Биография
Детство и юность
- Клод Шеннон родился 30 апреля 1916 года в городе Петоски (штат Мичиган, США). Отец его, Клод-старший (1862—1934), был бизнесменом, добившимся успеха своими собственными силами, адвокатом и в течение некоторого времени судьёй. Мать Шеннона, Мейбел Вулф Шеннон (1890—1945), была преподавателем иностранных языков и впоследствии стала директором Гэйлордской средней школы. Отец Шеннона обладал математическим складом ума. Любовь к науке была привита Шеннону его дедушкой. Дед Шеннона был изобретателем и фермером. Он изобрёл стиральную машину наряду с другой полезной в сельском хозяйстве техникой. Томас Эдисон был дальним родственником Шеннонов.
Claude spent the first sixteen years of his life in Gaylord, Michigan, where he graduated from Gaylord Comprehensive High School in 1932. In his youth, he worked as a courier for Western Union, which at that time specialized in telegram delivery. Young Claude was fascinated with the construction of mechanical and automated devices. He built model airplanes and radio circuits, created a radio-controlled boat, and a telegraph system between a friend's house and his own. Occasionally, he repaired radio stations for a local department store.
Первые шестнадцать лет своей жизни Клод провёл в Гэйлорде (Мичиган), где в 1932 году окончил Гэйлордскую общеобразовательную среднюю школу. В юности он работал курьером в компании Western Union, которая в те годы специализировалась на доставке телеграмм. Молодой Клод увлекался конструированием механических и автоматических устройств. Он собирал модели самолётов и радиотехнические цепи, создал радиоуправляемую лодку и телеграфную систему между домом друга и своим домом. Временами ему приходилось ремонтировать радиостанции для местного универмага.
Университетские годы
- В 1932 году Шеннон был зачислен в Мичиганский университет, где на одном из курсов познакомился с работами Джорджа Буля. В 1936 году Клод окончил Мичиганский университет, получив степень бакалавра по двум специальностям (математик и электротехник), и устроился в Массачусетский технологический институт (MIT), где работал ассистентом-исследователем. Он выполнял обязанности оператора на механическом вычислительном устройстве, аналоговом компьютере, называемом «дифференциальный анализатор», разработанным его научным руководителем Вэниваром Бушем. Изучая сложные, узкоспециализированные электросхемы дифференциального анализатора, Шеннон увидел, что концепции Буля могут получить достойное применение. После того, как он проработал лето 1937 года в Bell Telephone Laboratories, он написал основанную на своей магистерской работе того же года статью «Символический анализ релейных и переключательных схем». Фрэнк Лорен Хичкок[англ.] контролировал магистерскую диссертацию, давал полезные советы и критику. Сама статья была опубликована в 1938 году в издании Американского института инженеров-электриков[англ.] (AIEE). В этой работе Шеннон показал, что переключающиеся схемы могут быть использованы для замены схем с электромеханическими реле, которые использовались тогда для маршрутизации телефонных вызовов. Затем он расширил эту концепцию, показав, что эти схемы могут решить все проблемы, которые позволяет решить Булева алгебра. Также, в последней главе он представляет заготовки нескольких схем, например, 4-разрядного сумматора. За эту статью Шеннон был награждён Премией имени Альфреда Нобеля Американского института инженеров-электриков в 1940 году. Доказанная возможность реализовывать любые логические вычисления в электрических цепях легла в основу проектирования цифровых схем. А цифровые цепи — это, как известно, основа современной вычислительной техники, таким образом, результаты его работ являются одними из наиболее важных научных результатов XX столетия. Говард Гарднер из Гарвардского университета отозвался о работе Шеннона, как о «возможно, самой важной, а также самой известной магистерской работе столетия». По совету Буша Шеннон решил работать над докторской диссертацией по математике в MIT. Буш был назначен президентом Института Карнеги в Вашингтоне и предложил Шеннону принять участие в работе по генетике, которую вела Барбара Беркс. Именно генетика, по мнению Буша, могла послужить предметом приложения усилий Шеннона. Сам Шеннон, проведя лето в Вудс Хоул, Массачусетс[англ.], заинтересовался нахождением математического фундамента для законов наследования Менделя. Докторская диссертация Шеннона, получившая название «Алгебра теоретической генетики», была завершена весной 1940 года. Однако эта работа не была выпущена в свет вплоть до 1993 года, пока она не появилась в сборнике Шеннона «Collected Papers». Его исследования могли стать весьма важными в противном случае, но бо́льшая часть этих результатов была получена независимо от него. Шеннон получает докторскую степень по математике и степень магистра по электротехнике. После этого он не возвращался к исследованиям в биологии. Шеннон также был заинтересован в применении математики в информационных системах, таких как системы связи. После очередного лета, проведённого в Bell Labs, в 1940 году Шеннон на один академический год стал научным сотрудником в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, США. Там он работал под руководством известного математика Германа Вейля, а также имел возможность обсудить свои идеи с влиятельными учёными и математиками, среди которых был Джон фон Нейман. Он также имел случайные встречи с Альбертом Эйнштейном и Куртом Гёделем. Шеннон свободно работал в различных дисциплинах, и эта способность, возможно, способствовала дальнейшему развитию его математической теории информации.
