大学的荣誉博士。香农的主要研究领域是通信和信息论，他被称为“信息论之父”。

人物介绍

早期经历

香农于1916年4月30日出生于美国密歇根州的佩托斯基(Petoskey)。香农从小在一个名叫盖洛德（Gaylord）的小镇生活。在8岁的时候，他就辅导他姐姐做高等数学作业。后来，他姐姐大学毕业，成为了数学教授。除了数学之外，小香农特别喜欢搞发明创造，其中就包括电报机、电动船，以及各种机械动物。

教育经历

1932年香农进入密歇根大学，开始接触乔治·布尔（GeorgeBoole，英国数学家）的理论。1936年，20岁的香农从密歇根大学本科毕业，获得了数学和电子工程双学士。随后，他进入麻省理工学院继续深造。1938年香农在麻省理工学院获得电机工程学硕士学位。1940年，香农因这一成果获得了美国工程师学会颁发的AlfredNoble奖。同年，香农在麻省理工学院获得数学博士学位后进入普林斯顿高等研究院工作，期间开始思考信息论与有效通信系统的问题。

职业生涯

1941年香农以数学研究员的身份进入新泽西州的AT\u0026T贝尔电话公司，并在贝尔实验室工作到1972年，从24岁到55岁，整整31年。1943年，英国著名数学家、密码学家阿兰・艾伦·麦席森·图灵访问贝尔实验室，香农和图灵讨论了人造思维机器（也就是后来的I人工智能）。

1948年，香农发表了影响深远的论文《A Mathematical Theory of Communication》这篇论文成了信息论正式诞生的里程碑。1949年，香农发表了另一篇论文《Communication in the Presence of Noise》解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。1952年，香农推出了“会走迷宫的老鼠”——忒修斯（Theseus）。1956年香农担任麻省理工学院的访问教授，1958年成为正式教授。1961年，香农和同事索普做出一个香烟盒大小的小型计算机，小盒子藏在口袋里，用大脚趾控制藏在鞋子里的开关。1965年，香农带着这个机器跑去挑战当时的世界冠军Mikhail Botvinnik。1973年，在以色列亚实基伦召开的信息论国际研讨会上，IEEE设立了香农奖，并把这一奖项授予香农本人。这种自己领自己名字命名的奖的做法，后来被人戏称为“香农套路”。

退休生活

1978年，香农退休。1985年，香农参加了在英格兰布莱顿举行的“国际信息理论研讨会。香农当年还是投资大师、炒股高手。1986年8月11日，著名的《巴伦周刊》曾汇总了1026家开放式基金的近期表现，香农排名第一。20世纪80年代，香农开始表现出患上阿尔兹海默症的迹象。到了晚年时期，香农对杂耍的热爱简直到了痴迷的地步。2001年2月24日，香农因患阿尔茨海默氏症去世，享年84岁。

主要成就

奠定数字电路基础

在香农的硕士毕业论文中，他将开关电路、布尔逻辑代数、二进制计算这些学科知识关联起来，形成了今天所有数字电路设计最底层的数学原理。从此，通过布尔方程式按照一定步骤就可以设计出具有复杂逻辑关系的电路。半个多世纪前英国数学家乔治·布尔（George Boole，1815-1864）创建的布尔代数得到了实际应用，电子计算机的发展也因此有了数学和电路基础。香农的硕士毕业论文被誉为20世纪最重要、最著名的一篇硕士论文。

香农还制作了一只木制的、带有铜须的玩具老鼠。他把它叫作“忒修斯”。“特修斯”的出现表明电子线路可以用二进制逻辑工作。“特修斯”虽然是由隐藏在它身体里的磁铁和马达驱动的，但掌管它记忆功能的存储器却不在它身上，而是由隐藏在迷宫各处的75个继电器组成的。香农进一步证明，这些简单的逻辑功能都可以通过电子线路的开/关来执行。这一发现意味着，从理论上说，任何复杂逻辑都可以分解成几个简单逻辑，然后由一套能表达或执行1/0（开/关）——或用逻辑学的术语说：真/假——的二进制装置来完成。

