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从前这样有一位不相信神存在的人。 因为他很牛逼，而且更像个“神”。 在学校工作的时候，从不考虑这个问题有无实际价值，只考虑这个问题好不好玩； 从不考虑问题有无学术价值，只考虑这个问题好不好玩。 给学生上课的时候，不考虑学生能否毕业，只考虑课题好不好玩。但他提供问题的思考的角度和深度，是一般常人根本无法企及的。 在公司上班的时候，他从不考虑做的事情对公司有无贡献，只考虑这个问题好不好玩。 在他开创了一个领域之后，“搞腻歪”就主动退出该领域，原因是剩下的问题不如以前好玩。 在功成名就之后，从不考虑以他的身份和地位应该做什么样的事情， 只考虑这件事情好不好玩。 他不追求名誉，不追求地位，不追求权力，即使唾手可得。有主动掉在他身上的，他也不会完全拒绝。他也不追求财富，但投资市场实在太好玩，所以研究过，并获得了经济自由。 他有幸遇到了过去几百年人类最聪明的一批头脑，但因为性格内向，也和他们没有什么深入的合作。 他爱过，却不曾恨过。 他不曾刻意追求任何事情，却不放过任何一个感兴趣的事情。 他也如希腊神话英雄般，躲不过命运的绳索。人类历史上最聪明之一的头脑在晚年被剥夺了思考的权力。当智慧，思维和意识消退之后，剩下的他仍然热情，诚恳待人。 他就是，Claude Elwood Shannon ，工程信息和数学界是一位响当当的人物。 要了解，这样一位比肩爱因斯坦，神似特斯拉，赛过牛顿，擅长杂耍、独轮单车、下国际象棋，专业级的选股人、业余诗人，开飞机，玩爵士单簧管，登上过 Vogue 杂志“斜杠玩家”。 还得从年轻的时候说起，因为他年轻的时候，不仅帅出了一片天，还玩出了一片。 1916年4月30日，在晴空万里没有任何异样的情况下，香农在密歇根州的Petoskey出生了，传说他和灯泡发明家爱迪生是远房亲戚。当然，爱迪生好像并木有谈及过，有这么个天才亲戚，当然就凭他挤兑特斯拉的行为，咱也不敢问。 在当时那个年代，香农出生的小镇，也就3000个人民群众，当然把他们一家老小也算上了，香农他爸是镇里的法官，他妈是中学的校长。法律和教育为主的家庭氛围里，出生的人，按一般常理思维多数比较呆板和严谨，但是香农并没有任何父母的影响。 香农，从小学习不算拔尖，喜欢捣鼓机器，研究各种机械发明。这种爱好，当然是从小受了他爷爷的影响，他爷爷是农场主，但是十分喜欢搞发明，是一个兼职的蒸汽朋克，发明过洗衣机和许多农用机械。 这种一老一小和瑞克和莫蒂的故事十分类似。 就这样， 鼓捣着机器，研究着发明，他捣鼓出了升降机，模型飞机，电动船，还有自制电报机。 香农的人生轨迹看上去有点四平八稳，貌似没啥奇迹。在密歇根大学念完本科，然后到麻省理工念研究生。但在每个阶段，他都能同时获得两个学位，一个数学，一个工程学。“同时”，在学霸的人生里简直易如反掌。 毕业之后，正是二战期间，香农找了份喜欢的工作就加入了贝尔实验室，研究火力控制系统和密码学。在那，他认识了当时是数值分析员的玛丽（Mary Elizabeth Betty Moore），后来成了他的妻子，以及，计算机之父阿兰图灵。 他们当时都在各自研究自己的专题，图灵研究如何破解德国的密码，香农研究如何对华盛顿到伦敦的通信线路进行加密。他们各自的项目都是绝密的，所以大家都不知道对方在搞啥名堂。 人工智能的起点 图灵测试 不过一次贝尔实验室餐厅的午餐将他们拉到了一起，他们都相信机器可以被赋予思考的力量。双方的讨论会很激烈，香农提议将有“文化的东西”灌入电子的大脑中，图灵则说“不，我对建造一颗强大的大脑不感兴趣，我只想要一颗普通的大脑。”要知道，那时他们的讨论完全是基于数学和逻辑的，1943年还没人知道计算机是个什么鬼！ 知识点： 电子数字积分计算机 Electronic Numerical Integrator And Compute 1946 年诞生。 