Военное и послевоенное время
- Весной 1941 года он возвращается в компанию Bell Labs в рамках контракта с секцией D-2 (секция систем управления) Национального исследовательского комитета обороны США (NDRC), где он проработает до 1956 года. Со вступлением США во Вторую мировую войну Т. Фрай возглавил работу над программой для систем управления огнём для противовоздушной обороны. Шеннон присоединился к группе Фрая и работал над устройствами обнаружения самолётов противника и наведения на них зенитных установок, также он разрабатывал криптографические системы, в том числе и правительственную связь, которая обеспечивала переговоры Черчилля и Рузвельта через океан. Как говорил сам Шеннон, работа в области криптографии подтолкнула его к созданию теории информации. Также в лаборатории Белл Шеннон, исследуя переключающие цепи, обнаруживает новый метод их организации, который позволяет уменьшить количество контактов реле, необходимых для реализации сложных логических функций. Он опубликовал доклад, названный «Организация двухполюсных переключающих цепей». В конце 1940 года Шеннон получил Национальную научно-исследовательскую премию. Шеннону приписывают изобретение сигнальных ориентированных графов в 1942 году. Он вывел предельную формулу усиления при исследовании функциональной работы аналогового компьютера. В начале 1943 года Шеннон вступил в контакт с ведущим британским математиком Аланом Тьюрингом. Тьюринг прибыл в Вашингтон, чтобы поделиться с криптоаналитической службой США методами, использующимися тогда в в центре правительственной связи, в Блетчли-парке, чтобы раскрыть шифр, используемый на подводных лодках Кригсмарине в северной части Атлантического океана. Он также заинтересовался шифрованием речи и с этой целью уделил некоторое время «Bell Labs». Шеннон и Тьюринг встретились за чашкой чая. Тьюринг показал Шеннону документ, который теперь известен как «Универсальная машина Тьюринга». Это впечатлило Шеннона, так как многие из идей Тьюринга дополняли его собственные идеи. В 1945 году, когда война подходила к концу, Национальный исследовательский комитет обороны США выпускал сводку технических отчётов в качестве последнего шага до своего окончательного закрытия. В нём присутствовало специальное эссе под названием «Усреднение данных и прогнозирование для систем управления огнём» совместного соавторства Шеннона, Ральфа Биба Блэкмена и Хендрика Боде, формально относящееся к проблеме усреднения данных в системах управления огнём по аналогии с «проблемой разделения сигнала от помех в системах связи.» Другими словами, они моделировали эту проблему с точки зрения обработки данных и сигналов и тем самым возвестили приход Информационного Века. В конце войны он подготовил секретный меморандум для Bell Labs под названием «Математическая теория криптографии», датированный сентябрём 1945 года. Эта статья была рассекречена и опубликована в 1949 году как «Теория связи в секретных системах» в Bell System Technical Journal. Не будет преувеличением сказать, что эта статья своим появлением обозначила переход криптографии из искусства в полноценную науку. Шеннон доказал, что криптосистемы одноразовых блокнотов нерушимы с криптографической точки зрения. Он также доказал, что любая криптографически нерушимая система должна иметь по существу те же характеристики, что и одноразовый блокнот: ключ должен быть выбран случайным образом, причём должен быть столь же большим как открытый текст, а также должен никогда не использоваться повторно полностью или частично, и, конечно, храниться в секрете. Теория связи и криптография развивались одновременно, и «они были так близко друг к другу, что невозможно разделить их». Шеннон объявил о своём намерении «развивать эти результаты… в предстоящем меморандуме о передаче информации».
Последние годы жизни
- У Шеннона развилась болезнь Альцгеймера, и последние несколько лет своей жизни он провёл в доме престарелых в штате Массачусетс. За ним ухаживала вся семья. Клод Шеннон ушёл из жизни 24 февраля 2001 года. Его жена, Мэри Элизабет Мур Шеннон, заявила в своём некрологе, что если бы это не было необходимо для исследования способов лечения болезни Альцгеймера, то „Он был бы смущён“ всем этим.
Личная жизнь
27 марта, 1949 года, Шеннон женился на Мэри Элизабет Мур Шеннон. Он встретил её, когда она работала аналитиком в Bell Labs. У Мэри и Клода было трое детей: Роберт Джеймс, Андрю Мур и Маргарита Катерина.