Bilgi, belirsizliğin çözülmesidir.
Claude Elwood Shannon, "bilgi teorisinin babası" olarak bilinen Amerikalı matematikçi, elektrik mühendisi ve kriptografisı idi. Shannon, 1948'de yayınladığı "İletişimin Matematiksel Teorisi" başlıklı çığır açan bir makale ile bilgi teorisini kurmuş olarak bilinir.
Ayrıca 1937'de dijital devre tasarım teorisini kurmuş olması ile de iyi bilinir; bu sırada 21 yaşında Massachusetts Institute of Technology MIT'de yüksek lisans öğrencisiydi ve tezinde Boolean cebirinin elektrik uygulamalarının herhangi bir mantıksal sayısal ilişkiyi inşa edebileceğini göstermiştir. Shannon, İkinci Dünya Savaşı sırasında ulusal savunma için şifre çözme ve güvenli telekomünikasyon konularında temel çalışmalar da dâhil olmak üzere kriptanaliz alanına katkıda bulunmuştur.
Biyografi
Çocukluk
Shannon ailesi Gaylord, Michigan'da yaşıyordu ve Claude yakında Petoskey'deki bir hastanede doğdu. Babası Claude Sr. 1862–1934 bir işletmeci ve bir süre veraset hakimi, annesi Mabel Wolf Shannon 1890–1945 bir dil öğretmeni idi ve aynı zamanda Gaylord Lisesi müdürü olarak görev yapmıştır.
Shannon'un hayatının ilk 16 yılının çoğu Gaylord'da geçmiş, burada devlet okuluna gitti ve 1932'de Gaylord Lisesinden mezun oldu. Shannon, mekanik ve elektrik şeylere karşı bir eğilim göstermiştir. En iyi olduğu konular fen ve matematikti. Evde uçak modelleri, radyo kontrollü model bir bot ve yarım mil uzaklıktaki bir arkadaşının evine giden telli telgraf sistemi gibi cihazlar inşa etti. Büyürken, Western Union şirketinde haberci olarak da çalıştı.
Çocukluk kahramanı Thomas Edison idi ve onu daha sonra uzak bir kuzen olduğunu öğrendi. Hem Shannon hem de Edison, 1609–1682 yıllarında yaşamış sömürge lideri John Ogden'in ve birçok seçkin kişinin atası olan torunlarıydı.
Mantık devreleri
1932'de Shannon, University of Michigan'a girdi; burada George Boole'un çalışmalarına tanıtıldı. 1936'da elektrik mühendisliği ve matematikte ikişer lisans derecesi ile mezun oldu.
1936'da Shannon, MIT'de elektrik mühendisliğinde yüksek lisans eğitimine başladı; burada Vannevar Bush'un diferansiyel analisti olarak çalıştı, bu erken bir analog bilgisayardı. Bu analiz cihazının karmaşık geçici devrelerini incelerken, Shannon, Boole'un konseptlerine dayanan anahtarlama devreleri tasarladı. 1937'de yüksek lisans tezini, "Röleler ve Anahtarlama Devrelerinin Sembolik Analizi" olarak yazdı. Bu tezden bir makale 1938'de yayınlandı. Bu çalışmada Shannon, anahtarlama devrelerinin o zamanlar telefon çağrı yönlendirme anahtarlarında kullanılan elektromanyetik rölelerinin düzenlemesini basitleştirmek için kullanılabileceğini kanıtladı. Daha sonra bu konsepti genişletti ve bu devrelerin Boolean cebirinin çözebileceği tüm problemleri çözebildiğini kanıtladı. Son bölümde, 4-bitlik bir tam toplayıcı dahil olmak üzere birkaç devre şeması sundu.
Elektrik anahtarlarının bu mantığı gerçekleştirmek için kullanılabilirliği, tüm elektronik dijital bilgisayarların altında yatan temel konsepttir. Shannon'un çalışması dijital devre tasarımının temeli haline geldi; İkinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında elektrik mühendisliği topluluğunda yaygın olarak bilinir hale geldi. Shannon'un çalışmasının teorik titizliği, öncesinde hakim olan geçici yöntemleri geçersiz kıldı. Howard Gardner, Shannon'un tezini "muhtemelen yüzyılın en önemli ve aynı zamanda en dikkat çekici yüksek lisans tezi" olarak adlandırdı.
