今天是 5 月 1 日，小長假的第一天。

不知道差友們用朋友圈分享假日生活，煲各種劇的時候，有沒有想過這些文字、圖片、聲音都是怎么跑到你手機(jī)里去的？這個信息時代有沒有一個源頭呢？

有的，這一切都和一個偉大數(shù)學(xué)家有關(guān)。剛巧，昨天還是他生日。

他就是程序員祖師爺、通訊工程開山怪、人工智能舅老爺、雜耍屆資深博士、信息學(xué)創(chuàng)世神，克勞德 · 艾爾伍德 · 香農(nóng)。

不知道他的人一定在吐槽差評君吹牛，但知道的差友估計已經(jīng)開始整理儀容給他磕頭了。

畢竟這只是香農(nóng)頭銜的一部分，作為信息學(xué)開創(chuàng)者，這個信息時代的一切科技，遠(yuǎn)到5G AI 大數(shù)據(jù)，近到電腦手機(jī)小電影，有一個算一個，都離不開他的理論。

有人這樣形容香農(nóng)：“ 作為信息學(xué)的創(chuàng)世神，在創(chuàng)世之日就宣布了這個學(xué)科的終點(diǎn) ” 。后來者一遍遍努力地證明他是對的，然后高喊祖師爺牛逼。

今天差評君就帶大家品品這個能夠和牛頓、愛因斯坦比肩的傳奇科學(xué)家。

1916 年 4 月 30 日，香農(nóng)出生在美國密歇根州的小城，蓋洛德。

比起傳奇的一生，他的童年有點(diǎn)普通。除了愛擺弄機(jī)械，可能就剩下帥了。。。

他的父親是個醉心交際的人，沒什么時間照顧香農(nóng)。所以小香農(nóng)就可以自由地和小伙伴到處找大人不要的機(jī)械材料。

靠著這些材料，小香農(nóng)在鄰居家的谷倉搭了一臺升降機(jī)，還把鄰居家小女孩騙來體驗(yàn)他的杰作。

但即使 70 年后，長大的小女孩都沒和人說過他的壞話。也許這就是帥比的特權(quán)吧。。。

照這樣發(fā)展香農(nóng)可能成為一個民間發(fā)明家，但好在他還有個姐姐。

作為小城最漂亮的女孩，他姐姐沒事就陪他解數(shù)學(xué)謎題，小香農(nóng)自然對數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣，當(dāng)「 垃圾佬 」念頭也往邊捎了幾年。

差評好像找到自己數(shù)學(xué)不太好的原因了。。。

但等香農(nóng)上了大學(xué)，再沒人能阻止他對機(jī)械的向往了，他同時選了工程學(xué)和數(shù)學(xué)兩個專業(yè)。

那時專業(yè)分的沒現(xiàn)在細(xì)，數(shù)學(xué)和工程學(xué)更是有些針尖對麥芒。。。

數(shù)學(xué)以抽象為美，工程系則是以應(yīng)用為前提，兩方誰也看不起誰。

這讓香農(nóng)在 20 歲時成了另類的雙修選手，并前往麻省理工大學(xué)跟隨范內(nèi)瓦·布什攻讀電子工程學(xué)碩士。

布什這個老哥比香農(nóng)還狠，他有六個學(xué)位。在他的引導(dǎo)下，香農(nóng)逐漸成為了后來那個一人開創(chuàng)一個學(xué)科的神。

參加過一戰(zhàn)的布什此時正奉命為轟炸機(jī)瞄準(zhǔn)器和火力控制系統(tǒng)研發(fā)更先進(jìn)的計算機(jī)。

比起現(xiàn)在能運(yùn)行各種程序的計算機(jī)，那時的計算機(jī)就是個弟弟，不僅算的慢，而且只能計算特定問題。

像布什發(fā)明的這臺微分分析機(jī)已經(jīng)算的上當(dāng)時的最強(qiáng)算力了，但這臺重達(dá) 100 多噸的大家伙，算一個微分方程就得嘎吱嘎吱跑上好幾天。

那時的計算發(fā)生在眼皮底下：電力驅(qū)動齒輪、軸等機(jī)械轉(zhuǎn)動，部件的位置就是運(yùn)算的結(jié)果。

這就導(dǎo)致用起來很麻煩。

舉個例子，如果差評君想算一個新方程，就得把機(jī)械部分全拆開，給齒輪上油，做保養(yǎng)，再按比例組裝到精確位置，往往建立方程就得好幾天。。。

這苦差事自然是資歷最淺的香農(nóng)來做。

雖說能摸到時下最強(qiáng)計算裝置很爽，但天天做這重復(fù)勞動也不是辦法。于是香農(nóng)開始琢磨怎么解放自己。

微分分析機(jī)全貌▼

很快他發(fā)現(xiàn)，分析機(jī)算的慢都怪機(jī)械拖后腿，要是全交給電路算，那速度不就快了？

雖然現(xiàn)在中學(xué)生都知道電路里的電平變化可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，但這時根本沒有人想到電路能算一道數(shù)學(xué)題。

