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都靠这位天才科学家20岁时的论文,你才能用手机

本日我们来聊一聊一位数学大年夜神。

不知道同伙们用同伙圈分享假日生活,煲各类剧的时刻,有没有想过这些翰墨、图片、声音都是怎么跑到你手机里去的?这个信息期间有没有一个泉源呢?

有的,这统统都和一个巨大年夜数学家有关。几天前还刚好是这位大年夜佬的生日(4月30日)。

他便是法度榜样员祖师爷、通讯工程开山怪、人工智能舅老爷、杂耍届资深博士、信息学创世神,克劳德 · 艾尔伍德 · 喷鼻农。

不知道他的人必然在吐槽小编吹法螺,但知道的同伙预计已经开始收拾仪容给他磕头了。

终究这只是喷鼻农头衔的一部分,作为信息学创始者,这个信息期间的统统科技,远到5G AI 大年夜数据,近到电脑手机小片子,有一个算一个,都离不开他的理论。

有人这样形容喷鼻农:“ 作为信息学的创世神,在创世之日就发布了这个学科的终点 ” 。后来者一遍遍努力地证实他是对的,然后高喊祖师爷牛逼。

本日小编就带大年夜家品品这个能够和牛顿、爱因斯坦比肩的传奇科学家。

1916 年 4 月 30 日,喷鼻农诞生在美国密歇根州的小城,盖洛德。

比起传奇的平生,他的童年有点通俗。除了爱摆弄机器,可能就剩下帅了。。。

他的父亲是个醉心交际的人,没什么光阴照应喷鼻农。以是小喷鼻农就可以自由地和小伙伴到处找大年夜人不要的机器材料。

靠着这些材料,小喷鼻农在邻居家的谷仓搭了一台升降机,还把邻居家小女孩骗来体验他的佳构。

但纵然 70 年后,长大年夜的小女孩都没和人说过他的坏话。大概这便是帅比的特权吧。。。

照这样成长喷鼻农可能成为一个夷易近间发现家,但好在他还有个姐姐。

作为小城最漂亮的女孩,他姐姐没事就陪他解数学谜题,小喷鼻农自然对数学孕育发生了浓厚兴趣,当「 垃圾佬 」动机也往边捎了几年。

小编似乎找到自己数学不太好的缘故原由了。。。

但等喷鼻农上了大年夜学,再没人能阻拦他对机器的憧憬了,他同时选了工程学和数学两个专业。

那时专业分的没现在细,数学和工程学更是有些针尖对麦芒。。。

数学以抽象为美,工程系则因此利用为条件,两方谁也看不起谁。

这让喷鼻农在 20 岁时成了另类的双修选手,并前往麻省理工大年夜学跟随范内瓦·布什攻读电子工程学硕士。

布什这个老哥比喷鼻农还狠,他有六个学位。在他的向导下,喷鼻农徐徐成为了后来那个一人创始一个学科的神。

参加过一战的布什此时正奉命为轰炸机瞄准器和火力节制系统研发更先辈的谋略机。

比起现在能运行各类法度榜样的谋略机,那时的谋略机便是个弟弟,不仅算的慢,而且只能谋略特定问题。

像布什发现的这台微分阐发机已经算的上当时的最强算力了,但这台重达 100 多吨的大年夜家伙,算一个微分方程就得嘎吱嘎吱跑上好几天。

那时的谋略发生在眼皮底下:电力驱动齿轮、轴等机器迁移转变,部件的位置便是运算的结果。

这就导致用起来很麻烦。

举个例子,假如小编想算一个新方程,就得把机器部分全拆开,给齿轮上油,做保养,再按比例组装到正确位置,每每建立方程就得好几天。。。

这苦差事自然是资历最浅的喷鼻农来做。

虽说能摸到时下最强谋略装配很爽,但每天做这重复劳动也不是法子。于是喷鼻农开始琢磨怎么解放自己。

微分阐发机全貌▼

很快他发明,阐发机算的慢都怪机器拖后腿,如果全交给电路算,那速率不就快了?

虽然现在中门生都知道电路里的电平变更可以实现逻辑运算,但这时根本没有人想到电路能算一道数学题。

工程师不会把数学钻研很深,大年夜数学家也不会思虑不优雅的机器,这事就成了逝世结。

但这对工数双修的喷鼻农根本不是事,他取出大年夜学学过的布尔代数,用电路的开、关表示二进制的 0 和 1 ,设计了一种不用拆卸保养的电路数字谋略机。

谋略机靠电路中的上下电平变更就能分腕表示 0 和 1 ▼

1937 年,喷鼻农把设法主见完善成了论文,《继电器和开关电路的符号阐发》( “ A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits ” )。

