科学、数学、工程集于一身的全才！(2)

虽然这是一种传播理论，但它也是一种关于信息如何产生和传递的理论——信息论。因此，香农现在被称为“信息论之父”。

他的定理得出了一些违反直觉的结论。假设你在一个嘈杂的地方说话。确保您的消息通过的最佳方法是什么？也许它一遍又一遍地重复？这可能是大多数人的本能，但事实证明，这样做效率不高。当然，重复次数越多，通信就越可靠，但这是以牺牲速度换取可靠性的代价。香农告诉我们，我们可以做得比这更好。重复消息是使用代码传输消息的示例。使用不同的、更复杂的代码可以在保持一定可靠性的情况下进行更快的通信——一直到速度限制C。

Shannon 站在一盒电子元件前。香农也有顽皮的一面，他经常把这方面带到他的工作中。这是香农和他为一只名叫忒修斯的电子老鼠建造的迷宫的照片

香农理论的另一个出人意料的结论是，无论信息的性质如何，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，在传输之前，都必须将其编码成比特效率最高。因此，例如在无线电系统中，即使初始声音和在空气中传播的电磁信号是模拟波形，根据香农定理，最好将声波数字化为比特，然后将这些比特映射为电磁波。波浪。这一令人惊讶的结果是现代数字信息时代的基石，比特已成为信息的“通用货币”。

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跨界天才

香农的传播理论是如此自然，以至于他似乎发现了而不是发明了宇宙信息传播的规律。他的理论与自然物理定律一样基础。从这个意义上说，他是一名科学家。

香农发明了新的数学来描述交流定律。他首先引入的概念，例如概率模型的熵率，已被广泛应用于数学分支的广泛研究，例如遍历理论（研究动态系统的长期行为）。从这个意义上说，香农是一位数学家。

但最重要的是，Shannon 是一名工程师。他的理论受到实际工程问题的启发。尽管这些理论在当时对工程师来说意义深远且难以理解，但它们现在已成为所有现代（光学、水下甚至星际）通信系统的基本标准框架。就我个人而言，我有幸参与了一项将香农理论应用于无线通信的全球业务，并在多代标准中将通信速度提高了两个数量级。确实，目前的5G标准使用的不是一个而是两个实用的代码，这两个代码都达到了香农的速度限制。

克劳德·香农正在看土星的照片

香农在 70 多年前为这一切奠定了基础。他是如何做到的？ 通过坚持关注问题的基本特征，忽略所有其他方面。 他的沟通模式的简单性就是这种风格的一个很好的例子。他还知道要专注于可能的事情，而不是立即可行的事情。

香农制造的黄色遥控巴士。尽管香农已于 2001 年去世，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（例如这辆遥控巴士）中

Shannon 的工作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通常是修剪知识树，而不是开发它。我当时无法理解这句话。我一直认为研究人员应该追求的是添加自己的分支。后来，我有机会将这种哲学应用到我的工作中，并开始理解它。

当香农开始学习通信时，工程师们已经掌握了很多技术。正是他的工作统一了所有技术，并将这些知识的分支修剪成一棵合乎逻辑、一致且可爱的树，为几代科学家、数学家和工程师结出了无数果实。

文章来源：《水科学与工程技术》 网址: http://www.skxygcjs.cn/zonghexinwen/2021/0707/1116.html