开创信息论

1948年，32岁的香农在贝尔实验室内部科学刊物BELL SYSTEM TECHNICAL JOURNAL表论文《A Mathematical Theory of Communication》（《通信的数学理论》）提出了信息的概念以及数学表达式，推出了比特的概念（他将发明这个词的荣誉归功于自己的同事约翰·图基），将其称为“用于测量信息的单位”。提出了著名的信道容量公式，即香农公式，后世几乎所有的现代通信理论都是基于香农公式展开的。他提出用“熵”来描述信源内部的不确定性，给出了信息熵的计算公式，解决了信息的计量问题。此外，香农对于信息冗余、信息编码、信息压缩、信息加密解密等信息科学领域的诸多基本概念也都给出了科学的解释。这篇论文奠定了信息论的基础，标志一门新的学科──信息科学的诞生。

建立密码学基础

香农在论文《保密系统的通信理论》中首次从信息论的角度讨论密码学，为对称加密体制建立了理论基础。这篇论文开辟了用信息论来研究密码学的新思路，奠定了现代密码理论的基础。这标志着现代密码学的诞生。香农也凭此成为近代密码理论的奠基者和先驱。

通信理论

1948年香农发表的《通信的数学理论》中在这篇论文中，香农给出了通信系统的基本模型，提出了信道容量公式，即香农公式，把通信理论的解释公式化，对如何有效地传输信息的问题进行了研究。这一理论被世界各国的通信工程师和数学家采用，并对其进行了详细的论述、扩展和完善，为数字通信技术的发展提供了理论工具。香农公式对于后世最大的意义在于，几乎所有的现代通信理论都是基于这个公式展开的。

发明

香农的发明层出不穷。包括一个火焰发射喇叭，一个变戏法的机器人，一组独轮车队，一台用罗马数字操作的计算机器，以及一个帮助美国人在英国公路上靠左侧行驶的设计图。他还做过一个能自动寻路的机械小鼠，名为特修斯（Theseus）。

主要论文

人才培养

香农的学生伯特·萨瑟兰年轻时在美国伦勒斯理工大学获得了电机工程学学士，之后去麻省理工学院读完了硕士和博士。当计算机科学蓬勃发展，伯特·萨瑟兰成为了许多知名实验室的主管，也领导开发了其中的知名项目，不少都是世界首创。

香农的学生罗伯特·加拉格尔1962年提出LDPC码，此前被选为5G数据信道编码方案。

家庭生活

家庭背景

香农在盖洛德（Gaylord）小镇长大。香农的父亲是这个小镇的法官，名字叫克劳德·艾尔伍德·香农（和他的名字一样）。香农的母亲，是小镇的中学校长，名叫梅布尔·沃尔夫·香农（MabelWolfShannon）。香农的祖父是一位农场主兼发明家，发明过洗衣机和很多农用机械。值得一提的是，香农还有一个远房亲戚，也很喜欢搞发明。这位亲戚的名字，叫托马斯·爱迪生。

妻子

香农与玛丽（Mary Elizabeth Moore）1949年3月27日结婚，他们是在贝尔实验室相识的，玛丽当时是数据分析员。

子女

香农共有四个孩子：三个儿子罗伯特（Robert）、詹姆斯（James）、安德鲁莫瑞（AndrewMoore）和一个女儿MargaritaCatherine。后来身边还有两个可爱的孙女。

日常生活

人们描述香农的生活，白天他总是关起门来工作，晚上则骑着他的鸡公车来到贝尔实验室。他的同事D.Slepian写到：“我们大家都带着午饭来上班，饭后在黑板上玩玩数学游戏，但克劳德很少过来。他总是关起门来工作。但是，如果你要找他，他会非常耐心地帮助你。他能立刻抓住问题的本质。他真是一位天才，在我认识的人中，我只对他一人使用这个词。”

随着时光的推移，过度的奉承纷至沓来，香农被蒙上了一层神秘的面纱，变得沉默寡言。其实香农爱说爱笑，喜欢制造独轮车，迷恋杂耍，但他为人十分谦虚。

到了晚年时期，香农对杂耍的热爱简直到了痴迷的地步。他花了很多时间刻苦练习，不断提高杂耍水平。他甚至还拥有一张杂耍学博士证书，视为至宝。

除了杂耍之外，他还热衷于制造玩具。他建造了火焰喷射喇叭、火箭驱动飞盘、自动下棋机器人等各种奇怪的玩具。