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天才VS顽童带你走近克劳德·香农
浏览数:119  发布时间:2019-12-01
众所周知,瓦特改良了蒸汽机,人类进入了“蒸汽时代;麦克斯韦提出的电磁理论,则让人类从蒸汽时代跨越到了电气时代。而第三次信息革命,则是香农提出的香农定律吹响了变革的号角   纵观香农的人生该怎么给他下一个定义呢?他的头衔好像太多了:美国数学家、密码学家、信息论创始人、杂耍学博士……没错!香农就是这样一个集英俊与才华于一身的男子,妥妥的别人家的孩子,那么今天就让我们来看看香农和他的游戏人生吧   克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)1916年4月30日诞生于美国密西根州的Petoskey。在Gaylord小镇长大,当时镇里只有三千居民。父亲是该镇的法官,他们父子的姓名完全相同,都是ClaudeElwood Shannon。母亲是镇里的中学校长,姓名是Mabel Wolf Shannon。香农的祖父是一位农场主兼发明家,发明过洗衣机和许多农业机械,有了这些优良家庭基因的加持,香农从小就以爱迪生为偶像   说巧不巧的是,香农和爱迪生还真的有远方亲戚的关系,他们都是一个生活在17世纪的名叫John Ogden的人的后代。总之香农在没上大学前,就已经能自己制作模型飞机,电动船,还有自制电报机了   1936年香农本科从密歇根大学毕业,然后去MIT读硕士。在他的硕士论文里,注意是硕士论文,他注意到了电话交换电路与布尔代数之间的类似性,即可以把布尔代数的“真”与“假”和电路系统的“开”与“关”对应起来,并用1和0表示,这奠定了数字电路的理论基础   简单地说来,就是他,告诉我们,这个世界所有的信息都可以用0和1来表示。哈佛大学教授Howard Gardner说,“这可能是本世纪最重要最著名的硕士论文了。”   后来,有人建议香农将类似的数学方法应用于孟德尔遗传学,香农愉快地接受了这个建议,写出了An Algebra for Theoretical Genetics(《理论遗传学的代数学》)。这也是他的博士论文。你看,天才的跨界从来都是说跨就跨的,绝不拖泥带水   二战期间,香农加入贝尔实验室,研究火力控制系统和密码学。在贝尔实验室,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,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。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   于是两人各自开辟了一个领域,你有图灵奖,我有香农奖;你有图灵年,我有香农年;你在英国,我在美国;还有你是弯的,我是直的   杜甫曾经写给李白,“渭北春天树,江东日暮云。何时一樽酒,重与细论文。”不知道两人是否曾经也有这样惺惺相惜的感觉。再后来,他写了一篇划时代的论文《通信的一个数学理论》,在这篇论文中提到了信息熵的概念,这也是我们新传er常常会提起他的一个原因   这些“正经”的成就说完,我们再说说他“不正经”的那些成就吧!香农发明了很多奇奇怪怪的东西,比如一个会走迷宫的机械老鼠,而且走过一遍的迷宫,这个机械老鼠就能记得路线,下一次就能直接去到终点。这只机械老鼠被命名为Theseus(忒修斯:传说中的雅典国王,曾解开米诺斯的迷宫)。还有火箭动力飞行光盘、电动弹簧高跷和喷射小号这类东西,会解魔方的机子,还有一个叫“终端机器”的整蛊玩具。大概和这个差不多吧↓   香农钟爱独轮车,并喜欢设计和制造各种稀奇古怪的独轮车。他设计了一种轮毂偏离中心的独轮车,会导致骑行者在踩踏板时上下弹跳。人们描述香农的生活,白天他总是关起门来工作,晚上则骑着他的独轮车来到贝尔实验室   更厉害的是,他还发明了能下国际象棋的机子,1965年的时候就跑去挑战当时的世界冠军Mikhail Botvinnik,比深蓝早了三十年,虽然输了,但好歹在世界冠军手下挺了42手。而且深蓝当时用的是硬算12步,这在1965年简直天方夜谭。同时,这是一个混赌场还能赢钱的男人。他曾和爱德华·索普合作研究轮盘赌的制胜策略,开发出第一台可穿戴式电脑(有一个香烟盒大小):一个人携带电脑,通过鞋子头部的开关来选择时机,另一个人携带无线电接收器进行下注。这台电脑可以使他们在轮盘赌中取得44%的超高胜算。1961年8月,索普夫妇和香农夫妇去拉斯维加斯旅行,他们在赌场测试了这套系统,结果一个10美分的筹码变成了一堆10美分的筹码。(《投资杂谈03:赢遍赌场的数学天才》)   《神探夏洛克》里曾说Brainy is the new sexy。这话用在香农身上可谓是再合适不过了   我们都知道传播学是一个多学科交叉的领域,其实,除了大家都熟悉的数学模式,香农定理及其信息论还在很多方面为传播学的发展奠定了基础   香农在信号处理和信息理论等相关领域的研究中,通过计算信号在经过一段距离如何衰减以及一个给定信号能加载多少数据之后,得到了一个公式:C= Hlog2(1+S/N)。这个公式就是著名的香农定理。