天不生香農

萬古如長夜

在通信領域有個“罕見的科學天才”，他視愛迪生為偶像、成就比肩牛頓，與愛因斯坦一樣站在神壇之上......

克勞德·香農（Claude Shannon）

但比起改變世界，他更熱愛自己所熱愛的，畢竟，生活就像一盒巧克力，如果永遠不知道自己會得到什麼，還不如一直做自己喜歡的事情。

從小就一路開挂的天才少年

1916年4月30日，克勞德·香農出生于美國密歇根州的一個高知識分子家庭，爸爸是一名法官，母親是一位中學的校長，爺爺是美國第407130号專利的發明家。

除此之外，香農還有一個深藏不露的遠方親戚——愛迪生。

或許是得益于家族優秀的基因，香農從小就熱衷于發明，無論是将帶刺的鐵絲網圍欄用作電報線，還是搭建谷倉裡的臨時升降機，亦或是制作自家後院裡的手推車，都是他的得意傑作。

8歲時，當其他孩子還在背“小九九”口訣時，香農已經屁颠屁颠地幫上大學的姐姐做高數題了。

香農的姐姐是密歇根大學裡數一數二的優等生，平時經常跟香農一起玩猜數學謎題遊戲。

WTF！

更厲害的是，不滿14歲的他去參加某項機械比賽，賽中竟然無師自通，利用身體傳遞莫爾斯電碼，并輕松拿下了中級搖擺通信比賽第一名。

高中時，或許是覺得讀書太簡單了，香農直接高中畢業，16歲便進入了密歇根大學。

但他因為不确定自己最喜歡哪個專業，隻好選擇去攻讀數學和工程學。

香農說，“這其實很容易，因為許多課程的内容都相互交叉。我認為隻需要額外修兩門課和暑期學習，就可以拿到兩個專業的學位。”

于是，一年後，17歲的香農便在《美國數學月刊》第191頁上發表了第一篇學術作品，正式在數學界嶄露頭角。

後來一次偶然的機會，他得知一份幫助建立“機械大腦”的邀請函，在這裡，他遇到了第一個發現他潛資的人生導師——範内瓦·布什。

布什在二戰中主導美國軍事科學研究計劃，并成為了第一位總統科學顧問。

範内瓦·布什Vannevar Bush

這也意味着，香農可以一邊攻讀MIT（麻省理工學院）的碩士學位，一邊跟随布什做研究，順便擔任微分分析儀助理研究員。

後來香農回憶道：“這是我人生中最幸運的事情之一。”

飛馳人生，驚豔世界

到了1937年，香農去貝爾實驗室實習，在這段時間裡，他還着手紀錄了布什分析儀、貝爾網絡和布爾邏輯中的共性，“我覺得這比生活中的任何其他事情都有趣。”

一年後，年僅21歲的香農在MIT發表了被譽為有史以來最具水平之一的碩士論文——《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》（《繼電器和開關電路的符号分析》），文中論述了如何使用二進制開關進行邏輯運算，這奠定了數字電路的理論基礎。

香農的一般通信系統模型

簡單來說，就是他證明了 ：這個世界所有的信息都可以用0和1來表示。

難怪哈佛大學教授 Howard Gardner都說，“這可能是本世紀最重要最著名的碩士論文了。”

不過，在香農的碩士論文大獲成功後，布什就讓香農馬不停蹄地着手準備理論遺傳學方面的博士論文，搶别人飯碗去了。

雖然理論遺傳學是香農從未涉及過的領域，也與他所從事多年的工程和數學領域都相去甚遠，但香農還是很開心，“這很簡單”，最後又輕輕松松撸了一篇優秀的博士論文An Algebra for Theoretical Genetics（《理論遺傳學的代數學》）。

直到1941年，香農加入貝爾實驗室，研究火力控制系統和密碼學，順便還發明了信号流圖。

後來他在1949年寫了一篇論文"Communication Theory of Secrecy Systems"，真真正正地把密碼學從玄學變成了科學。

那段時間也成了香農最忙碌的階段，據香農的一位同事說：“你可以敲開他的門，他也會回應你的話，但除此以外，他隻會跟自己說話。”

但也正是這個時候，不愛社交的香農卻意外邂逅了愛情，對象是當時的數值分析員Mary Elizabeth Betty Moore，後來還成為了他的妻子。

是誰說他隻會跟自己說話來着？

或許香農真的有一種冷漠的氣質，正如他的同事 McMillan 所說的那樣，“他從來沒有争辯過他的想法。如果人們不相信，他就會忽略掉那些人。”