Shannon, 1940'ta MIT'den doktora derecesi aldı. Vannevar Bush, Shannon'un disertasyonunda Cold Spring Harbor Laboratory'de çalışması gerektiğini önerir ve bu, Mendelian genetiği için matematiksel bir formülasyon geliştirmek için idi. Bu araştırma, Shannon'un doktora tezine, "Teorik Genetik için Bir Cebir" olarak adlandırılmasına neden oldu.
1940'ta Shannon, New Jersey'nin Princeton'daki Advanced Study Enstitüsünde Ulusal Araştırma Stipendiyatı oldu. Princeton'da Shannon, Hermann Weyl ve John von Neumann gibi etkili bilim insanları ve matematikçilerle fikirlerini tartışma fırsatı buldu ve ayrıca Albert Einstein ve Kurt Gödel ile ara sıra karşılaştı. Shannon disiplinler arasında serbestçe çalıştı ve bu yetenek, daha sonra matematiksel bilgi teorisinin geliştirilmesine katkıda bulunmuş olabilir.
Savaş zamanı araştırması
Shannon daha sonra İkinci Dünya Savaşı sırasında ateş kontrol sistemleri ve kriptografi üzerine çalışmak için Bell Labs'a katıldı; bu, Ulusal Savunma Araştırma Komitesi NDRC'nin D-2 Kontrol Sistemleri bölümü ile yapılan bir sözleşmenin altındaydı.
Shannon, 1942'de sinyal akış graflarının icadı ile itibar edilir. Bir analog bilgisayarın işlevsel işleyişini araştırırken topolojik kazanç formülünü keşfetti.
1943'ün başlarında iki ay boyunca Shannon, Büyük İngiliz matematikçi Alan Turing ile temasa geçti. Turing, İngiliz Hükümetinin Bletchley Park'taki Kod ve Şifre Okulu tarafından Kuzey Atlantik Okyanusu'ndaki Kriegsmarine U-botları tarafından kullanılan şifreleri kırmak için kullanılan yöntemleri ABD Donanması'nın kriptanaliz hizmetine aktarmak için Washington'a gönderilmişti. Ayrıca konuşmanın şifrelemesi ile de ilgiliydi ve bu amaç için Bell Labs'ta zaman geçirdi. Shannon ve Turing kaffeteryadaki çay saatinde buluştular. Turing, Shannon'a şimdi "Universal Turing makinesi" olarak bilinen şeyi tanımlayan 1936 tarihli makalesini gösterdi. Bu Shannon'u etkiledi, çünkü pek çok fikir onunkilerle örtüşüyordu.
1945'te, savaş sona erdiğinde, NDRC nihai kapanışından önceki son adım olarak teknik raporların bir özetini yayınlıyordu. Ateş kontrol hacminin içinde, Shannon, Ralph Beebe Blackman ve Hendrik Wade Bode tarafından ortaklaşa yazılan "Ateş Kontrol Sistemlerinde Veri Düzeltme ve Tahmini" başlıklı özel bir deneme, resmi olarak ateş kontrol verilerini düzeltme problemini "iletişim sistemlerinde müdahale eden gürültüden bir sinyal ayırma problemi" ile analoji halinde ele aldı. Başka bir deyişle, sorunu veri ve sinyal işleme açısından modelledi ve böylelikle Bilgi Çağının gelişini haberciliği yaptı.
Shannon'un kriptografi üzerine yaptığı çalışma, iletişim teorisi üzerine yaptığı daha sonraki yayınlarla daha da yakından ilişkili idi. Savaş sonunda, Bell Telephone Labs için "İletişimin Matematiksel Teorisi" başlıklı, Eylül 1945'te tarihlenmiş sınıflandırılmış bir muhtıra hazırladı. Bu makalenin gizliliği kaldırılmış versiyonu 1949'da Bell System Technical Journal'da "Gizlilik Sistemlerinin İletişim Teorisi" olarak yayınlandı. Bu makale, aynı zamanda İletişimin Matematiksel Teorisi'nde de ortaya çıkan pek çok kavram ve matematiksel formülasyonu içeriyordu. Shannon, savaş zamanı iletişim teorisi ve kriptografi hakkındaki içgörülerinin eşzamanlı olarak geliştiğini ve "onlar o kadar birbirine yakındı ki onları ayıramazdın" dedi. Sınıflandırılmış rapordaki başlangıcın yakınında bir dipnotta Shannon, bu sonuçları "bilgi iletiminin üzerine bir yaklaşan muhtırada geliştirme" niyetini ilan etti.