据了解，香农的办公室经常大门紧闭，但他的同事们并不认为他难以相处，因为他们知道香农非常注重自己的隐私和安静思考的时间。 香农的一位同事说：“你可以敲开他的门，他也会回应你的话，但除此以外，他只会跟自己说话”。 另一方面，如果有同事带着新的想法或问题来拜访香农的话，香农通常会与对方进行几个小时的高效对话，并作出正确的决定。 在数学工作中，香农可以直接抓住问题的核心并把细节放在后面考虑。他曾解释道：“我觉得自己更喜欢具象化而不是符号化。我会试图先感受问题本身，然后再谈方程式”。这就好像是先看到了答案，再来解释为什么这个是正确的。（想象一下你现在有500W这是结果，你能倒推这500W具体怎么来的吗？想的明白，想的科学合法，可操作，那么你也很牛逼） 香农的学生 Bob Gallager 回忆道：“他有一种神奇的洞察力，仿佛能看穿事物本身。他会说‘ Something like this should be true ’，而且往往事后证明他是对的。如果你没有超凡的直觉，你不可能凭空开辟出一片全新的领域。” 不过这偶尔也会给香农带来麻烦 —— 学术界的数学家们有时会指责他工作不够严谨。但他们的批评通常是错误的。数学家 Solomon Golomb 说：“事实上香农对于真相的直觉几乎从未失败过。”即使细节还需要完善，但结论几乎总是正确的。 在科学史上，香农是足以和牛顿、爱因斯坦相提并论的天才人物。 而且，按照有些美国学者的说法，爱因斯坦开创了相对论，却没有把我们带入相对论的时代。而香农开创了信息论，并且把人类带入了信息时代，所以，香农的影响比爱因斯坦更大。 虽说这个说法看上去有点夸张，但是，如果你能用今天的思维想清楚21世纪，你最不能离开的两个东西：电脑和互联网。你就能明白，这个斜杠玩家，在这个领域里做出了多么卓越的贡献。 要知道在计算机诞生的早期，它的功能局限于数学运算，就是台运算工具。那么，谁让它变成了无所不能的多面手呢？正是香农。 香农干了啥呢？ 他写了篇论文，找到了用机器模拟人类思考的正确方法。请作为读者你，深度思考一下这个问题，是不是有点像人工智能初期？这个非常关键。 我们来梳理一下这个过程： 首先，把你的思考整理成逻辑判断，然后依据一种叫作布尔代数的理论，这个理论比较复杂，我们就不详细解释了。 依据这个理论，我们就可以把逻辑判断变成由1和0构成的数学运算，判断为真就用1来表示，判断为假就用0来表示。这个时候，香农告诉你，可以用电路开关的两种状态，也就是通电和断开，来表示1和0，通电表示1，断开表示0。这样就可以用电路来模拟你的逻辑判断和思考过程。 这意味着什么呢？ 意味着秦始皇建国那会嫌麻烦，“统一”一下度量衡，而香农嫌麻烦，嫌累，那我就发明个公式定理吧。其实，本质上不能说发明，是他第一个窥探到了这个宇宙间信息传递的编码公式。 这也意味着人类可以设计出一台机器，用电路开关来进行判断和思考，帮助人类解决各种问题。问题变复杂了怎么办？只需要增加电路里的开关数量就可以了。这就是现代计算机帮人类解决各种问题的基本原理。我靠，这么简单吗？ 香农不是计算机的发明者，但他这篇天才的论文，让计算机从简单的运算工具，变成了无所不能的电脑，奠定了现代计算机的发展方向。 随着技术的不断深入发展，计算机电路里的各种开关原件，从电子管进化成了如今广泛使用的晶体管，开关的数量也越来越多，越来越密集。 像目前最先进的手机处理器，只有你的手指甲大小，却容纳了几十亿个晶体管，相当于几十亿个开关，能够完成各种复杂的任务；但它们万变不离其宗，仍然离不开香农在这篇论文中描述的基本原理。 特别神奇的是，这篇对计算机和信息时代如此重要的论文，竟然是香农在麻省理工念电子工程的硕士毕业论文。难怪，有科学家会说，这是历史上最牛的硕士论文。 写下这篇神作的香农，当年也只有22岁而已..... 