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克劳德·香农的父亲老克劳德·艾尔伍德·香农,1862年出生于美国新泽西州,他曾做过家具推销员、丧葬承办人和遗嘱检验法官。克劳德的母亲玛贝尔·沃尔夫是一位德国移民的女儿,她曾做过教师和校长。1909年,他们的婚礼公告成为盖洛德的头条新闻。这验证了这座城有多么小,也验证了香农夫妇在这一社群里的活跃角色
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到了克劳德·香农在密歇根大学拍下注册照片的时候,他已经成为一名娴熟的发明家。他的发明包括简易升降机、后院小推车和通过带刺铁丝网传递加密消息的电报系统
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香农似乎遗传了他的爷爷戴维·香农的才华,他骄傲地持有美国第407130号专利,对洗衣机进行了一系列改进。这个男孩继承了爷爷在机械方面的天赋,对于他来说,家里出了这样一名拥有专利的发明家是一件值得炫耀的事情
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在香农入学之前,密歇根大学工程学院经历了巨大的发展。在学院的一次公开展览上,学生们“震惊了访客,他们使用20000转/分钟的纸张切割木材,通过液态气体冷冻鲜花,还展示了只用两根细线支撑的瓶子,水流从中缓缓流出——这是罕有人能够解决的难题”。密歇根大学的工程建筑可以满足重工业的要求,正如这间工厂……
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……以及这个船舶池,学生们在这里测试模型船的流体动力
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1934年春,克劳德·香农于17岁的时候,在《美国数学月刊》第191页上发表了第一篇学术作品。香农解出了一道数学难题。他阅读这类期刊的行为本身,揭示了他对学术事务非同寻常的关注,而他的解题方法被选中也表明他不是一个普通的人才
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麻省理工学院的校园是香农初次作为工程师成名的地方,它的设计是建筑师们相互妥协的产物,建筑上方的圆顶秉承了“效率的原则,避免师生做无用功,它相当于最好的工业作品”。它半是庙宇,半是工厂
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在麻省理工学院,香农加入了一个小组。这个小组旨在使得微分分析仪成为通用机械计算机,助力解决计算电力传输、电话网络等工程难题或宇宙射线和亚原子微粒等高等物理难题。这个项目追随了威廉·汤姆森的步伐,他是一名留着独特胡子的物理学家,被尊称为凯尔文爵士。他在1876年建造了早期的机械计算机
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在麻省理工学院,香农在业余时间选修了飞行课。这门课的执教教授强烈建议麻省理工学院的校长禁止他继续上课,他认为香农是一个不可多得的人才,不应为可能发生的飞机事故而冒险。校长则拒绝了他的建议:“我怀疑以他智力超群为由,禁止这位年轻人参加飞行课或者武断地剥夺他的机会是明智的。”
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微分分析仪是如房间般大小的“大脑”,为了解决问题会日夜不停地运转。“这个由轴、齿轮、线路、滚轮组成的家伙十分可怕,但它确实有效。”
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在绝大多数情况下,范内瓦·布什都是20世纪中期美国最有权力的科学家。他在麻省理工学院主持微分分析仪,为总统提供咨询服务,在“二战”期间领导美国的科学家。《科利尔》杂志将他称为“会决定战争胜利或失败的男人”;《时代周刊》将他称作“物理将军”。而且,这些成就中尤其有这么一条:他成为克劳德·香农的第一位导师,也是对他影响最大的导师
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1939年夏,香农来到了冷泉港,抵达了美国最顶尖的基因实验室,这也是美国最大的科学羞耻之一——优生学记录室。它收藏了大量基因数据,基于此,香农完成了他的理论基因学论文
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香农拿到奖学金前往负有盛名的普林斯顿高等研究院,但这次经历并不令人愉快。这里见证了他第一段婚姻的失败,以及他对愈演愈烈的第二次世界大战的恐惧;在这里他还与阿尔伯特·爱因斯坦有过几次接触
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这里是1936年的贝尔实验室综合楼,照片上的视角是从曼哈顿西村的华盛顿街看过去的景象。香农的一名同事回忆道:“大家在贝尔实验室做得非常好,他们做的事在其他人看来根本不可能。”当贝尔实验室的办公场所还在下曼哈顿区(靠近当今的高线公园)的时候,香农签下了这里的全职工作