Bell Labs'ta iken Shannon, kriptografik bir defadan fazla kulllanılması engelleme padının kıramadığını kanıtladı; bu sınıflandırılmış araştırma daha sonra Ekim 1949'da yayınlandı. Ayrıca kıramayacak herhangi bir sistemin, bir defadan fazla kullanılanla esasen aynı özelliklere sahip olması gerektiğini kanıtladı: anahtar gerçekten rastgele olmalı, düz metin kadar büyük olmalı, hiçbir şekilde veya kısmen yeniden kullanılmamalı ve gizli tutulmalıydı.
Bilgi teorisi
1948'de söz verilen muhtıra, Bell System Technical Journal'ın Temmuz ve Ekim sayılarında iki bölümlü bir makale olan "İletişimin Matematiksel Teorisi" olarak ortaya çıktı. Bu çalışma, bir gönderenin iletmek istediği bilgiyi en iyi şekilde nasıl kodlayacağı problemine odaklanır. Bu temel çalışmada, o zamanlar iletişim teorisine uygulanmaya başlanan Norbert Wiener tarafından geliştirilen olasılık teorisinde araçlar kullandı. Shannon, bilgi teorisinin alanını esas olarak icat ederken, bir mesajdaki bilgi içeriğinin bir ölçüsü olan bilgi entropisi geliştirdi; bu, mesaj tarafından azaltılan belirsizliğin bir ölçüsüdür. 1949'da Claude Shannon ve Robert Fano, blokların olasılıklarına dayalı kod sözcükleri atamak için sistematik bir yol tasarladılar. Shannon–Fano kodlaması olarak bilinen bu teknik, ilk olarak 1948 makalesinde önerilmiştir.
Warren Weaver ile ortaklaşa yazılan "İletişimin Matematiksel Teorisi" kitabı, Shannon'un 1948 makalesini ve Weaver'ın kitle tarafından anlaşılabilir hale getirilen popülarizasyonunu yeniden basıyor. Warren Weaver, iletişim teorisindeki "bilgi" sözcüğünün söylediğiniz şey ile ilişkili olmadığını, ancak söyleyebileceğiniz şey ile ilişkili olduğunu belirtti. Yani, bilgi, bir kişi bir mesaj seçtiğinde seçim özgürlüğünün bir ölçüsüdür. Shannon'un kavramları, John Robinson Pierce'nin "Semboller, Sinyaller ve Gürültü" kitabında kendi düzeltme okuyuşunun tabi olacak şekilde popüler hale getirildi.
Bilgi teorisinin doğal dil işleme ve hesaplamalı dilbilime temel katkısı, 1951'de "Basılı İngilizce'nin Tahmini ve Entropisi" makalesinde daha da güçlendirildi; bu, İngilizce istatistikleri hakkında entropinin üst ve alt sınırlarını gösterdi - dil analizine istatistiksel bir temel sağladı. Ek olarak, boşluğu alfabenin 27. harfi olarak ele almanın, yazılı dilde belirsizliği aslında azalttığını kanıtladı; kültürel pratik ile olasılıklı biliş arasında açık bir kantitatif bağlantı sağladı.
1949'da yayınlanan diğer bir önemli makale, "Gizlilik Sistemlerinin İletişim Teorisi"dir; bu, savaş zamanı kriptografi matematiksel teorisi konusundaki çalışmasının gizliliği kaldırılmış bir versiyonudur; burada tüm teorik olarak kıramayacak şifreler, bir defadan fazla kullanılan padla aynı gereksinimlere sahip olması gerektiğini kanıtladı. Ayrıca örnekleme teorisinin tanıtılması ile de itibar edilir; bu, sürekli zaman sinyalini eşit ayrı örnekler kümesinden temsil etmekle ilgilidir. Bu teori, 1960'larda ve sonrasında telekomünikasyonun analog sistemlerinden dijital iletim sistemlerine geçmesini sağlamak için gerekli idi.
1956'da MIT'ye geri döndü ve orada endoktrineli bir sandalye tuttu.