我们凡人22岁的时候，在干嘛呢.. 当你认为，香农是不是要在这个领域，继续发展的时候，他转头开始玩“信息”了,No problem 学霸的跨界，和平常人走路一样easy. 写完那篇硕士论文十年之后，香农在贝尔实验室写了另外一篇神作《通信的数学原理》，正是这篇“20世纪最重要的硕士论文”，标志着信息论的诞生，直接炸出了一个新的学科：信息学：这个世界所有的信息都可以用0和1来表示，香农带领人类从工业时代进入了信息时代。 说实话，放眼全世界，上帝无非最痛恨的那几个人，莱布尼茨，笛卡尔，伽利略，哥白尼，牛顿，爱因斯坦，特斯拉，图灵、只有香农，让这个上帝又爱又恨... 他发现了信息的本质，找到了度量信息的方式，提高信息传输质量的方法。没错，是他发明的公式，让我们能从1G、2G、3G、4G走了今天5G。 要知道，在19那几年的时候，各种通讯方式的陆续发明，贝尔证了电话，神马无线电，电报之类，慢慢的人们已经开始关注信息这个概念。 从面对面交谈使用的语言，到电话线传递的声音信号，再到电视线路传递的图像，这些好像都是信息，但信息到底是什么呢？ 举个例子，你就明白了，假设，有这样两句话，放在你面前： 1.明天傍晚太阳会日落。 2.明天傍晚有月食。 如果按照语言分析的路数，这两句话都是五个字，而且都没有进一步简化的余地，所以，两句话的信息容量应该是一样的。不过，这个判断似乎和你的直觉并不一致。 直觉上看，第一句话没什么信息量，因为只要你活着，天天都得吃饭。而第二句话，好像还有点信息量，它告诉你一个你明天吃什么。可是，这种信息量的差别，究竟应该如何把握和衡量呢？ 这就要得看香农了，他直接越过了语言束缚，抓住了信息的本质。 那么，信息的本质是什么？ 是消除不确定性。我向你发出一条信息，这条信息究竟有多大的信息量，在于它能帮助你消除多少不确定性。 还是拿上面的两句话举例。按照香农的解释，明天傍晚太阳会日落是常识，对你来说本来就是一种确定情况，所以，这句话没有帮助你额外消除任何不确定性，没什么信息量。而明天是不是月食呢？ 其实存在很大的不确定性。所以，明天有月食这句话，帮你完成了一个把不确定性变成确定的过程，它是有信息量的。一句话能帮你消除的不确定性越多，它的信息量就越大。 这样一来，不仅解决了信息的本质是什么的问题，连如何度量信息的问题，看上去也有了头绪。不过，我们都知道重量的单位是千克，长度的单位是米，能量的单位是焦耳，那信息的度量单位是什么呢？ 这也难不倒香农，他说，既然信息是消除不确定性，那么信息最基本的单位，就应该是一个最基本、最简单的不确定性消除过程。就像是告诉你，抛一次硬币的结果，到底是正面朝上，还是反面朝上。 于是，香农找到了二进制数字。二进制的数字要么是1，要么是0，那么，传送一个二进制数字给你，就相当于完成了一次二选一，实现了一次最基本的不确定性消除过程。 这样一个包含两种可能的二进制数字，也就成了度量信息的基本单位，香农把它叫做比特，也就是bit。没毛病，Bit 就是他发明的！ 1个比特的信息量，就是1个二进制数字所代表的信息量。8个比特称为一个字节，也可以用一个大写的字母 B 来代替。 我们都很熟悉的，用来表示电脑文件大小、内存硬盘容量的MB、GB、TB，其实都是在比特基础上形成的单位。 十年前，香农把电路开关变成0和1，十年之后，香农又把信息变成了0和1。 这样一来，不仅语言信息可以变成数字，就连声音、图像，一切信息都可以变成数字。各种不同的信息的传送过程也就变成了同一个过程。 不管最初形态是语言、声音还是图像，信息从发送者那里出来，先通过编码过程，变成一串串由1和0构成的二进制数字，完成数字传输，再通过解码过程，重新变回原先的形态，被信息接收者收到。 这不就是我们熟悉的数字通讯吗？无论是通过互联网，还是通过手机无线网络，无论是文字聊天、发送照片、传送音频和视频，其实都是这样一个过程。 