克劳德·香农：科学、数学、工程集于一身的全才( 二 ) _小知识

最后，他证明了对于发出的信息受到噪声干扰的情况，只有当H < C时，通信才是可靠的。信息就像水一样，流量小于管道容量时，才可安全流过。
虽然这是一种通信理论，但同时也是一种有关信息如何产生和传递的理论——信息论。因此，现在香农被称作“信息论之父” 。
他的定理得出了一些与直觉相反的结论。假设您在嘈杂的地方讲话。确保您的消息通过的最佳方法是什么？也许是一遍又一遍地重复？这可能是大多数人的本能，但事实证明这样做效率并不高。当然，重复的次数越多，沟通越可靠，但这是牺牲速度来换取可靠性。香农告诉我们，我们可以做得远远比这更好。重复消息是使用代码传输消息的一个例子，而使用不同的、更复杂的代码，可以在保持一定可靠性的同时，更快速地通信——一直到速度极限C 。

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香农站在一箱电子元件前香农也有爱玩的一面，他经常将这一面带到他的工作中。这是香农和他为一只名为特修斯的电子老鼠建造的迷宫的合影
香农理论的另一个出乎意料的结论是，无论信息的性质是什么，无论是莎士比亚十四行诗，贝多芬第五交响曲的录音还是黑泽明的电影，在进行传输之前，将其编码为比特一定是最有效率的。因此，例如在无线电系统中，即使初始的声音和在空中传播的电磁信号都是模拟波形，基于香农定理，最好也要先将声波数字化为比特，然后再将这些比特映射为电磁波。这一令人惊讶的结果是现代数字信息时代的基石，在这个时代，比特已成为信息的“通用货币” 。
04 跨界的天才
香农的通信理论是如此自然，他似乎是发现了，而不是发明了宇宙的信息传播定律。他的理论与大自然的物理定律一样基础。从这个意义上说，他是一位科学家。
香农发明了新的数学来描述通信定律。他首次引入的概念，例如概率模型的熵率，已经应用到广泛的数学分支的研究中，例如遍历理论（ergodic theory）（动力学系统的长期行为的研究）。从这个意义上说，香农是一个数学家。
但最重要的是，香农是一名工程师。他的理论是受到了实际工程问题的启发。尽管对当时的工程师来说，这些理论深奥难懂，但现已成为了所有现代（光学，水下，甚至星际）通信系统的基础标准框架。就个人而言，我很幸运地参与了一个全球范围的，将香农的理论应用和扩展到无线通信的事业，在多代标准中将通信速度提高了两个数量级。确实，当前推出的5G标准使用的不是一种而是两种实用的代码，它们都达到了香农的速度极限。

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克劳德·香农在看一张土星照片
香农在70多年前就为所有这一切奠定了基础。他是怎么做到的？通过锲而不舍地专注于问题的基本特征，而忽略所有其他方面。他的交流模型的简单性就是这种风格的很好例证。他还知道要专注于可能的事情，而不是立即可行的事情。

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香农制作的一辆黄色的遥控巴士。尽管香农在2001年去世了，但他的遗产仍然存在于构成我们现代世界的技术和他创造的设备（如这种遥控巴士）中
香农的作品说明了顶级科学的真正作用。当我开始读研究生时，我的导师告诉我，最好的工作往往是在修剪知识树，而不是发展知识树。那时候我无法理解这句话。我一直认为，研究人员应当追求的是添加自己的树枝。后来我有机会在自己的工作中运用了这种哲学，我才开始理解。
当香农开始研究传播时，工程师已经掌握了大量技术。正是他的工作将所有技术统一起来，将这些知识的枝条修剪成了一棵富有逻辑、一以贯之的、可爱的树，这棵树为几代科学家，数学家和工程师结出了累累硕果。