Gdyby zapytać grupę historyków techniki, która była drugim najważniejszym naukowcem w Bell Laboratories, trudno byłoby uzyskać dwie równe odpowiedzi. Instytucja ta mieściła w swoich różnych placówkach najzdolniejszych fizyków, inżynierów, matematyków, specjalistów w dziedzinie metalurgii, a nawet psychologów. które były kluczowe dla ambicji firmy, aby rozszerzyć usługi telefoniczne w całych Stanach Zjednoczonych.
Ale jeśli chodzi o odpowiedź, która jest najważniejsza, odpowiedź jest prawdopodobnie jednomyślna; Claude Shannon. W tej serii artykułów Staram się w miarę możliwości nie podawać zbyt wielu imion i dat, aby skupić się na wydarzeniach. Jednak nieuniknione jest zatrzymanie się na Shannon, ponieważ, podobnie jak Newton czy Einstein, stworzył sam zupełnie nowy kierunek studiów.
Na czym polegała praca Shannona?
Zostawiliśmy Claude'a Shannona, absolwenta inżynierii i matematyki, podekscytowanego możliwościami analizatora różnicowego. Była to maszyna, która łącząc różne pozycje przekaźników miała zdolność rozwiązywania równań. Shannon zaproponował możliwość wykorzystania algebry Boole'a, stosunkowo nowej gałęzi matematyki, do projektowania takich urządzeń.
Algebra Boole'a obsługuje tylko dwie zmienne; 0 i 1 i 3 podstawowe operacje:
- Odmowa (NIE)
- Suma (LUB)
- Produkt (ORAZ)
Shannon powiązał dwie możliwe pozycje każdego przekaźnika (wyłączony i włączony) z dwiema zmiennymi (0 i 1). Praca, którą napisał na ten temat, uważana jest za najbardziej wpływową pracę magisterską w historii.
Nie wiedząc, co robić, przez jakiś czas współpracował w badaniach genetycznych, nie tracąc jednak zainteresowania kwestią przekazywania informacji. Po artykule o tym, jak mierzyć i myśleć o przepływie danych nadawcy i odbiorcy, zaczął spekulować na temat ogólnej teorii obejmującej różne media.
W obliczu zbliżającego się wejścia Stanów Zjednoczonych do Drugiej Gerry, zdecydował się dołączyć do laboratoriów Bella, ponieważ ściśle współpracowały one w wysiłku wojennym, był to pewny sposób na uniknięcie powołania.
Gry wojenne
Pierwszym zadaniem Shannona dla Bell Labs była współpraca przy projektowaniu systemów kierowania ogniem. Jego zadaniem było opracowanie formuł matematycznych, które na podstawie zebranych przez radar informacji pozwoliłyby na obliczenie przyszłej pozycji wrogiego pocisku lub samolotu.r od aktualnej pozycji. Te formuły zostałyby następnie zaprogramowane w prymitywnych komputerach wyposażonych w automatyczne strzelanie do celów.
Kiedy system został wdrożony w 1944 roku, udało mu się zatrzymać 70% niemieckich bomb zrzuconych na Wielką Brytanię.
Jednak tym, co naprawdę zainteresowało Shannona, była kryptografia, więc dołączył do zespołów Bell Labs, które zajmowały się sposobami zabezpieczenia komunikacji.. Jego praca na ten temat została podsumowana w 114-stronicowym dokumencie, który władze rządowe natychmiast zaklasyfikowały jako tajne.
Jednym z najważniejszych punktów tej pracy jest odkrycie, że język angielski jest pełen nadmiarowości i przewidywalności. W kryptografii im mniej redundancji ma wiadomość, tym trudniej będzie ją odszyfrować. Shannon zademonstrował, że można zmniejszyć nadmiarowość i przewidywalność, usuwając litery lub słowa bez utraty znaczenia wiadomości. Istnieje kilka eksperymentów psychologicznych, które pokazują, w jaki sposób mózg automatycznie uzupełnia zdania, sprawiając, że widzimy słowa, które nie są napisane.
Trzy słowa, które składają się na spuściznę Claude'a Shannona, pojawiają się po raz pierwszy w tym dokumencie: Teoria informacji.
Aby Shannon wykonał kolejny krok w swoim teoretycznym sformułowaniu, konieczne było poczekanie, aż laboratoria Bella opracują technologię opartą na teorii sformułowanej gdzie indziej: tak zwaną modulację kodu impulsowego (PCM).
Sygnały telefoniczne przenoszone z fal elektrycznych. Inżynierowie firmy Bell wzięli 8000 próbek na sekundę narastania i opadania tych fal i znaleźli sposób na przetłumaczenie ich na zera i jedynki lub stany włączenia i wyłączenia. (Pamiętasz dwie zmienne w algebrze Boole'a?) Teraz, zamiast wysyłać fale kanałami telefonicznymi, możesz wysłać informacje opisujące numeryczne współrzędne fal.
W kolejnym artykule opowiem o tym, jak wpłynęło to na pracę Shannona
Chcę teraz przeczytać drugą część.