信息数字化的意义还不止这些。十年以前，香农将电路开关变成数字，复杂的电路设计工作就变成了解数学方程。十年之后，他让信息变成了数字，而改进通讯质量的工作，同样也变成了解数学题。 这是一个划时代的进步。在香农之前，人类耗费了大量的时间、精力和金钱，想了无数办法，就为了减少通讯信号传输过程中受到的外界环境干扰，提高通讯质量。例如，为了减少电报信号在海底电缆中所受的干扰，人们不惜花费巨资，给电缆装上厚厚的防护罩，但这也只能解决一部分问题。 那么，到底有没有办法实现完全不失真的信息传输呢？大家都没有信心，直到香农在论文里响亮地说：我有办法。 他的办法是什么呢？当然不是给电缆裹上更厚的防护罩。他认为，理论上，干扰不可能完全消除。不过，即便干扰造成信号部分受损，也照样有可能保持信息完整不失真。 听上去有些匪夷所思吧，信号受损怎么可能让信息不失真呢？ 但是我们细想一下就明白，按照香农的理论，这个时候电缆里的信号已经变成了数字，而他用数学方法证明，只要优化数字编码方法，增加额外的冗余数字，哪怕线路干扰会造成一定比例的数字信号丢失，传输过去的信息也能保持完整。 不过，每一条线路都有它的极限，如果到了极限，无论如何改进和优化编码，都没办法保证不失真了。这个极限对应的数字信息传输速度，就被称为“香农极限”。 今天的我们，还在不断想办法提高信息传输速度，拿移动通讯来说，从3G到4G再到5G，其实就是在不断努力逼近香农极限。
上面说的，就是香农信息论的主要内容。他洞察了信息的本质，提出了信息度量的方法和基本单位，找到了提高信息传输质量的办法。可以说，现代通讯的基本特征就是通讯数字化，而通讯数字化的理论基础就是香农的信息论。今天你能看到的一切现代通讯工具和通讯方式，从互联网到移动网，本质上都是在传输数字，都是信息论的应用成果。 对今天的每一位计算机和通讯行业的从业人士来说，香农都称得上祖师爷。同时，我们每一天的生活，已经很难摆脱电脑、手机和互联网，而这些都和香农的贡献息息相关。
正是他，用满腔热忱和研究的精神，带领全人类进入了“信息的时代”。 毫不过誉地讲，如果没有这个《通信的数学原理》，也就没有了标准压缩图片、或是压缩文件、高清电影、数字通讯等。但它的影响远不止此，尽管信息的数学理论无法说明任何关于数据的意义，但是它打开了一种新的可能，关乎我们如何理解自身，使得我们都能够用数据测量和编码。 或许，会有人追问谁才是真正的人工智能信息传递的奠基者? 是约翰 · 冯 · 诺依曼?还是·图灵?说实话，缺了谁都不行。
1916 年 4 月 30 日，香农出生于美国密歇根州一个叫做 Gaylord 的小镇，1936 年获得密歇根大学的数学与电气工程学士学位 ，1940 年获得 MIT 数学硕士和博士学位，1941 年进入贝尔实验室工作。 晚年，香农患上阿尔兹海默症，在与病魔抗争了很长一段时间后，2001 年 2 月 26 日，香农逝世，享年 84 岁。 值得感谢！
总结人的一生大部分时刻，无论在你的工作中、人际交往中、还是关系到你的幸福感的时候，归结起来就是发现问题，解决问题，好让你能继续前进。 香农或许是一个具有独特思维的天才，但他思考问题的过程并非常人所不可及。他的长处在于善于运用该过程来解决问题。 优秀的解决问题的能力关乎批判性思维和创造性思维。而综合两者的最好的方式便是在思考的过程中，让两者各放异彩。 思维模式塑造我们的思想。正确的思维模式，应该成为你我追求幸福生活的目标。
文章参考文献： [1]孙静.克劳德·香农信息论及其现实意义[J].青年记者 [2]《 A MIND AT PLAY : How Claude Shannon Invented the Information Age 》
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