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历史工程师:Claude Shannon如何迎来数字时代

3月14日,2020年3月14日经过Tyler Charboneau.

信息理论为现代计算机奠定了基础。香农在哪里获得灵感?

Claude Shannon可能是电气工程领域最有影响力的思想之一,并在广泛的数字时代。

Shannon(1916年4月30日的密歇根州的Petoskey出生)为他追求高等教育时对数学的坚定性的爱。raybet电子竞技竞猜他在密歇根大学获得了双学士学位的数学和电气工程学位

克劳德香农

克劳德香农的照片。由Alfred Eisenstaedt拍摄的照片,并使用礼貌高级研究所

克劳德不久之后就把他的第一次官方违背了研究和数学。他使用布什自己的差分分析仪研究了Vannevar Bush的微分方程。他对知识的追求在1937年的夏季实习与纽约的贝尔实验室进行了飙升。他在麻省理工学院的三年内赢得了电气工程硕士学位和数学博士学位。

克劳德与贝尔实验室保持了31年的关系,直到1972年,他在导弹控制系统上工作,成为了一位访问教授,并在1958年获得了常设专业职位。他稍后成为一位壮举教授。

发挥了现代计算机的论文

香农在学术界的时间和向内占他最大的技术贡献。抄波论文对他的硕士学位,“对继电器和开关电路的象征性分析”带来了巨大的臭名昭着。本文概述了使用Boolean代数的数字电路背后的理论基础。(有关布尔代数的起源的更多信息,请参阅我们的过去乔治Boole的历史工程师文章。)

这些电路对现代计算和电信至关重要。Shannon将二进制算法应用于电气开关,断言某些继电器安排可以解决布尔代数问题。这重视“计算机逻辑”在同行中引起了火灾。

在电信方面,Claude设计了简化路由交换机中使用的电磁继电器布置的方法。

贝尔实验室通常使用“人类计算机”在这些发现之前操作交换机和其他计算机器。这些人必须使用预定义的程序手动找到数学解决方案。

贝尔实验室运营商

操作员用手寻找数学解决方案。使用的图像礼貌贝尔实验室

这种陈旧的编程方法在数字时代,Shannon帮助迎来了。运营商曾经依赖早期计算机,Isographs和Integraphs以实现类似的结果。这些同样的运营商在Claude Shannon的调查结果被宣传后几年就获得了现代计算机的访问权限。

信息理论的诞生

1948年对最前沿带来了更加庞大的进步。Shannon发表了“沟通的数学理论”,建立在哈里奈奎斯特等前辈的工作。

奈奎斯特早期的研究表明,通信渠道具有最大的承载能力 - 或数据传输速率。他创建了衡量流体系统中这些速率的公式。Shannon吸引了这一知识,另一种名为R.V.L Hartley的先驱的发现。

一个新的透视

信息理论有关通信的传统智慧挑战。以前与他们的消息一起解释通信信号。Shannon由于消息的含义通常与其大小成比例而分离这些组件。应进行适当的沟通。

Claude的信息理论集中在两件事上:发送和接收消息背后的物流,以及处理内容中包含的任何含义。但是,如果未成功交付,预期的收件人永远无法知道消息的真正含义。香农随后的工作将集中在通信渠道可靠性上。贝尔实验室是这些实验的优秀试验台。他研究了以下内容:

  • 最大限度地提高现有通道的承载能力(电线,电缆,电视)
  • 将理论通信能力与现实世界的能力分开
  • 揭开带宽
  • 处理动态干扰(噪音)

Shannon很快开发了用于计算信道带宽和噪声的新方程 - 后者测量被称为信噪比。他发现,在频道上改变干扰可以实时影响信号容量。工程师可以使用这些信息相应地优化通信信道。在次优的条件下,挑战依次从嘈杂的行中挤压每盎司的表现。

继电器电路分析仪

来自Shannon纸的图表,“继电器电路分析仪”。使用的图像礼貌贝尔实验室

香农展示了噪音无法阻止渠道达到理论信号容量。他的工作证明,工程师可以通过编码和系统维护进行改进。这种双管齐下的方法以前未知。

当然,这些进步有助于阐明通信的真实价值:消息本身。操作员学会了如何询问正确的问题,搁置错误的问题,并针对高回归比率。这些通信在未来几十年中努力将混合的工程,数学和物流进行转换技术。

20世纪的有影响力的心态

Claude Shannon的贡献是真正的开创性。他的定理解决了与数字通信和电信相关的许多问题。他让我们重新思考数字和信号如何用于讲述媒体影响传输的故事。

第一台国际象棋电脑

香农的调查结果导致了第一个棋牌电脑的创造。使用的图像礼貌麻省理工学院博物馆和贝尔实验室

这种发展为连续通信,离散通信等铺平了道路。他们还与人文语言学领域交织了工程。在香农发现之前,这一合作在其婴儿期。

今天的编码和解码系统的系统感谢Shannon。我们知道他们的现代系统已经增长了更复杂和能力。

信息拉动贝尔实验室George Markowsky(带Encyclopaedia Brittanica)


Shannon在日常设计任务上的发现是什么是直接或间接的影响?您希望看到哪位工程师接下来讨论?在下面的评论中分享您的想法。