因此，香農一貫都不愛社交， 直到1943年，香農在貝爾實驗室遇到了同為計算機先驅的艾倫·圖靈，他們一拍即合，還一起共進午餐，談天說地。

圖靈

他們當時都在各自研究自己的專題，圖靈研究如何破解德國的密碼，香農研究如何對華盛頓到倫敦的通信線路進行加密。他們各自的項目都是絕密的，所以大家都不知道對方在搞啥。

不過在飯堂的閑聊将他們拉到了一起 -- “thinking machine”（會思考的機器）。這是關于理想的計算機的極限是什麼的問題。圖靈認為理想的計算機應該是純粹邏輯演繹的設備，而香農的考慮會更廣泛，他認為計算機将是一種社會性的工具，甚至能處理音樂等非邏輯的東西。

——《信息簡史》

要知道，那是在1943年，那時根本沒人知道計算機到底是個什麼東西！他們之間的探讨完全基于數學和邏輯的。

為了深入了解該領域，32 歲的香農發表了劃時代的論文——《通信的數學原理》，揭示出：信息的意義不是在語義上衡量的，而是數學上的。

這篇論文還闡述了信息論的學科基礎，提出通信系統的線性示意模型的新思想，在他的通信數學模型中清楚地提出了信息的度量單位——熵。

這篇半個多世紀前的文章于2001年再次發表，今天還能在谷歌學術裡找到，引用次數高達8萬多次。

若幹年後，美國百萬級銷量作家詹姆斯·格雷格在他的代表作品《時間簡史》一書中開頭第一句就引用了香農文中非常著名的一句話：

“通信的基本問題是，在一點精确地或近似地重複現在另一點所選取的信息，這些訊息往往都帶有意義。”

正如聖經在創世紀開篇所說，在世界還是一片混沌漆黑時，上帝說，要有光。于是，世界就有了光。

而當人們還在黑暗中摸索數字通信時，香農說，要有熵。于是，信息時代來了！

因此，香農對于信息和通信而言，正如牛頓之于物理學。在科學的遊樂場裡，他追随自己的興趣，發現了開創數字時代的數學定理。

然而令人不解的是，當時已經功成名就的香農，卻毅然轉行，搗騰起了發明，“我認為自己的目标從來都不是為了獲獎，我的動力更多是源自于好奇心，而不是對财富的渴望。我就是想弄明白事物的組成原理、運行的規則或者是否有什麼理論能決定事物的是與非。”

香農本人也呼籲大家減少對他的吹捧：“（信息論）被過譽了。各個領域的同行科學家們被外界對它的贊賞和科學分析的新途徑所吸引，開始用它來解決問題……信息論變得有點像萬金油的感覺。”

熱愛自己所熱愛的

在香農的工作間，簡直是一個發明者的天堂，“有着數以百計的機械和電子設備，像電機、晶體管、開關、滑輪、齒輪、冷凝器、變壓器等等”，香農可以随心所欲地倒騰電子設備，散落一地的電子器件便是他的玩具。

後來香農還随手造了個能把自己關上的“終極機器”盒子，這是他根據人工智能研究的先驅、數學家馬文·闵斯基提出的想法而做出來的。

這個盒子外表看似平淡無奇，實質隻是在一側有一個開關，彈一下開關，盒蓋就會打開，一個機械手會伸出來；将開關複原，機械手就縮回盒子。

“終極機器”

1952 年，香農還造了一隻可以走迷宮的機械鼠（“忒修斯”），并榮登那個時代最具有影響力的雜志《時代》《生活》和《通俗科學》的封面。

神奇的是如果把老鼠重新放回到起點，它會直接沿着正确的路走到終點。如果我們調整了中間的線路隔闆情況，老鼠還是重新探索路線，正确走到終點。

更厲害的是，他還造了個能下國際象棋的機子，在1965年，就跑去挑戰當時的世界冠軍Mikhail Botvinnik，比深藍早了三十年，雖然輸了，但好歹在世界冠軍手下挺了42手。

深藍當時用的是硬算12步，這在1965年簡直天方夜譚。

然而，這些小小的成就很快就不能滿足他了，于是他便打起了“雜耍”的主意。

對于雜耍，香農是認真的，認真到要撰寫《統一的雜耍場理論》，試圖建立一套完整的理論。

但香農一分享他的“雜耍統一場論”，他就會耍賴地狡辯道：“這是我手太小了！”

“雜耍統一場論”：如果B代表球的數量，H代表手的數量，D表示球在手中度過的時間，F則代表着每個球的飛行時間，E代表每隻手不拿球的時間，那B/H=(D F)/(D E)。

然而，現實總是骨感的，香農的“雜耍統一場論”，并不能幫助他實現扔四個球的美夢。

隻可惜，這篇作品還沒有完成，香農就因阿爾茲海默症于2001年去世了。

但你不得不承認，一生堅持做自己喜歡的事情，這樣的香農真的很酷。

而香農自己則認為這是一種“幸運”——“我在很多完全無用的事情上花費了很多的時間。”

而在科學史上，從來就不缺乏像香農這樣熱愛數學的天才人物，而我們每個人心中都有自己熱愛的事物，畢竟興趣是不會說謊的。

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