克劳德·香农,21岁写出了20世纪最重要的论文,注意,没有之一

老胡懂点星 2025-03-26 14:58:40

他不是硅谷的天才少年,不是科技公司CEO,也从来不在演讲台上挥斥方遒。但你现在能刷视频、传照片、发微信、交易比特币,全靠他。

克劳德·香农,这个时代背后的总设计师。如果说图灵是计算机的哲学家,那香农就是计算机的建筑师,一砖一瓦地把抽象思想盖成了现实世界的机器。他不写诗,他设计电路。他没有提出“图灵机”,但他教会了电路怎么“思考”。

他是那个把0和1变成一门科学的人。

香农从小在密歇根的盖洛德长大,他不拆手机,他自己做。他用农场的铁丝网做成电报系统,敲摩斯码。他不是被互联网启蒙的少年,他启蒙了互联网。

他从来不纠结专业。大学的时候直接修了两个:数学和电气工程。当年没人把这两门学科放一起想,他看见了联系。

他在密歇根大学看到一张通知,说麻省理工正在找人修“机械大脑”,他抢着申请了。这是他第一次接触差分分析仪——一个用齿轮和轴运转的机械计算器,用来解微分方程。

机器很大,很笨,每次算完都得人手复位。他天天看着那些齿轮,脑子里冒出的不是烦躁,而是:有没有更好的办法?

他没写论文说这个机器“很原始”“有局限”,他直接给了答案。

1937年,年仅21岁的香农用一篇硕士论文((A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits)),颠覆了整个工程界。

他把乔治·布尔在19世纪搞的布尔代数,直接套到了电路设计上。简单说,他让AND、OR、NOT这些逻辑门第一次变成了可操作的电路结构。他证明:任何电路,只要有足够的逻辑门,就能模拟出来。不是描述,不是猜测,是证明。

这篇论文后来被哈佛的霍华德·加德纳称为“20世纪最重要的论文”。注意,不是“之一”,是最重要。

而在这之前,电路怎么设计?全靠拍脑袋。有了香农的逻辑门,工程师终于能像搭积木一样搭建电路。复杂的控制系统不再是玄学,而是代数题。

香农没有去搞创业,也没有申请专利。他去了贝尔实验室。这是美国历史上最传奇的研究机构。电话、晶体管、Unix、C语言、激光,都是从这儿出来的。香农不是最张扬的那个,却可能是最深远的那个。

二战爆发后,美国政府拉着贝尔实验室搞保密通信。德国人截获盟军通话是家常便饭,情报全靠电台监听。

香农搞出来一个怪物:SIGSALY。它能加密罗斯福和丘吉尔的实时语音通话。方法很简单也很复杂——把原始声音和一段“纯噪音”混合,传输的时候听上去就是一团毫无意义的杂音。解密只能靠接收方那端拥有同一段“噪音”。

用的还是唱片来播放噪音,密钥只用一次,用完销毁。这是第一个被数学证明无法破解的通信系统。

英国派出了最强的密码天才图灵来验货。他看完以后说:你们赢了,真解不开。这不是一般的技术壁垒,而是数学上的不可穿透。香农不仅知道什么是“不可破译”,他还把这种不可破译做成了工程。

他的思路一直很简单:把模糊的东西,变成数学。这直接导向了1948年的大爆炸——信息论的诞生。

他在贝尔实验室写出那篇经典论文,《通信的数学理论》。里面提出了“比特”这个词,定义了“熵”来度量信息的不确定性,搞清楚了什么叫“通道容量”。

今天全世界的通信协议,从光纤到5G,背后都要引用这篇论文的公式。

一个核心点:再嘈杂的信道,也有一个“极限速率”。超过这个速率,错误无法控制;低于这个速率,通过加冗余,可以100%恢复原始信息。这个极限速率,就是“香农极限”。

几十年后,高通、华为、中兴这些公司烧掉亿万美元,做的就是一件事——靠各种算法和编码技术,不断逼近香农极限。

而香农自己呢?他不在乎名利。他不写自传,不上电视。记者找他,他懒得回信。他在办公室挂个文件夹,上面写着:“那些我一直没回的信”。

但你要说他不爱玩,那是笑话。

香农痴迷单轮车,会在贝尔实验室的走廊上骑车耍花样。他设计出能在地上走迷宫的电子老鼠,这只叫Theseus的小家伙会“记住”走错的路,下一次避免。这是最早的机器学习雏形。

他写论文研究杂技里的数学问题,尝试把MIT学生倒吊起来实验“反向弹跳抛接”。

他研究股市,发现通过频繁小额操作,即使总体行情下跌,也能套利。他实际投了,赚了很多钱。他也研究过人口遗传学,一出手就是能预测三种等位基因在未来种群中分布的数学模型。

他不在意是不是“主业”。他只是觉得这个问题有意思。

唯一能让他停下来的,是病。上世纪80年代,香农患上阿尔茨海默症。他慢慢忘掉了公式、理论、甚至家人的名字。MIT的杂耍俱乐部来家里表演,他指着自己的女儿问:“你会杂耍吗?”

让我哭会儿.....

他女儿沉默了——不是因为尴尬,而是因为这个男人曾是世界上最懂“信息不会丢失”的人。但他自己正在把记忆一个一个遗忘。

1993年,他摔断了胯骨,妻子将他送进了护理中心。她每天两次探望,风雨无阻。2001年,香农去世,享年84岁。

他的脑子被捐给了研究阿尔茨海默症的机构。依旧是他的人生态度:如果这个脑子还能帮点什么,那就拿去吧。

他留下的,不是一个发明,而是一整套思维方式。

你看不见它,但它无处不在。0和1,不是工具,是语言;信息,不是感受,是结构;通信,不是喊话,是概率。

香农没留下“香农公司”,他留下的是一门学科。比起改变世界的人,他更像是为世界制定规则的人。

就像那篇他自己觉得被“过度吹捧”的论文里所写的那样——哪怕信息通过的是一个嘈杂的信道,也总有办法让它,准确抵达终点。

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