克劳德·香农

概况

克劳德·香农（Claude Shannon）是美国数学家、电气工程师，主要从数学的角度研究通信问题。他 1916 年 4 月 30 日出生于密歇根州佩托斯基（Petoskey），2001 年 2 月 24 日去世。^[1] 他的职业生涯主要在两个地方度过：新泽西州默里山的贝尔实验室（Bell Labs），以及麻省理工学院（MIT）——他在这里完成学业，后来又回到这里任教。^[1][2]

教育与早期研究

1936 年，香农在密歇根大学取得电气工程和数学两个学士学位。^[1] 随后他前往麻省理工学院，1936 年至 1940 年在电气工程系担任研究助理。^[1] 1940 年，麻省理工学院授予他电气工程硕士学位（S.M.）和数学博士学位。^[1][2] 1937 年夏天，他在贝尔实验室度过——这是他在这家机构较早的一段停留，此后他在那里工作了将近二十年。^[1]

《通信的数学理论》

他最知名的工作不是一本书，也不是一台机器，而是一篇论文：《通信的数学理论》（A Mathematical Theory of Communication）。这篇论文分两部分发表，刊于 1948 年《贝尔系统技术期刊》（Bell System Technical Journal）第 27 卷的 7 月号和 10 月号。^[2]

这篇论文要处理的问题，说起来简单，答起来很难。发送一条消息——一封电报、一通电话、一幅图像——意味着在发送端从许多种可能中挑出一种，再让接收端把这种选择辨认出来，而中间的信道可能有噪声、代价高昂或者速度很慢。在这篇论文之前，这些都是工程问题，靠一个个具体情形去解决，靠经验法则估计某条线路需要多少信号。香农的做法是把具体设备统统搁在一边，转而追问：对任何一个通信系统来说，什么是一定成立的？消息在数学上是什么？一条消息「被可靠地送达」意味着什么？任何信道的极限又在哪里？^[2]

这样提出问题，会改变人们能对通信说些什么。一旦消息被当作数学对象、信道被当作具有确定极限的东西，过去只能凭经验判断的说法，就可以写成能被证明或推翻的命题；一个设计也可以与已知的最好情况相比较，而不只是与别的设计相比较。这篇论文的重要性正在于此：它没有造出任何设备，却给通信领域提供了一套共同的语汇，以及一批足够清晰、可以被回答的问题。由它生长出来的领域后来被称为信息论（information theory），其中的术语和问题此后远远超出了电话工程的范围——进入了计算、存储与传输系统的设计，也进入了任何需要精确谈论「一个信号能承载多少」的学科。

也应当说明这篇论文不是什么。它不是电路手册，也不是设备目录；它讨论的是问题的总体形状，而写给的读者是设计真实系统的人。它分成两部分刊登在一份主要由电话工程师阅读的期刊上，这本身提示了这些问题的来处。^[2]

任职经历

香农在新泽西州默里山的贝尔实验室工作到 1956 年。^[1][2] 1956 年他回到麻省理工学院，先担任访问教授，一年后成为通信科学教授。^[1] 他在麻省理工学院任教至 1978 年。^[2] 1966 年，他获得 IEEE 荣誉奖章（IEEE Medal of Honor）。^[1]

他的经历——在工业实验室工作十几年，然后回到自己做过学生的大学任教授——在他那一代研究者中相当常见，也影响了他做研究的方式：问题来自电话系统的实际运行，表述方式却带着数学家的普遍性。

影响

香农于 2001 年 2 月 24 日去世。^[1] 他在 1948 年提出的那些问题，至今仍是任何需要思考信息如何表示、如何传输、如何接收的人的出发点；那篇论文里的词汇，也仍在工程师中间日常使用。^[2] 与他的名字连在一起的，与其说是一项产品、一家公司，不如说是一种陈述问题的方式。