MIT'de öğretim
1956'da Shannon, MIT'de Elektronik Araştırma Laboratuvarında RLE çalışmak için MIT fakültesine katıldı. 1978'e kadar MIT fakültesinde hizmet vermeye devam etti.
Sonraki yaşam
Shannon, Alzheimer hastalığını geliştirecek ve yaşamının son yıllarını bir huzurevi'nde geçirecek; 2001'de öldü ve eşi, bir oğlu ve kızı ve iki torunuyla hayatta kaldı.
Hobileri ve icatları
Shannon'un akademik uğraşlarının dışında, fırlatma, tekerlekli bisiklet binme ve satranç ile ilgiliydi. Ayrıca THROBAC adlı bir Roma rakamı bilgisayarı, fırlatma makineleri ve ateş saçan bir trompet dahil olmak üzere birçok cihaz icat etti. Rubik's Cube bulmacasını çözebilen bir cihaz inşa etti.
Shannon, Minivac 601'i tasarladı; bu, işletme insanlarına bilgisayarların nasıl işlediğini öğretmek için dijital bilgisayar eğitmeni idi. 1961'den başlayarak Scientific Development Corp tarafından satıldı.
Ayrıca Edward O. Thorp ile birlikte ilk giyilebilir bilgisayarın ortak mucidi olarak da kabul edilir. Cihaz, rulet oynarken oranları iyileştirmek için kullanıldı.
Kişisel yaşam
Shannon, Ocak 1940'ta varlıklı, Yahudi, solcu entelektüel Norma Levor ile evlendi. Evlilik yaklaşık bir yıldan sonra boşanmayla sona erdi. Levor daha sonra Ben Barzman ile evlendi.
Shannon, ikinci eşi Betty Shannon kız adı Mary Elizabeth Moore'u tanıştığında o Bell Labs'te sayısal bir analist idi. 1949'da evlendiler. Betty, Claude'un en ünlü icatlarından bazılarını inşa etmesine yardımcı oldu. Üç çocuğu vardı.
Shannon apolitik ve ateistti.
Övgüler
Eugene Daub tarafından heykeltıraş yapılan altı Shannon heykeli var: biri University of Michigan'de; biri MIT'de Laboratuvar İçin Bilgi ve Karar Sistemleri'nde; biri Gaylord, Michigan'da; biri University of California, San Diego'da; biri Bell Labs'te; ve AT&T Shannon Labs'te bir tane daha. Bell System'in dağılmasından sonra, Bell Labs'ın AT&T Corporation'da kalan kısmı onun onuruna Shannon Labs olarak adlandırıldı.
1993'te Shannon'un büyük kağıt koleksiyonunu ortak olarak düzenleyen AT&T Fellow Neil Sloane'ye göre, Shannon'un iletişim teorisi tarafından tanıtılan perspektif şimdi bilgi teorisi olarak adlandırılır ve dijital devrim'in temelidir; bir mikroişlemci veya mikrodenetleyici içeren her cihaz, Shannon'un 1948'deki yayınının kavramsal torunudur: "O yüzyılın büyük insanlarından biri. Onsuz, bugün bildiğimiz hiçbir şey var olmayacaktı. Tüm dijital devrim onunla başladı." Shannon birimi Claude Shannon'un adına atfedilmiştir.
"A Mind at Play", Jimmy Soni ve Rob Goodman tarafından yazılan Shannon'un biyografisi 2017'de yayınlandı.
30 Nisan 2016'da Shannon, 100. doğum gününü kutlamak için bir Google Doodle'ı ile onurlandırıldı.
"The Bit Player", Mark Levinson tarafından yönetilen Shannon hakkında bir uzun metraj film, 2019'da World Science Festival'de gösterime girdi. 1980'lerde Shannon'un evinde yapılan röportajlardan çizilen film, Ağustos 2020'de Amazon Prime'da yayınlandı.
Diğer çalışmalar
Shannon'un faresi
"Theseus", 1950'de oluşturulmuş, elektromanyetik rölesi devresi tarafından kontrol edilen mekanik bir fare idi ve 25 karenin bir labirentinin etrafında hareket etmeyi sağladı. Labirent konfigürasyonu esnekti ve hareketli bölümleri yeniden düzenleyerek istediğiniz şekilde değiştirilebilirdi. Fare, koridorun etrafında araştırmak için tasarlanmıştı
