Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Шеннон, Клод


Shannon.jpg

План:


Введення

Клод Елвуд Шеннон ( англ. Claude Elwood Shannon ; 30 квітня 1916 ( 19160430 ) , Петоцкі (Англ.) рос. , Мічиган, США - 24 лютого 2001, Медфорд (Англ.) рос. , Массачусетс, США) - американський інженер і математик, його роботи є синтезом математичних ідей з конкретним аналізом надзвичайно складних проблем їх технічної реалізації.

Є засновником теорії інформації, що знайшла застосування в сучасних високотехнологічних системах зв'язку. Шеннон зробив величезний внесок в теорію ймовірнісних схем, теорію автоматів і теорію систем управління - області наук, що входять в поняття " кібернетика ". У 1948 році запропонував використовувати слово" біт "для позначення найменшої одиниці інформації (в статті" Математична теорія зв'язку ").


1. Біографія

Клод Шеннон народився 30 квітня 1916 в місті Петоцкі, штат Мічиган, США. Перші шістнадцять років свого життя Клод провів в Гейлорд, Мічіган, де в 1932 році він закінчив загальноосвітню середню школу Гейлорд. В юності він працював кур'єром служби Western Union. Батько його був адвокатом і протягом деякого часу суддею. Його мати була викладачем іноземних мов і згодом стала директором Гейлордской середньої школи. Молодий Клод захоплювався конструюванням механічних та автоматичних пристроїв. Він збирав моделі літаків і радіотехнічні ланцюга, створив радіокеровану човен і телеграфну систему між будинком одного і своїм домом. Часом йому доводилося виправляти радіостанції для місцевого універмагу. Томас Едісон був його далеким родичем.

У 1932 році Шеннон був зарахований до Мічиганський університет, де вибрав курс, відвідуючи який початківець учений познайомився з роботами Джорджа Буля. У 1936 році Клод закінчує Мічиганський університет, отримавши ступінь бакалавра за двома спеціальностями математика й електротехніка, і влаштовується в Массачусетський технологічний інститут (MIT), де він працював асистентом-дослідником на диференціальному аналізаторі Ванневара Буша - аналоговому комп'ютері. Вивчаючи складні, вузькоспеціалізовані електросхеми диференціального аналізатора, Шеннон побачив, що концепції Буля можуть отримати гідне застосування. Стаття, написана з його магістерської роботи 1937 року "Символьний аналіз реле і комутаторів", була опублікована в 1938 році в виданні Американського інституту інженерів-електриків (Англ.) рос. (AIEE). Вона також стала причиною вручення Шеннону Премії імені Альфреда Нобеля Американського інституту інженерів-електриків в 1940 році. Цифрові ланцюга - це основа сучасної обчислювальної техніки, таким чином, результати його робіт є одними з найбільш важливих наукових результатів ХХ століття. Говард Гарднер з Гарвардського університету відгукнувся про роботу Шеннона, як про "можливо, найважливішою, а також найвідомішою магістерській роботі століття".

За порадою Буша Шеннон вирішив працювати над докторською дисертацією з математики в MIT. Ідея його майбутньої роботи народилася у нього влітку 1939 року, коли він працював в лабораторії в Колд-Спрінг-Харбор (штат Нью-Йорк). Буш був призначений президентом Інституту Карнегі в Вашингтоні і запропонував Шеннону взяти участь в роботі, яку робила Барбара Беркс з генетики. Саме генетика, на думку Буша, могла послужити предметом докладання зусиль Шеннона. Докторська дисертація Шеннона, що отримала назву "Алгебра для теоретичної генетики", була завершена навесні 1940 року. Шеннон отримує докторську ступінь з математики та ступінь магістра з електротехніки.