才 21 岁的喷鼻农,给全天下工程师上了堂电路设计课,“ 诺,今后设计电路用我的方程就好了。 “

这是电气工程师们第一次有公式当措施,你品,你细品。

直到现在,这篇文章照样有史以来最紧张的硕士论文,没有之一。。。

布什也留意到了这个低调做人,嚣张服务的天才小伙,开始故意识地熬炼喷鼻农。

为了让喷鼻农的数学继承进步,他还拉下老脸去求近邻数学系让喷鼻农攻读博士学位。

以致喷鼻农的博士论文要钻研遗传学,他都没否决,还找关系让喷鼻农打仗国家机密级的资料。

忘了说了,布什也被叫做物理将军,是广岛原枪弹背后的汉子▼

喷鼻农也给力,他的博士论文直接搞出了领先当时 10 年的成果。要知道之前他连遗传学的书都没摸过,全靠一年的进修与资料。

不过,喷鼻农也是以掉去了心爱的飞行课,校长亲身以 “ 天才 “ 为来由禁止喷鼻农进入驾驶舱。

这也导致喷鼻农一卒业就从麻省理工开溜了,几经辗转来到贝尔实验室。

科学圣地 - 贝尔实验室▼

便是那个发现了电话、晶体管、 c 说话、 unix 等一系列技巧的贝尔实验室。假如上世纪什么厉害发现你不知道滥觞,直接丢给贝尔实验室,八成没错。

可就算在这,喷鼻农照样碾压级其余,无意偶尔候同事不能跟上他的思路。喷鼻农只好一小我做钻研。

喷鼻农在贝尔实验室依然职位地方很高▼

由于少了其他人介入,他的钻研一不小心太超前了。。。

1947 年,喷鼻农颁发了《 一个通信的数学理论 》( A Mathematical Theory of Communication ,信息论 ),创始了信息学。

这篇文章厉害到颁发没不久,直接启迪两个其他领域的大年夜佬找到新偏向。。。

同时它照样人类历史上被引用最多的论文▼

信息论虽然难,但着实便是两件事,什么是信息?怎么传输信息?

之前大年夜家都觉得信息的核心是内容。喷鼻农却说,你们都错了。

数学的思维让他把信息抽象成结果:信息,便是不确定性的削减。

“ 以前可知却弗成控,未来可控却弗成知 ”▼

举个例子,“ 小编很帅 ”这句话,是不是信息呢?

这得看这句话有没有让你对一件事的不确定削减了。

假如是熟识小编的同伙,这句话就在讲一件大年夜家早就知道的事,没有减少任何不确定性。

但假如是不知道这件事的同伙,听到这句话,就会恍然大年夜悟,稀罕的常识增添了!这时刻这句话便是信息了。

再举个例子,一副扑克 52 张,取一张做底牌,最多猜 51 次就能猜到精确谜底了。

每猜错一次,没被猜过的牌就变少了,这便是喷鼻农说的不确定性在削减。

当然要是猜对了,不确定就直接归零了。。。

在这个历程中,每次猜牌的对和错,都是信息。

对和错,是与非,都是二选一。

说白了便是喷鼻农十年前就办理的 0 和 1 问题。

每个 0 和 1 就代表了一个确定的信息,称为 1 bit 。把一个问题分成无数个长短题,那翰墨、图片、声音,都能用开关状态表达。

当然要用数学去考量信息,那总得把信息量化吧。

于是喷鼻农定义了一个「 信息熵 」,信息熵越大年夜,信息的不确定性就越高。

经由过程度量不确定程度,从侧面把信息量化了。

信息熵公式▼

比如祖师爷自己就算了下,每个英语单词的信息熵只有 2.62,远低于汉字的 9.6。比犹如一个汉字,都能给出好几种解释。

这也便是为什么英语交流的不确定性就比中文要小。

我们老是爱好把紧张的工作重复三遍,由于总担心别人会误解自己的意思。那时刻大年夜家也感觉信息根本没法子做到无损传输。

喷鼻农用这个公式证清楚明了,在必然前提下,不仅信息能无损传输,还能在不丧掉信息量的条件下变着办法压缩着传输。。。连压缩的效率都直接给定好。

于是喷鼻农成了法度榜样员的祖师爷。。。

这篇文章不仅影响了谋略机,喷鼻农还用它教人们怎么玩通讯技巧。

本日我们用的宽带、 手机旌旗灯号,都是根据他的理论钻研的。。。

举个例子,大年夜家都知道 5G 的下载速率很快,可他在 70 多年前就已经把 5G 的下载速率给定好了。

C 是信道容量,即无损传输的最大年夜速度▼

别说 5G,不管今后成长什么通讯技巧,都可以经由过程这个公式去谋略速率。

这篇文章以致影响了文科领域,传播学还把从这篇文章衍生出的「 喷鼻农 - 韦弗定律 」奉为钻研传播路径的经典。

一条新闻从发出到呈现在你屏幕上的历程,都被安排的明明白白的。

这篇文章在第二年直接改了名:《 The mathematical theory of communication 》(信息论),一字之差,便是学者和宗师的差别。

那颁发信息论今后,喷鼻农干嘛去了?

他做了只机器老鼠,这个老鼠会经由过程赓续进修自立走迷宫。。。

机械进修实锤了。

喷鼻农还做了一台下棋机械人,每天抓同事给机械人当陪练。

。。。

对,借着对这俩小玩意的思虑,他成了达特茅斯会议的提议人,催生了人工智能革命。。。

喷鼻农就像是个外挂,遇题解题遇事平事。

什么事对他都像 1+1 一样简单,还能顺手整出套措施,奉拜别人碰到这事该怎么办。

直到暮年,喷鼻农终于碰到了自己的平生之敌 - 杂耍。

这个帅老头居然道貌岸然地写篇教人科学地杂耍的论文《杂耍的科学范畴》( Scientific Aspects of Juggling )

大概这是第一次有人这么严肃的去做杂耍这件不严肃的事吧。。。

以致他还做了台杂耍机械人,就由于他的手太小了,没法同时玩五个球。。。

虽然办理了无数难题,但传奇总会落幕,喷鼻农在 2001 年因阿兹海默症去世。

这时的人们以为吃透了信息论,徐徐让 bit 进入通俗人生活。可数字天下越完善,我们就更加明。这些年信息领域的所有进步,着实早都写在 1947 年的信息论里,我们只是在赓续地为祖师爷的牛逼做注脚而已。。。

他用聪明洞悉了未来,然后奉告了人类偏向。

滥觞:差评

编辑:Dannis

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