克劳德·艾尔伍德·香农

美国数学家，信息论创始人，美国国家工程院院士、美国国家科学院院士

克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon，1916年4月30日—2001年2月24日），出生于美国密歇根州佩托斯基，美国数学家、发明家、密码学家，信息论创始人，美国国家工程院院士、美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士，生前是麻省理工学院名誉教授。

人物生平

1916年4月30日，克劳德·艾尔伍德·香农出生于美国密歇根州佩托斯基的盖洛德（Gaylord）小镇。

1932年，从盖洛德高中毕业，进入密歇根大学学习。

1936年，同时获得密歇根大学数学学士学位和电子工程学士学位。

1940年，获得麻省理工学院电气工程硕士学位和数学博士学位。

1940年—1941年，任普林斯顿高等研究院研究员。

1941年—1972年，任职于贝尔实验室。

1958年—1978年，任麻省理工学院Donnor科学教授。

1973年，在以色列阿什凯隆召开的信息论国际研讨会上，IEEE命名了香农奖，并把这一奖项授予香农本人。

1978年，从麻省理工学院退休，成为麻省理工学院名誉教授。

2001年2月24日，在与阿尔茨海默病长期斗争后，在美国马萨诸塞州辞世，享年84岁。

主要成就

科研成就

1937年，克劳德·艾尔伍德·香农在他的硕士学位论文《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits（继电器和开关电路的符号分析）》中，科学、严谨地论述了如何使用布尔代数对继电器电路进行分析和合成。1940年，香农因这一成果获得了Alfred Noble协会美国工程师奖。

在攻读博士学位期间，香农除了继续研究开关理论，还进行微分分析器的研究。这种分析器是早期的机械模拟计算机，用于获得常微分方程的数值解。1941年，香农发表论文《Mathematical Theory of the Differential Analyzer（微分分析器的数学理论）》。伴随着模拟计算机理论的发展，他还尝试去理解数字计算机如何来完成与此类似的计算任务。

1941年夏天，香农在贝尔实验室参加了专门研究火力控制系统的一个精英小组，设计观测敌机或导弹、计算防空导弹的瞄准目标的定向器，这种装置支援了英国抗击德国V1火箭、V2火箭的能力。在闲暇时间，香农仍然致力于开关理论和通信的数学理论研究。

在第二次世界大战期间，香农对密码术产生了极大的兴趣，他意识到对密码术根本性问题的研究与他当时正在研究的通信理论的思想密切相关。他的许多成果在语音加密装备中有着重要的应用，而该装备是罗斯福和丘吉尔在战争期间使用的主要通信工具。1945年，香农向贝尔实验室提交了一份机密文件，题目是《A Mathematical Theory of Cryptography（密码术的一个数学理论）》，这一成果在第二次世界大战结束后的1949年以《Communication Theory of Secrecy Systems（保密系统的通信理论）》为题目正式发表，这一篇论文为对称密码系统的研究建立了一套数学理论，从此密码术成为了密码学，由一门艺术成为一门真正的科学。

从1940年算起，香农用了八年的时间，为通信系统建立了一整套数学理论。他的理论涉及到整个通信处理过程，这些处理对象包括通信源头、数据压缩、信道编码、调制、信道噪声、解调、检错、纠错等。理论关注了最佳通信系统的性能以及如何才能接近该性能。终于在1948年，香农在《Bell System Technical Journal》期刊上发表了《A Mathematics Theory of Communication（通信的数学理论）》一文，标志着信息论的诞生，在这一篇论文中，香农提出熵（entropy）的概念，给出了可量化的信息的定义，推导出一系列定理。1949年，香农又在《Bell System Technical Journal》期刊上发表了《噪声下的通信》一文，在这一篇论文中，香农阐明了通信的基本问题，给出了通信系统的模型，提出了信息量的数学表达式，并解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。

1949年，香农发表了《Programming a Computer for Playing Chess（编程实现计算机下棋）》，这是人工智能的一个先驱工作。1950年，香农发明了会自我学习走迷宫的机械老鼠“Theseus”，成为第一台人工智能装置的雏形。1951年，他发表了论文《Presentation of a Maze Solving Machine（一个走迷宫机器的介绍）》，这是一篇机器学习的先驱著作。1953年，他曾设计了“心灵阅读（Mind Reading）”机，可通过观察、记忆和分析对方过去所做选择的样本，试图猜测对方下一次可能选择。

1954年，香农与摩尔（Edward Moore）合作对于不可靠组件的计算进行了理论研究，他们二人利用增加接点的冗余度来提高继电器电路可靠性，这个结果具有较大的理论意义，它与有扰信道传信问题密切相关。1959年，香农发表论文《Coding Theorems for a Discrete Source with Fidelity Criterion（保真度准则下离散源的编码定理）》创建了率失真理论，在连续消息和离散消息之间架起了一座桥梁，从而给信号数字化提供了一个基础和有效的工具。1960年，香农发表论文《Two-way Communication Channel（双向通信信道）》，创建了多用户信息论。香农还曾提出将信息论用在生物系统，在他看来，机器和生物是有共性的。