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克劳德·香农和他的同事戴维·哈格尔巴格一同在贝尔实验室工作。另一名同事回忆起那段时光:“在这里,我可以任意获取全世界电气工程领域的信息。我所需要的就是拿起电话或者去询问某人,然后便能得到答案。”
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桑顿·弗赖伊成立了实验室的数学组,并将香农派到这里。他有一次说,“数学家们都是怪人,这是事实,所以遇到任何足够奇怪而你又不知道如何沟通的人,你就说,‘这家伙是个数学家,把他交给弗赖伊吧’。”
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香农和约翰·皮尔斯(如图)同巴尼·奥利弗一起组成了实验室的天才三人组。一位同辈开玩笑道:“他们三个人的智商高到令人难以忍受的程度。”
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在曼哈顿,香农是一名单身汉(在第一段婚姻终结之后),他有一间位于格林尼治村的小公寓和一份要求颇高的工作。他保留了一些时间以满足自己古怪的爱好,包括用力弹琴,以及欣赏纽约爵士乐
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对抗纳粹德国一定程度上是一场“科学战争”,香农在这方面的贡献包括研究密码学、防空火力控制和“绿色大黄蜂”系统(如图),后者是迄今为止最具野心的语言加扰系
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对香农的信息论研究影响最大的是拉尔夫·哈特利。他1927年关于“信息传递”的论文是当时最接近掌握信息本质的方法,解释了科学家是怎样从物理的角度而非心理的角度思索这一问题的
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在《通信的数学理论》之前,长达一个世纪的常识与反复进行的工程试验,都认为通信必然会伴有噪声——这是物理世界要求我们付出的代价。然而香农证明了信道噪声是可以被克服的,由A点发出的信息“总是可以”,而不仅仅是“经常能够”在B点被完全接收。他向工程师提供了使信息数字化并将其可靠发送(或者,准确地说,可能伴有少量随机误差)的概念工具,直到香农证实噪声可控之前,该结论一直被当作不可能实现的乌托邦
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1948年之后,香农被媒体赞誉为科学名人。他接受电视采访,被国家出版物报道,并被授予一些荣誉学位
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1948年,克劳德·香农认识了贝蒂·摩尔,她是贝尔实验室的一名工作人员,他鼓起勇气邀请她共进晚餐。之后他们又有了第二顿、第三顿,直到他们每天都在一起吃晚餐
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克劳德·香农和贝蒂·摩尔的关系发展得非常迅速:他们相识于1948年秋,而到了1949年年初,克劳德便求婚了。根据贝蒂的回忆,求婚是以“不太正式”的方式进行的。她不仅有幽默感,而且同他一样热爱数学,这奠定了他们伙伴关系的基础,直到克劳德生命的终结
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贝蒂为克劳德购买了他的第一辆独轮车,这开启了他与这种机器一辈子的不解之缘。他为自己亲手打造了各种量身定制的独轮车,并在贝尔实验室狭窄的甬道里骑车。这使得访客们对他的灵活性印象深刻
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即使成了科学名人,香农也仍然是一名发明家。他最著名的发明“忒修斯”是一只能够自动穿越迷宫并“记住”金属乳酪位置的人工老鼠。(倘若乳酪被拿走了,“忒修斯”就只会漫无目的地走来走去。一名科学家说:“这一切都太人性化了。”)
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贝尔实验室墨累山园区——“设想与设计未来的地方,这里的未来指的是我们所谓的现在。”
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香农建造了世界上最早的弈棋机。它在1949年完工,香农的机器只能控制六枚棋子,聚焦于棋局中的走位。它使用了超过150个继电器计算走棋,它的处理能力使得机器能够在10~15秒做出决定
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“我是机器,你也是机器,我们都会思考,不是吗?”