工程師不會把數(shù)學(xué)研究很深，大數(shù)學(xué)家也不會思考不優(yōu)雅的機(jī)械，這事就成了死結(jié)。

但這對工數(shù)雙修的香農(nóng)根本不是事，他掏出大學(xué)學(xué)過的布爾代數(shù)，用電路的開、關(guān)表示二進(jìn)制的 0 和 1 ，設(shè)計了一種不用拆卸保養(yǎng)的電路數(shù)字計算機(jī)。

計算機(jī)靠電路中的高低電平變化就能分別表示 0 和 1 ▼

1937 年，香農(nóng)把想法完善成了論文，《繼電器和開關(guān)電路的符號分析》（ “ A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits ” ）。

才 21 歲的香農(nóng)，給全世界工程師上了堂電路設(shè)計課，“ 諾，以后設(shè)計電路用我的方程就好了。 “

這是電氣工程師們第一次有公式當(dāng)方法，你品，你細(xì)品。

直到現(xiàn)在，這篇文章還是有史以來最重要的碩士論文，沒有之一。。。

布什也注意到了這個低調(diào)做人，囂張做事的天才小伙，開始有意識地鍛煉香農(nóng)。

為了讓香農(nóng)的數(shù)學(xué)繼續(xù)進(jìn)步，他還拉下老臉去求隔壁數(shù)學(xué)系讓香農(nóng)攻讀博士學(xué)位。

甚至香農(nóng)的博士論文要研究遺傳學(xué)，他都沒反對，還找關(guān)系讓香農(nóng)接觸國家機(jī)密級的資料。

忘了說了，布什也被叫做物理將軍，是廣島原子彈背后的男人▼

香農(nóng)也給力，他的博士論文直接搞出了領(lǐng)先當(dāng)時 10 年的成果。要知道之前他連遺傳學(xué)的書都沒摸過，全靠一年的學(xué)習(xí)與資料。

不過，香農(nóng)也因此失去了心愛的飛行課，校長親自以 “ 天才 “ 為理由禁止香農(nóng)進(jìn)入駕駛艙。

這也導(dǎo)致香農(nóng)一畢業(yè)就從麻省理工開溜了，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)來到貝爾實(shí)驗(yàn)室。

科學(xué)圣地 - 貝爾實(shí)驗(yàn)室▼

就是那個發(fā)明了電話、晶體管、 c 語言、 unix 等一系列技術(shù)的貝爾實(shí)驗(yàn)室。如果上世紀(jì)什么厲害發(fā)明你不知道來源，直接丟給貝爾實(shí)驗(yàn)室，八成沒錯。

可就算在這，香農(nóng)還是碾壓級別的，有時候同事不能跟上他的思路。香農(nóng)只好一個人做研究。

香農(nóng)在貝爾實(shí)驗(yàn)室依然地位很高▼

因?yàn)樯?strong>了其他人參與，他的研究一不小心太超前了。。。

1947 年，香農(nóng)發(fā)表了《 一個通信的數(shù)學(xué)理論 》（ A Mathematical Theory of Communication ，信息論 ），開創(chuàng)了信息學(xué)。

這篇文章厲害到發(fā)表沒不久，直接啟發(fā)兩個其他領(lǐng)域的大佬找到新方向。。。

同時它還是人類歷史上被引用最多的論文▼

信息論雖然難，但其實(shí)就是兩件事，什么是信息？怎么傳輸信息？

之前大家都認(rèn)為信息的核心是內(nèi)容。香農(nóng)卻說，你們都錯了。

數(shù)學(xué)的思維讓他把信息抽象成結(jié)果：信息，就是不確定性的減少。

“ 過去可知卻不可控，未來可控卻不可知 ”▼

舉個例子，“ 差評君很帥 ”這句話，是不是信息呢？

這得看這句話有沒有讓你對一件事的不確定減少了。

如果是資深差友，這句話就在講一件大家早就知道的事，沒有削減任何不確定性。

但如果是不知道這件事的差友，聽到這句話，就會恍然大悟，奇怪的知識增加了！這時候這句話就是信息了。

再舉個例子，一副撲克 52 張，取一張做底牌，最多猜 51 次就能猜到正確答案了。

每猜錯一次，沒被猜過的牌就變少了，這就是香農(nóng)說的不確定性在減少。

當(dāng)然假如猜對了，不確定就直接歸零了。。。

在這個過程中，每次猜牌的對和錯，都是信息。

對和錯，是與非，都是二選一。

說白了就是香農(nóng)十年前就解決的 0 和 1 問題。

每個 0 和 1 就代表了一個確定的信息，稱為 1 bit 。把一個問題分成無數(shù)個是非題，那文字、圖片、聲音，都能用開關(guān)狀態(tài)表達(dá)。