由于香农的科学家身份和研究的对象区域,香农定理与相关理论关心的不是信息表达的含意,而是信息的有效传输和接收   香农在论文中区别了信息传播的三个层次:A层:传播符号如何能够被准确地发射(技术问题);B层:被发射的符号如何能够准确地传递意图中的意义(语义学问题);C层:被接受的意义如何有效地以意图中的方式影响行为(效果或行为问题)。有趣的是:香农反复声明他所创立的信息理论只与A层打交道,并告诫学界不要过分广泛地把这种理论用于所有类型的信息传播理论的研究上。因为人与人之间的关系或人与社会之间的关系,远比人与机器之间的关系或机器与机器之间的关系更为复杂。不过,香农不愿为之交道的B层和C层似乎更靠近以社会人文为基础的传播学理论。后香农时代的英国传播学者斯图亚特·霍尔在1973年发表的《电视话语的编码和解码》一文中,对电视话语传播的状态和效果进行了解读。电视话语意义在编码过程中,电视话语的生产和流通分为三个阶段:第一阶段,媒介工作者对原材料进行加工,即进行电视话语“意义”加工或创造的“编码”阶段。第二个阶段叫“成品”阶段。电视作品完成后,代码在编码的过程中被注入了“意义”,这种意义构成了电视话语的主体,吸引受众接受电视话语的中心由代码(原材料)转移到了编码(解读及产生的“意义”)上面,这里面加入了人的因素。第三个阶段称为“解码”阶段。解码指电视受众对电视作品释放出的话语意义的接受程度。接受则生成对电视作品的“消费”,产生认同感;不接受则没完成对电视作品的“消费”,产生对立感或一定程度的争议   在信息传输数学模式中,传播被描述成一种直线的单向过程,整个过程由五个环节和一个不速之客——“噪音”构成   “噪音”概念的引入,是这一模式的一大创新。在传播环境中,噪音指任何扰乱或歪曲发出和接收信息的能力的事物。噪音存在于传播过程的每一个环节中,它无孔不入、无处不在,信源、发射器、信道、接收器、信宿这五个环节均受噪音的影响。噪音的成因有主观与客观两个方面。主观方面主要是指人为因素,包括传播者和受众的心理结构、先天禀赋、后天习性、态度等;细化之又可分为“自觉制噪”和“非自觉制噪”。“自觉制噪”来源于个人的偏见、空想与不满足的感觉等,即主动依据自己所期望的状态对信息进行改写,这是个人因素在作祟;“非自觉制噪”则是来源于语义因素,比如由于自身学识水平的局限或所处语境的局限而造成了对信息的误读,由此不能确定信息中所传递的真正意思,而本义并非要篡改信息。客观方面是指外界的干扰与不利因素,包括技术因素和环境因素。技术因素主要是指技术和设备环节,即信息科技在传播过程中的运用;环境因素包括社会大环境因素,如年龄、种族、身份以及社会关系等;具体的外界干扰因素,如响亮的汽笛声、让人厌烦的气等。此外,还有部分信息本身即是噪音,如超量的信息、污染性的信息,某些误导性、混淆性的冗余信息等   香农的信息理论舍弃了传播过程中一切带主观价值判断的成分,使信息这一似乎纯为主观性的概念显示出客观性,进而使信息研究从只能用定性描述方法发展为可采用定量的方法。为此,他引入了精确的数学概念——信息量,并指出,信息量等于可能性选择的概率的对数,即信息量的计算公式   从这个公式出发,人们提出信息的定义:信息是降低环境中不确定因素,即减少可能发生的不同情况的数量,信息的本质是不确定程度减少的量。香农信息量公式给信息的定量化提供了科学的方法。用信息量的概念来研究传播效果就是用信息论中的“熵”这种度量,来刻画对象不确定程度,用收到信息后“熵”的减少来标志不确定程度的减少。在信息的另一面是确定的、非选择性的部分称为“冗余信息”,虽然其存在与否不影响信息的完整性,但却可以用来抵消传播通道中的“噪音”——传播过程中一切非忠于信息本意而增加的信号,也可以说是一种虚假的信息量。传者可以通过“冗余信息”,如重复要点等来抵制各种噪音的干扰。这样说是不是太晦涩难懂?那我们来举个例子。如果我们限定自己所知的均是由0和1组成的信息,那么,一个信源如果只能产生1,则信息熵为0;如果一个信源以掷硬币的方式产生0和1(即0和1出现的概率分别是0.5),则具有可能的最大信息熵   后来,伯洛等传播学学者在接受“信源”“接受者”和“反馈”等工程概念的同时,也在这个线性模式中增加了诸如“噪音”、“编码”和“解码”等控制论术语, 将这个模式进一步修正为一个过程, 而不再是一个行为,并增加了关于效果的研究内容。他们认为,传播行为的传播研究可以确定出信源变量 (诸如可信度)、信息变量(就像使用恐惧呼吁)、信道变量(诸如大众媒体与人际信道)和接受者变量(如受众人体的可说服性)。传播研究中的因变量对效果进行测度,诸如接受者一方的认识变化、态度变化(说服)和例如投票赞成某个候选人,或购买一种新产品的明显的行为变化   这就是克劳德·香农:乐此不疲的创新者,古灵精怪的杂耍家和独轮车爱好者,以及一个被誉为信息论奠基者的数学家   [2]费文绪,丹尼尔·西尔弗.信息论之父克劳德·香农:刷新你对信息的想象[J].世界科学,2018(02):57-59   [4]梅琼林.克劳德·香农的信息论方法及其对传播学的贡献[J].九江学院学报,2007(06):1-5   [5]青卿.香农Claude Shannon有哪些奇闻轶事.知乎返回搜狐,查看更多


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