کلود شانون: تفاوت میان نسخه‌ها

شانون با مقاله‌ای که در ۱۹۴۸ منتشر کرد، [[نظریه اطلاعات|نظریۀ اطلاعات]] را بنیان نهاد و به شهرت رسید. همچنین معروف است که شانون در ۱۹۳۷، در ۲۱ سالگی که دانشجوی کارشناسی ارشد در [[مؤسسه فناوری ماساچوست|دانشگاه ام‌آی‌تی]] بوده‌است، نظریه [[رایانه‌های دیجیتال]] و [[مدارهای دیجیتال]] را پایه‌ گذاشته‌است. وی در پایان‌نامه خود نشان داد که با پیاده‌سازی الکتریکی منطق دو -دویی ([[جبر بولی]])، می‌توان هر مسئله منطقی و عددی را حل کرد. چنین ادعا شده‌است که این پایان‌نامه، مهم‌ترین پایان‌نامه کارشناسی ارشد تاریخ بوده‌است.<ref name="Fortune">[http://www.amazon.com/gp/reader/0809046377 Poundstone, William: ''Fortune's Formula: The Untold Story of the Scientific Betting System That Beat the Casinos and Wall Street'']</ref>

شانون در ۳۰ آوریل ۱۹۱۶ در شهر [[پِتاسکی]] در ایالت [[میشیگان]] زاده شد. پدر وی کاسب ساده و مادرش معلم زبان بود. ۱۶ سال نخست زندگی شانون در شهر [[گِیلارد]] ایالت [[میشیگان]] سپری شد. وی همان‌جا به مدرسه رفت و در ۱۹۳۲ از دبیرستان دولتی آنجا دانش‌آموخته شد. شانون در سال‌های نخست زندگی به وسایل مکانیکی علاقه داشت. وی در مدرسه بهترین نمره‌ها را در علوم و ریاضی می‌گرفت و هم‌زمان در خانه چیزهایی مانند [[هواپیمای مدل]]، [[قایق‌های کنترل از راه دور]] و [[تلگراف]]ی که وی را به خانه دوستش در یک کیلومتری وصل می‌کرد، می‌ساخت. همچنین او برای شرکت [[وسترن یونیون]] پیغام‌ می‌رساند. قهرمان کودکی او [[توماس ادیسون]] بود که بعدها متوجهپی شدبرد که بستگی دوری هم با او دارد.<ref name="MIT obituary">[http://web.mit.edu/newsoffice/2001/shannon.html MIT Professor Claude Shannon dies; was founder of digital communications], MIT - News office, Cambridge, Massachusetts, February 27, 2001</ref><ref name="CLAUDE ELWOOD SHANNON, Collected Papers">CLAUDE ELWOOD SHANNON, Collected Papers, Edited by N.J.A Sloane and Aaron D. Wyner, IEEE press, {{ISBN|0-7803-0434-9|en}}</ref>

هنگامی که وی بر روی مدارهای پیچیدهٔپیچیده و [[اد هاک|خاص‌منظورۀ]] دستگاه تحلیلگرتحلیل‌گر تفاضلی کار می‌کرد، متوجه شددریافت که مفاهیم [[منطق بولی]] می‌تواند در ماشین‌های حسابگرحساب‌گر مفید باشد. مقاله‌ حاصل از پایان‌نامهٔ کارشناسی ارشد وی با نام «تحلیلی نمادین از مدارهای رله و سوییچینگ» {{به انگلیسی|A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits}}، در ۱۹۳۸ در نشریهٔ معتبر {{زبان|انگلیسی|Transactions of the American Institute of Electrical Engineers}} چاپ شد.

پیش از شانون، ویکتور شستاکوفشوستاکوف از دانشگاه ایالتی موسکومسکو نیز نظریه‌ای درباره سوییچ‌های الکتریکی بر پایهٔ منطق بولی در ۱۹۳۵ پیش نهاده‌بود،که نخستین بار در ۱۹۴۱ و پس از انتشار پایان‌نامهٔ شانون منتشر شد.