讓小姐姐們能住在硬盤、在屏幕上表演，靠的就是這位爺?shù)男畔⒄?/strong>。

當(dāng)然要用數(shù)學(xué)去考量信息，那總得把信息量化吧。

于是香農(nóng)定義了一個「 信息熵 」，信息熵越大，信息的不確定性就越高。

通過度量不確定程度，從側(cè)面把信息量化了。

信息熵公式▼

比如祖師爺自己就算了下，每個英語單詞的信息熵只有 2.62，遠(yuǎn)低于漢字的 9.6。

比如一個“ 草 ”字，估計差友們都能給出好幾種解釋。。。

這也就是為什么英語交流的不確定性就比中文要小。

我們總是喜歡把重要的事情重復(fù)三遍，因?yàn)榭倱?dān)心別人會誤解自己的意思。那時候大家也覺得信息根本沒辦法做到無損傳輸。

香農(nóng)用這個公式證明了，在一定條件下，不僅信息能無損傳輸，還能在不損失信息量的前提下變著法子壓縮著傳輸。。。連壓縮的效率都直接給定好。

于是香農(nóng)成了程序員的祖師爺。。。

這篇文章不僅影響了計算機(jī)，香農(nóng)還用它教人們怎么玩通訊技術(shù)。

今天我們用的寬帶、 手機(jī)信號，都是根據(jù)他的理論研究的。。。

舉個例子，大家都知道 5G 的下載速度很快，可他在 70 多年前就已經(jīng)把 5G 的下載速度給定好了。

C 是信道容量，即無損傳輸?shù)淖畲笏俾狮?/p>

別說 5G，不管以后發(fā)展什么通訊技術(shù)，都可以通過這個公式去計算速度。

這篇文章甚至影響了文科領(lǐng)域，傳播學(xué)還把從這篇文章衍生出的「 香農(nóng) - 韋弗定律 」奉為研究傳播路徑的經(jīng)典。

一條新聞從發(fā)出到出現(xiàn)在你屏幕上的過程，都被安排的明明白白的。

這篇文章在第二年直接改了名：《 The mathematical theory of communication 》（信息論），一字之差，就是學(xué)者和宗師的區(qū)別。

那發(fā)表信息論以后，香農(nóng)干嘛去了？

他做了只機(jī)械老鼠，這個老鼠會通過不斷學(xué)習(xí)自主走迷宮。。。

機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)錘了。

香農(nóng)還做了一臺下棋機(jī)器人，天天抓同事給機(jī)器人當(dāng)陪練。

。。。

對，借著對這倆小玩意的思考，他成了達(dá)特茅斯會議的發(fā)起人，催生了人工智能革命。。。

香農(nóng)就像是個外掛，遇題解題遇事平事。

什么事對他都像 1+1 一樣簡單，還能順手整出套方法，告訴別人遇到這事該怎么辦。

直到晚年，香農(nóng)終于遇到了自己的一生之?dāng)?- 雜耍。

這個帥老頭居然一本正經(jīng)地寫篇教人科學(xué)地雜耍的論文《雜耍的科學(xué)范疇》（ Scientific Aspects of Juggling ）

也許這是第一次有人這么嚴(yán)肅的去做雜耍這件不嚴(yán)肅的事吧。。。

甚至他還做了臺雜耍機(jī)器人，就因?yàn)樗氖痔×耍瑳]法同時玩五個球。。。

雖然解決了無數(shù)難題，但傳奇總會落幕，香農(nóng)在 2001 年因阿茲海默癥去世。

這時的人們以為吃透了信息論，逐漸讓 bit 進(jìn)入普通人生活?？蓴?shù)字世界越完善，我們就越發(fā)現(xiàn)。這些年信息領(lǐng)域的所有進(jìn)步，其實(shí)早都寫在 1947 年的信息論里，我們只是在不斷地為祖師爺?shù)呐１谱鲎⒛_而已。。。

他用智慧洞悉了未來，然后告訴了人類方向。

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