У період з 1941 по 1956 рр.. Шеннон викладає в Мічиганському університеті і працює в компанії Белл ( Bell Labs). У лабораторії Белл Шеннон, досліджуючи перемикаючі ланцюга, виявляє новий метод їх організації, який дозволяє зменшити кількість контактів реле, необхідних для реалізації складних логічних функцій. Він опублікував доповідь, названий "Організація двополюсних перемикаючих ланцюгів". Шеннон займався проблемами створення схем перемикання, розвинув метод, вперше згадуваний фон Нейманом і дозволяє створювати схеми, які були надійніше, ніж реле, з яких вони були складені. В кінці 1940 року Шеннон отримав Національну науково-дослідну премію. Навесні 1941 року він повернувся в компанію Белл. З початком Другої світової війни Т. Фрай очолив роботу над програмою для систем керування вогнем для протиповітряної оборони. Шеннон приєднався до групи Фрая і працював над пристроями, засікаємо літаки противника і націлюємо зенітні установки, також він розробляв криптографічні системи, у тому числі й урядовий зв'язок, яка забезпечувала переговори Черчілля і Рузвельта через океан. Як говорив сам Шеннон, робота в області криптографії підштовхнула його до створення теорії інформації.

З 1950 по 1956 Шеннон займався створенням логічних машин, таким чином, продовжуючи починання фон Неймана та Тьюринга. Він створив машину, яка могла грати в шахи, задовго до створення Deep Blue. У 1952 Шеннон створив навчальних машин пошуку виходу з лабіринту.

Шеннон йде на пенсію у віці п'ятдесяти років, в 1966 році, але він продовжує консультувати компанію Белл ( Bell Labs).

У 1985 році Клод Шеннон зі своєю дружиною Бетті відвідує Міжнародний симпозіум з теорії інформації в Брайтоні. Шеннон досить довго не відвідував міжнародні конференції, і спочатку його навіть не впізнали. На банкеті Клод Шеннон дав коротку промову, пожонглювати всього трьома м'ячиками, а потім роздав сотні і сотні автографів здивованим його присутністю вченим і інженерам, відстояв довжелезну чергу, відчуваючи трепетні почуття по відношенню до великого вченому, порівнюючи його з сером Ісааком Ньютоном.

Він був розробником першої промислової іграшки на радіокеруванні, яка випускалася в 50-і роки в Японії (фото). Також він розробив пристрій, який могло складати кубик Рубіка (фото), міні комп'ютер для настільної гри Гекс, який завжди перемагав суперника (фото), механічну мишку, яка могла знаходити вихід з лабіринту (фото). Також він реалізував ідею жартівливій машини "Ultimate Machine" (фото).

Клод Шеннон пішов з життя 24 лютого 2001 року.


2. Теорія зв'язку в секретних системах

Робота Шеннона "Теорія зв'язку в секретних системах" (1945) з грифом "секретно", яку розсекретили й опублікували тільки лише в 1949 році, послужила початком великих досліджень в теорії кодування та передачі інформації, і, на загальну думку, надала криптографії статус науки. Саме Клод Шеннон вперше почав вивчати криптографію, застосовуючи науковий підхід. У цій статті Шеннон визначив основоположні поняття теорії криптографії, без яких криптографія вже немислима. Важливою заслугою Шеннона є дослідження абсолютно стійких систем і доказ їх існування, а також існування криптостійкий шифрів, і необхідні для цього умови. Шеннон також сформулював основні вимоги, що пред'являються до надійних шифрів. Він ввів стали вже звичними поняття розсіювання і перемішування, а також методи створення криптостійкий систем шифрування на основі простих операцій. Дана стаття є відправним пунктом вивчення науки криптографії.


3. Стаття "Математична теорія зв'язку"

Стаття " Математична теорія зв'язку "була опублікована в 1948 році і зробила Клода Шеннона всесвітньо відомим. У ній Шеннон виклав свої ідеї, що стали згодом основою сучасних теорій і технік обробки, передачі та зберігання інформації. Результати його робіт в області передачі інформації по каналах зв'язку запустили величезне число досліджень по всьому світу. Шеннон узагальнив ідеї Хартлі і ввів поняття інформації, що міститься в переданих повідомленнях. В якості міри інформації переданого повідомлення M , Хартлі запропонував використовувати логарифмічну функцію I = \ log \ left (M \ right) . Шеннон першим почав розглядати передані повідомлення і шуми в каналах зв'язку з точки зору статистики, розглядаючи як кінцеві, так і безперервні безлічі повідомлень. Розвинена Шенноном теорія інформації допомогла вирішити головні проблеми, пов'язані з передачею повідомлень, а саме: усунути надмірність переданих повідомлень, провести кодування і передачу повідомлень по каналах зв'язку з шумами.

