數(shù)學(xué)家申農(nóng)

【專家解說】：申農(nóng)是現(xiàn)代通訊理論--信息論的創(chuàng)始人、影響人類社會進(jìn)程的科學(xué)家 2001年2月24日，享年85歲的信息量創(chuàng)始人(美國) C.E.Shannon 申農(nóng)(香農(nóng))辭世(1916-2001)。有的文章稱他為偉大的科學(xué)家。回顧20世紀(jì)的信息革命風(fēng)暴，想想這個革命的理論基礎(chǔ)就是新創(chuàng)立的信息論，把信息論的創(chuàng)始人稱為偉大的科學(xué)家并不為過。確實(shí)，他對人類貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般的諾貝爾獲獎?wù)摺?歷史證明質(zhì)量、能量和信息量是三個非常重要的物理量。而如何度量信息的數(shù)量問題是在信息論中解決的。 熱功當(dāng)量和能量守恒定律 人們很找早就知道用“秤”或者“天平”計(jì)量物質(zhì)質(zhì)量的多少。然而，我們關(guān)于熱、燃料、能力、活力等等的計(jì)量的問題遲至19世紀(jì)中葉，隨著熱功當(dāng)量的明確和能量守恒定律的明確才清楚起來?！澳芰俊币辉~就是它們的總稱，而計(jì)量能量問題也通過“卡、焦耳”等新單位的出現(xiàn)而得到解決。 我們關(guān)于圖畫、文字、數(shù)字、聲音的知識有幾千年了。但是它們的總稱是什么?如何統(tǒng)一地計(jì)量它們的數(shù)量的問題遲至19世紀(jì)末還沒有正確地提出來，更談不上如何去解決了。20世紀(jì)中期，隨著電報(bào)、照片，無線電、電話、雷達(dá)、電視等等的出現(xiàn)和發(fā)展，如何計(jì)量訊號中的信息的多少的問題被隱約地提上日程。1928年哈特利(R.V.H.Harley)考慮到從D個彼此不同的符號中取出N個符號并且組成一個“字”(詞)的問題。如果各個符號出現(xiàn)的概率相同，如果選取的隨機(jī)的，就可以得到DN個不同的字。從這些字里取了特定的一個就對應(yīng)著帶來了一個信息量I。哈特利建議用用N LOGD這個數(shù)量表示這個信息量，即I=N LOGD 。這里的LOG表示以10為底的對數(shù)。 維納又研究了度量信息的問題 到了1949年控制論的創(chuàng)始人維納也研究了度量信息的問題，還把它引向了熱力學(xué)第二定律。但是就訊號(信息)傳輸給出基本數(shù)學(xué)模型的核心人物是年僅32歲的申農(nóng)(C.E.Shannon)。1948年申農(nóng)的“通訊的數(shù)學(xué)理論”(The mathematical Theory of communication)，長達(dá)數(shù)十頁的論文，成了信息論正式誕生的里程碑。在他的通訊數(shù)學(xué)模型中，信息的度量的問題被清楚第地提了出來，他把哈特利的公式擴(kuò)大到概率不同的情況，得到了著名的計(jì)算信息熵的公式: H=∑-pilogpi 如果計(jì)算中的對數(shù)(LOG)是以2為底的，那么計(jì)算出來的信息熵就以比特(Bit)為單位。今天在電腦和通信中廣泛使用的的字節(jié)(Byte)、波特、KB、GB等等名詞都是從比特(有的含時間)演化而來?！氨忍亍钡某霈F(xiàn)標(biāo)志著人類知道了如何計(jì)量信息量了。申農(nóng)的信息論為明確什么是信息量概念做了決定性的貢獻(xiàn)。 于是在20世紀(jì)中葉，人類終于對三個非常重要的概念:質(zhì)量、能量、信息量都有了定量的計(jì)量辦法了。 為闡明質(zhì)量概念做出突出貢獻(xiàn)的是發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的力學(xué)定律的牛頓。 為闡明能量概念做出突出貢獻(xiàn)的是熱力學(xué)第一定律的發(fā)現(xiàn)者們(邁耳 J.R.Mayer、焦耳 T.P.Joule、赫爾姆霍茲 H.Helmholtz、開爾文 Lord Kelvin)。 信息概念 為闡明信息概念做出突出貢獻(xiàn)的應(yīng)當(dāng)是申農(nóng)(C.E.Shannon)。 控制論創(chuàng)始人維納說“信息不是物質(zhì)”，哲學(xué)家說信息與物質(zhì)的關(guān)系是大問題。這些觀點(diǎn)妨礙信息論進(jìn)入物理、化學(xué)、生物、社會等這些物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)地。某些唯物論者曾經(jīng)為信息論扣上了“唯心論、偽科學(xué)”的帽子。信息論在科學(xué)版圖和哲學(xué)版圖中究竟如何定位在今天并沒有很好地解決。 20世紀(jì)中期隨著原子彈(核能)的出現(xiàn)，物理學(xué)成為最榮耀的科學(xué)學(xué)科。在隨后的50年里晶體管、人造衛(wèi)星、集成電路、電腦的飛躍發(fā)展無不與物理學(xué)知識的應(yīng)用有關(guān)。 但是我們也驚奇第發(fā)現(xiàn)這些新技術(shù)都是為提高信息的處理能力服務(wù)。光榮的物理學(xué)忙了半個世紀(jì)，終于發(fā)現(xiàn)自己僅是給信息科學(xué)當(dāng)仆人。這是物理學(xué)的喜劇還是悲劇?