شانون ثابت کرد که جبر بولی و ریاضیات دودویی می‌تواند برای ساده‌کردن چیدمان رله‌های الکترومکانیکی استفاده شود و سپس از آن در سوئیچ‌های مسیریاب تلفنی استفاده کرد. سپس این مفاهیم را گسترش داد و ثابت کرد که می‌توان از چیدمان رله‌ها برای حل مسائل جبر بولی استفاده کند. بهره‌برداری از این ویژگی سوییچ‌های الکتریکی برای عملیات منطقی، پایهٔاساس مفهومیکار کامپیوترمدارها دیجیتالو است. کارهای شانون اساس طراحی مدارهایکامپیوترهای دیجیتال شداست.

در ۱۹۴۸ شانون مقاله‌ای با نام «نظریهٔ ریاضیاتیریاضی مخابرات» را در دو بخش انتشار داد. این مقاله به این مسئله می‌پرداخت که بهترین روش [[کدینگ|کدکردنکُدکردن]] (کُدگذاری) اطلاعات در فرستنده چیست. در این کار اساسی، او از ابزارهایی در نظریهٔ احتمال، که [[وسیلهٔ نوربرت وینر|نوربرت وینر]] گسترش داده‌بود، بهره برد، که این کار گام‌های نخستین در راستای رسیدن به [[نظریه اطلاعات|نظریهٔ اطلاعات]] بود. شانون مفهوم [[آنتروپی]] اطلاعات را، که معیاری برای سنجش مقدار اطلاعات یک پیام و بر اساس احتمالات بود، گسترش داد.

مقالهٔ مهم دیگر او که در ۱۹۴۹ با نام «نظریهٔ مخابراتی سیستم‌های محرمانه» منتشر شد، یک نسخهٔ محرمانه از کارهای زمان جنگ او بر روی نظریهٔ ریاضی رمزنگاری بود، که در آن ثابت کرد همهٔ رمزهاییرمزی که از دیدگاه نظری، «ناشکستنی» به‌شمار می‌روند،می‌رود، باید الزامات رمزنگاری [[پد یک‌بار مصرف]] را رعایت کنندکند.

شانون همچنین با پیشنهاد نظریهٔ [[نمونه‌برداری (پردازش سیگنال)|نمونه‌برداری]]، که یک سیگنال زمان‌پیوسته را بر پایۀ مجموعه‌ای از نمونه‌های گسسته توصیف می‌کرد، بیش از پیش مشهور شد. این نظریه، اساس تبدیل ارتباطات تلفنی آنالوگ به دیجیتال در سیستم [[مدولاسیون کد پالس|پی‌سی‌ام]] از ۱۹۶۰ به بعد به‌شمار می‌رود.

در کنار کارهای آکادمیک، شانون به تردستی و شطرنج علاقه داشت. او چیزهای بسیاری اختراع کرد، مانند یک شیپور شعله‌افکن (Flame-throwing trumpet). یکی دیگر از آن‌ها که برخی ساخت آن‌را به شانون نسبت می‌دهند، جعبه‌ای بود که «ماشین نهایی» (Ultimate, or final machine) نام داشت؛ این ماشین یک کلید داشت که با زدن آن، یک بازوی مکانیکی از جعبه بیرون می‌آمد و کلید را خاموش می‌کرد و به جعبه بازمی‌گشت. او همچنین وسیله‌ای را ساخت که می‌توانست [[مکعب روبیک]] را حل کند.

شاید معروف‌ترین قانونی که به نام قانون شانون مطرح است، فرمول حداکثر نرخ ارسال اطلاعات در یک شبکهٔ نویزدار باشد، که در آن شانون ثابت کرد که نرخ ارسال اطلاعات در یک کانال با توان [[سیگنال (مهندسی برق)|سیگنال]] P، توان [[نویز]] N (بر حسب [[وات]])، و [[پهنای باند]] W (بر حسب [[هرتز]])، نمی‌تواند از C بیشتر باشد، که C بر حسب بیت‌برثانیه از رابطه <math> C=W\, \log_2 (1+P/N) </math> بدست می‌آید. واحد [[بیت بر ثانیه]] برای سنجش ظرفیت ارسال اطلاعات واحدی بود که شانون نخستین بار از آن استفاده کرد. به نسبت <math> P/N </math>، نسبت [[سیگنال به نویز]] هم گفته می‌شود.