香农还做过将信息论用于最佳投资策略问题的研究，他认为股票市场是一种“受扰信号”，与时间序列相关联。问题是要通过适当选择和调整证券投资组合，使效用函数达到极大值。他提出了一些关于投资增长率的理论，但没有发表。

截至2001年2月，克劳德·艾尔伍德·香农一共发表了至少127篇论文，参与过几本书的编辑，但是没有独自出版过著作。

1958年，克劳德·艾尔伍德·香农在普林斯顿大学举办了Vanuxem学术讲座。

1965年，在美国数学学会举办了Gibbs学术讲座。

1985年，出席在英国布莱顿举行的国际信息论研讨会。

人才培养

在麻省理工学院担任教授期间，克劳德·艾尔伍德·香农作为学生导师的情况是罕见的，大多数情况是，在他与学生交谈时，他会为学生的研究找到一个有趣而新颖的新方向。1958年—1978年间，他共指导了3名博士研究生。香农在麻省理工学院不讲授普通课程，但会频繁地给学生开组会。

荣誉表彰

社会任职

个人生活

克劳德·艾尔伍德·香农的父母在科学方面对香农似乎没有产生多大的影响，但克劳德·艾尔伍德·香农的祖父是一位发明家，发明过许多农业机械和洗衣机，对克劳德·艾尔伍德·香农在科学研究方面的影响比较深远。发明家爱迪生（Thomas Alva Edison）是克劳德·艾尔伍德·香农的远房亲戚。

在贝尔实验室工作期间，克劳德·艾尔伍德·香农遇到了数值分析师Mary Elizabeth Moore，二人于1949年3月29日结婚，共育有三个子女。

1980年代，克劳德·艾尔伍德·香农的记忆力开始严重衰退，后来患上了阿尔茨海默病。

克劳德·艾尔伍德·香农喜欢音乐、诗歌、国际象棋和数学。他曾用单簧管、巴松、巴拉莱卡演奏迪克西兰爵士乐（Dixieland music）。

人物评价

克劳德·艾尔伍德·香农是世界公认的信息论之父，他富有远见卓识，一举奠定了现代通信技术的基础，现代数字逻辑电路的基础以及现代密码学的基础；同时他兴趣广泛，在图论与网络流、人工智能、人机交互以及计算生物学等领域做出了许多开创性的工作。（上海科技大学信息科学与技术学院评）

克劳德·艾尔伍德·香农是一位数学家，但他与大多数数学家不同，他很喜欢工程，喜欢自己动手制作许多巧妙的、充满智慧的机器，因此他又是一个具有非凡创造力的工程师。（西安电子科技大学通信工程学院教授、博士生导师王育民评）

克劳德·艾尔伍德·香农的著作更像是工程学，但香农的数学直觉是出奇地精确，他既是一位一流的数学家，又是一位一流的工程师。（前苏联科学院院士、数学家A. N. Kolmogorov在1954年国际数学家大会上评）

克劳德·艾尔伍德·香农是一位顽皮的天才，他发明了比特（bit），将媒体与信息分离，并为数字通信奠定了基础（The New York Times called him a “playful genius who invented the bit, separated the medium from the message, and laid the foundations for all digital communications.）。（《纽约时报》评）

克劳德·艾尔伍德·香农是创造信息时代的最伟大的巨人之一（Shannon was one of the greatest of the giants who created the information age.）。（《科学》杂志资深编辑M. Mitchell Waldrop评）

克劳德·艾尔伍德·香农博士不仅仅是信息论之父，而且在数据压缩、数字计算机、密码学、电路复杂性、网络流、杂耍以及人工智能和人机交互方面做出了奠基性的贡献。（上海交通大学计算机科学与工程系评）

人物影响

以克劳德·艾尔伍德·香农的名字命名的定理、定律、公式有香农三大定律、香农采样定理、香农定律、香农定理、香农公式、香农极限、香农-范诺编码等。

1973年，电气与电子工程师协会（IEEE）命名了香农奖，该奖是IEEE信息论学会颁发的信息论领域最高荣誉，旨在表彰对信息理论领域做出持续而深远贡献的人。

人物纪念

为了纪念克劳德·艾尔伍德·香农，加利福尼亚大学圣迭戈分校设立了一个香农纪念讲座，每年选出一位杰出的信息理论家在香农的生日（4月30日）或前后开展纪念讲座。

2016年，马其顿共和国（The Republic of Macedonia）发行了纪念香农诞辰百年相关的邮票。

克劳德·艾尔伍德·香农雕像共有六座，分别坐落于密歇根州佩托斯基的盖洛德（Gaylord）小镇、密歇根大学电气工程与计算机科学系大楼前、贝尔实验室、新泽西州佛罗里达公园ATT香农实验室、麻省理工学院信息与决策系统实验室、加利福尼亚大学圣迭戈分校。

2000年10月6日，克劳德·艾尔伍德·香农的雕像在他的家乡密歇根州佩托斯基的盖洛德（Gaylord）小镇落成。

2001年10月16日，克劳德·艾尔伍德·香农的雕像在加利福尼亚大学圣迭戈分校落成。

2001年11月9日，克劳德·艾尔伍德·香农雕像落成典礼在密歇根大学举行。