У 2016 році виповнилося сто років з дня народження Клода Шеннона. «І чим він знаменитий?», - напевно запитають ті, хто не має ніякого відношення до кібернетики і теорії автоматичного управління. А всі присвячені, звичайно ж, зрозуміють, що мова йде про автора ряду теорем, які викладаються на технічних факультетах в університетах і які так і називаються - теореми Шеннона. Далі в статті ми розповімо вам про життя і діяльність цього видатного вченого-кібернетика та інженера. Історія його життя цікава і часом трохи навіть фантастична.
Клод Шеннон: біографія і чим він знаменитий?
Народився майбутній вчений 30 квітня 1916 року в США, місті Петоцькі, яке розташоване на озері Мічиган. Його батько був за професією юристом, а мати - викладачкою іноземних мов. Однак і він, і його старша сестра з дитинства захоплювалися математикою. Кетрін Шеннон вступила в математичний факультет, а потім стала професором і викладала в університеті. Сам же Клод спочатку пішов по стопах батька і після закінчення університету працював в адвокатській конторі. Поряд з цим він на аматорському рівні займався радіотехнікою. До речі, далеким родичем майбутнього відомого інженера і винахідника був сам Томас Едісон. Звичайно ж, він не зміг досягти рівня знаменитого родича, адже у того в арсеналі було більше 1900 патентів.
Освіта
Клод навчався в загальноосвітній середній школі, одночасно він отримував додаткову освіту у себе вдома. Незважаючи на те що батько хотів, щоб син, як і він, пішов у юристи, Шеннон-старший також бажав розвивати у сина логіку і кмітливість і постійно купував йому конструктори, різні радіолюбительські набори тощо. Цим він бажав сприяти так званій технічній творчості свого сина. Сестра Клода, Кетрін, у свою чергу залучала його до математики, все частіше задаючи йому різні цікаві завдання. У підсумку майбутній юрист просто обожнював як техніку, так і математику. І тим не менш, він закінчив юридичний факультет, а через деякий час вже навчався на бакалавра в Мічиганському університеті відразу за двома спеціальностями - електротехніка і математика - тим, чим знаменитий Клод Шеннон. І він, незважаючи на таке навантаження, зміг закінчити обидва факультети з відзнакою.
Наукова діяльність
Після того, як К. Шеннон закінчив університет, він влаштувався в якості асистента-дослідника в електротехнічну лабораторію Массачусетського інституту. Тут він працював над методами модернізації диференційного аналізатора В. Буша. Пізніше вчений став його науковим керівником і наставником. Через рік Шеннон вирішує вступити до магістратури. У період навчання він написав статтю за темою «Символьний аналіз перемикачих схем і реле». Вона була опублікована в AIEE - у виданні Американського інституту електриків-інженерів. Дана його робота відразу ж привернула увагу наукового співтовариства електротехніків, а в 1939 р. Американське товариство цивільних інженерів присудило йому Премію ім. Альфреда Нобеля, притому що він ще не встиг захистити ступінь магістра. Після цього про нього все більше стали говорити в наукових колах, тепер вже багато хто знав, хто такий Клод Шеннон і чим він знаменитий. Таке ставлення колег підбадьорило вченого, і він за наполяганням свого вчителя і наставника Буша вирішив не чекати захисту магістерської дисертації і негайно зайнявся докторською, яка була присвячена проблемам генної комбінаторики.
Науковий внесок
На жаль, докторська Шеннона не отримала підтримки з боку генетиків і не була ніде опублікована, зате магістерська дисертація була визнана проривом у комутаційній та цифровій техніці. В останній главі своєї дисертаційної роботи Шеннон навів безліч різних прикладів, в тому числі, як можна успішно застосувати розроблений ним метод логічного обчислення до синтезу і аналізу конкретних перемикачих і релейних схем: замку з електричним секретом, селекторних схем, двійкових сумматорів тощо. Все це наочно демонструє науковий прорив, а також гігантську практичну користь від логічного обчислення, розробленого молодим американським вченим. Саме завдяки йому зародилася цифрова логіка. Це і є те, чим знаменитий він - Клод Шеннон. Короткий зміст цього курсу вчений написав спеціально для студентів вишів.
Діяльність
У 1941 році К. Шеннон починає працювати в науково-дослідному центрі Bell Laboratories, у відділенні математики. Йому тоді було всього лише 25 років. Серед його колег були такі вчені, як Гаррі Найквіст, Хенрік Боде, Ральф Хартлі, Джон Тьюкі та ін. Це була прекрасна команда, кожен з членів якої мав прекрасні результати в розробці інформаційної теорії. І тим не менш саме Шеннон згодом розвинув їх до рівня великої науки. З початком Другої світової війни уряд США став широко фінансувати дослідницькі проекти, які здійснювала Bell Laboratories, в якій зосередилися кращі уми свого часу. Уряд був в першу чергу зацікавлений у розвитку методу математичної криптографії, саме цим займався і він, Клод Шеннон. Чим знаменита ця праця? Він дозволяв аналізувати зашифровані тексти противника інформаційно-теоретичними методами.
Нові концепції
У 1945 році, вже до кінця війни, вчений зміг завершити свій ексклюзивний секретний звіт за темою «Математична теорія криптографії» і вже був готовий виступити перед американською науковою громадськістю і представити свої нові базові концепції з теорії інформації. У 1948-му була опублікована епохальна праця «Математична теорія зв'язку» - те, чим знаменитий Клод Шеннон. І він представив у ній всі свої розробки, які були зроблені в період з 1945 по 1948 р. Його математична теорія зв'язку передбачала 3-компонентну структуру, яка складається з джерела інформації, «транспортного середовища» і приймача інформації. «Транспортне середовище» - це канал зв'язку, який характеризується здатністю спотворювати інформацію при передачі. У зв'язку з цим були виявлені проблеми, на які Шеннон повинен був дати вичерпні відповіді, наприклад, як проводити кількісну оцінку інформації, як її ефективно «упаковувати», як оцінювати допустиму швидкість при виведенні інформації з джерела, а потім направляти її в канал зв'язку з певною, фіксованою пропускною здатністю. І, нарешті, вченому потрібно було вирішити завдання щодо усунення перешкод у каналі зв'язку. Він, звичайно ж, зміг впоратися з поставленими перед ним завданнями, причому не тільки теоретично (в даному питанні йому допомогли колеги по цеху), а шляхом створених ним же теорем.
Теорія К. Шеннона
Його основоположна робота була викладена у вигляді 23 теорем. Правда, не всі з них рівноцінні - деякі носять допоміжний характер або ж присвячені тим чи іншим приватним випадкам теорії інформації або передачі її по дискретних і безперервних зв'язкових каналах, але 6 теорем мають особливу цінність і, по суті, є концептуальними. Це і є каркас «будівлі» - теорії Клода Шеннона, чим він і знаменитий. Коротко про це викладено в спеціалізованій літературі. Слід також сказати, що на початковому етапі у багатьох математиків у всьому світі ця теорія викликала сумніви. Проте з часом вся наукова громадськість переконалася в тому, що постулати, наведені молодим американським вченим, коректні.