Рішення проблеми надмірності підлягає передачі повідомлення дозволяє максимально ефективно використовувати канал зв'язку. Наприклад, сучасні повсюдно використовуються методи зниження надмірності в системах телевізійного мовлення на сьогоднішній день дозволяють передавати до шести цифрових програм комерційного телебачення, в смузі частот, яку займає звичайний сигнал аналогового телебачення.

Рішення проблеми передачі повідомлення по каналах зв'язку з шумами при заданому співвідношенні потужності корисного сигналу до потужності сигналу перешкоди в місці прийому, дозволяє передавати по каналу зв'язку повідомлення зі як завгодно малою ймовірністю помилкової передачі повідомлення. Також, це відношення визначає пропускну здатність каналу. Це забезпечується застосуванням кодів, стійких до перешкод, при цьому швидкість передачі повідомлень по даному каналу повинна бути нижче його пропускної здатності.

У своїх роботах Шеннон довів принципову можливість вирішення означених проблем, це стало в кінці 40-х років справжньою сенсацією в наукових колах. Дана робота, як і роботи, в яких досліджувалася потенційна завадостійкість, дали початок величезного числа досліджень, які тривають і по сьогодні, вже понад півстоліття. Вчені з СРСР і США (СРСР - Пінскер (Англ.) рос. , Хинчин, Добрушино, Колмогоров; США - Галлагер (Англ.) рос. , Вольфовица (Англ.) рос. , Файнстейн) дали сувору трактування викладеної Шенноном теорії.

На сьогоднішній день всі системи цифрового зв'язку проектуються на основі фундаментальних принципів і законів передачі інформації, розроблених Шенноном. Відповідно до теорії інформації, спочатку з повідомлення усувається надмірність, потім інформація кодується за допомогою кодів, стійких до перешкод, і лише потім повідомлення передається по каналу споживачеві. Саме завдяки теорії інформації була значно скорочена надмірність телевізійних, мовних і факсимільних повідомлень.

Велика кількість досліджень було присвячено створенню кодів, стійких до перешкод, і простих методів декодування повідомлень. Дослідження, проведені за останні п'ятдесят років, лягли в основу створеної Рекомендації МСЕ щодо застосування завадостійкого кодування та методів кодування джерел інформації в сучасних цифрових системах.

Теорема про пропускну здатність каналу: будь-який канал з шумом характеризується максимальною швидкістю передачі інформації, ця межа названий на честь Шеннона. При передачі інформації з швидкостями, що перевищують цю межу, відбуваються неминучі спотворення даних, але знизу до цієї межі можна наближатися з необхідною точністю, забезпечуючи як завгодно малу ймовірність помилки передачі інформації в зашумленной каналі.


4. Теореми Шеннона

У теорії інформації, за традицією, затвердження типу "для будь-якого коду має місце деякий властивість" називаються зворотними теоремами, а затвердження типу "Існує код з заданою властивістю" - прямими теоремами. [1]


Примітки

  1. Габідулін, Е. М., Пилипчук, Н. І. Лекції з теорії інформації. - М .: МФТІ, 2007. - 214 с. - ISBN 5-7417-0197-3

Література

  • Shannon CE A Mathematical Theory Of Communication - plan9.bell-labs.com/cm/ms/what/shannonday/shannon1948.pdf / / Bell System Technical Journal. - 1948. - Т. 27. - С. 379-423, 623-656.
  • Shannon CE Communication In The Presence Of Noise - www.stanford.edu/class/ee104/shannonpaper.pdf / / Proc. Institute of Radio Engineers. - Jan. 1949. - Т. 37. - № 1. - С. 10-21.
  • Шеннон К. Роботи по теорії інформації та кібернетики. - М .: Изд-во іноземної літератури, 1963. - 830 с.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Шеннон Рутерфорд
Літо, Шеннон
Клод Французька
Брассер, Клод
Жилло, Клод
Жансак, Клод
Пірон, Клод
Ажеж, Клод
Моне, Клод
© Усі права захищені
написати до нас