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香农为人工智能设定了四个目标:到2001年,创造出打败世界冠军的象棋程序;写出被《纽约客》认可的诗文的诗歌程序;写出能够证明难以捉摸的黎曼假设的数学程序;以及“最重要的”,设计出收益超过50%的选股软件。他半开玩笑地说,“这些目标可能意味着逐步淘汰愚蠢的、熵增加的、好战的人类,转而支持更加合乎逻辑的、节约能源的、友善的物种,即计算机。”
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诺伯特·维纳(图片中间,右侧为香农,左侧为麻省理工学院校长朱利叶斯·斯特拉顿)曾是一名神童,“控制论”的提出者,也是唯一可能挑战香农“信息论之父”地位的人
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香农在马萨诸塞州温彻斯特买下了一幢房子,是一处位于麻省理工学院以北8千米的近郊住宅区。这幢房子建于1858年,是为天才发明家托马斯·杰斐逊的曾孙女艾伦·德怀特修建的。它占地约48.6平方千米,受蒙蒂塞洛启发而设计
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在一次前往俄罗斯的旅程中,香农想要与苏联国际象棋冠军、计算机工程师米哈伊尔·鲍特维尼克下一场友谊赛。鲍特维尼克并没有给予足够的重视,直至香农在对弈中吃掉了他的马和兵。在走了42步之后,香农推倒了他的王,认输了。但能与鲍特维尼克对弈几十步,仍然为香农赢得了值得终生吹嘘的资本,因为前者一直被认为是最具天赋的棋手之一
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1957年,香农回到麻省理工学院做教授。然而,他的研究生名额并未招满,“你必须有足够的自信,才能请求像香农这样的人做你的导师”
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1967年2月6日,林登·B.约翰逊总统向克劳德·香农颁发了美国国家科学奖奖章,以表彰他“对通信和信息处理的数学理论的杰出贡献”
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早期,香农在麻省理工学院的讲座场场爆满,但这些都比不过他做的关于股票市场的报告,这场在学校里最大的报告厅内举办的讲座挤满了听众
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在美国马萨诸塞州,香农教授留起了胡子,继续杂耍事业。他也完全沉浸在自己发明创造的兴趣爱好里,在自己家颇具规模的工作坊里设计出许多自己最著名的发明
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世界上第一台可穿戴计算机是由香农和爱德华·索普开发的,可用来计算轮盘赌一类的东西。他们佩戴着它,在拉斯维加斯的赌场里成功了几次,却最终放弃了这个项目,因为他们惧怕卷入与黑手党的麻烦之中
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香农使用建造者套件模仿W.C.菲尔兹打造了这个机器人,它可以抛接三个球。球从钢鼓上弹起,机器人以摇摆的动作挥舞桨臂。“每次手臂摆下来它都能接住球,而当手臂摆上去它又会抛出球。”
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香农自己既是一名技艺高超的杂耍者,也是第一位将杂耍数学写成论文的作者。他写道,他的读者应当“尽量不要忘记杂耍的诗歌、喜剧和音乐……我听起来是不是很自以为是?”
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香农在生命中的最后几年,仍旧保持着骑独轮车的爱好
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香农终其一生都在追求满足自己的好奇心,认真地做游戏:他是罕见的科学天才,像满足于探索数字电路一样,满足于制作杂耍机器人和喷射小号
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香农为任何吸引他注意力的奇特事物而感到高兴。他会发现自己迷失在一个复杂的工程学难题之中。很快,他又被象棋问题吸引了注意力。他将枯燥的技术性科学转变为大量富有魅力的谜题,而解决谜题的方法是成年人的游戏之道
芸芸众生中,天才当属最幸运者,因为他们必须要做的事情恰好是自己最想做的事情。即使在有生之年,他们的超凡才能未得到世人的认可,他们也总能获得相应的回报。他们确信自己的工作颇具价值,并且能够经得起时间的考验。如果天才确实能够升入天国,那么天国里天才的人数想必最少,因为他们早已拥有属于自己的回报,无须再由天国来施以奖赏了。
——W.H.奥登