“信息时代之父”香农

2020-06-08 10:20浅草
华声文萃 2020年5期
关键词:电子线路二进制继电器

浅草

1952年,来自美国贝尔电话实验室的数学家克劳德·香农拍摄了一部宣传片。在片中,他演示了一只木制的、带有铜须的玩具老鼠“忒修斯”。

正如它的名字所暗示的(编者注:传说中的雅典国王,曾解开米诺斯的迷宫),这只木老鼠是一个走迷宫的高手。它能通过不停地随机试错,穿过一座由金属墙组成的迷宫,直到在出口处找到一块金属的“奶酪”。最厉害也最具独创性的是:“忒修斯”还能记住这条路线,在下一次试验中能漂亮地完成任务;甚至下一次迷宫的墙壁有所移动,都难不倒它。

香农在镜头里告诉观众:“解决一个问题并记住解决方案,涉及到一定程度的心智活动,这已经有点类似大脑了。”他说,灵感来自他对儿童积木玩具的喜爱,以及他对位于伦敦汉普顿宫中的树篱迷宫的兴趣。除了大大提高了贝尔实验室的知名度,“忒修斯”还荣登那个时代最有影响的杂志《时代》《生活》和《通俗科学》的封面。它体现了香农对信息时代的两個基础性贡献。

第一个贡献是,表明电子线路可以用二进制逻辑工作。“忒修斯”虽然是由隐藏在它身体里的磁铁和马达驱动的,但掌管它记忆功能的存储器却是由隐藏在迷宫各处的75个继电器组成的。早在1937年,作为麻省理工学院的研究生,香农了解了19世纪英国逻辑学家布尔的理论:任何复杂逻辑都基于少数几个简单逻辑——比如与、或、否和如果。香农则进一步证明,这些简单的逻辑功能都可以通过电子线路的开/关来执行,电子线路可以执行逻辑运算的思想,是目前整个计算机科学的基础。

香农的第二个成就也是在继电器中体现出来的。存储“忒修斯”迷宫路径的系统是数字化的,每个1/0代表开/关,1948年,香农发表了一篇开创性论文《通信的数学理论》,展示了数字代码(二进制代码)可以让我们把数字化的信息毫无差错地从A地传到B地。这就是我们今天在互联网上读到的所有信息,不论文字、图片还是音频、视频,都是由二进制码0/1编写并传输的原因。由此,香农被后人誉为“信息时代之父”是当之无愧的。

香农逝世于2001年2月24日,享年84岁。逝世之后,人们在他的住处整理出许多未完成的手稿和发明。在香农身上,充满激情的好奇心与杰出的大脑结合得如此完美。

(摘自《大科技》)

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