过中国特色的程序员节,别忘了拜美国的祖师爷

过中国特色的程序员节,别忘了拜美国的祖师爷

信息技术高速发展的今天,程序员已然成为了一个独特的群体,有自己独特文化和认同,自然少不了属于他们的节日。

2009年,俄罗斯官方公布了新的节日安排,将每年的第256天定为“程序员节”,也称“溢位节”。

因为256正好超出8位二进制数所能表示的最大数255,造成溢出。

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而中国因为特色的氛围似乎更加偏好1024,即将每年的10月24日视为程序员的节日。

1024的寓意与256类似,源自2^10≈10^3,常用于计算机中数据单位的换算,也就成了程序员最常接触的量,乃至成为了一种象征。

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程序员的一天

过中国特色的程序员节,当然少不了中国特色的形式——拜祖师爷。

如果说莱布尼茨赋予了二进制生命,那么这位博士则可以说是将二进制玩出了花。

他不仅仅定义了现代计算机技术中最小的信息量单位比特(Bit),也提出了伟大的信息论。

早在60年前他就探讨了让计算机下国际象棋的问题,甚至发明了能自我学习走迷宫的机器老鼠。

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他改变了电路设计工作,参透了电路中真正的奥义,让曾经需要“反复进行冗长检验和试错”的工作通过“0”和“1”就能完成。

连人工智能之父图灵都对他称赞有加,其研究结果遍地开花,获得的奖项不胜枚举。

美国科学院院士、美国工程院院士、富兰克林奖章、美国全国科学研究合作奖、莱博曼纪念奖、美国电机和电子工程协会荣誉奖章…

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他开创了一代信息学的领域,发明了用二进制储存信息,在现代计算机领域的地位丝毫不亚于物理学的牛顿与爱因斯坦。

然而逆天的是,他英俊的容貌里看不出任何程序员特色,被称作20世纪最帅的科学家之一。

这就是信息学之父、20世纪国民男神——克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)。

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香农在1916年的4月30日出生,生于美国的密歇根州。

他8岁的时候就展现出了卓越的智商和对科学的热爱。

一般而言,应该是已经读大学的姐姐给他辅导功课。

但那时他却总是一把拿过姐姐的高数作业,一口气就解决了姐姐半天也没算出来的题目。

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少年时期的香农

姐姐看着他写得工整严谨的作业目瞪口呆。

后来姐姐也当上了数学系的教授,并不是姐姐能力不行,只是香农实在太厉害。

也许继承了远房亲戚爱迪生的基因,香农特别喜欢做手工。

他对同龄人爱玩的那些纸飞机丝毫没有兴趣,反而是电报机、电动船,还有机械动物这些能让他精神抖擞。

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香农的“终极机器”,只会关掉自己本身

1936年,香农从密歇根大学数学系毕业,年仅20岁。

毕业后,他在美国最好的理工类学校麻省理工学院继续深造并担任数学助教。

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硕士毕业的那年,他的硕士论文把布尔代数完美的融入了电子电路的开关和继电器之中。

能够构建并解决任何逻辑和数值关系,用“0”和“1”完美的解决了电路设计的问题。

如今随处可见的计算机,便是以此为基本设计思路,香农提出的概念成为了数字电路设计的理论基石。

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这篇论文被评为“20世纪最重要、最著名的一篇硕士论文”,它直接开创了一种全新的思路。

电子工程界的大人物们还搞了个盛大的颁奖仪式,给香农颁发了“美国电气工程师学会奖”。

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正当大家擦亮了眼睛,等着看香农带领电子工程界飞跃式发展的时候,香农却悄悄淡出,跑去研究生物学的问题了。

和图灵痴迷于用数学去研究自然界的图案一样,香农也用数学的研究方法去研究了遗传学,还写出了《理论遗传学的代数学》的博士论文。

这篇论文依旧像是2年前那样,在业界激起了千层浪。

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香农的论文手迹

接着,香农又再次抛弃了自己的博士论文选题领域,摇身一变研究起了机械模拟计算机。

还在1941年发表了一篇论文——《微分分析器的数学理论》,用分析仪器(电子计算机)来解决微分方程。

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微分分析器

痴迷于密码学的香农在二战期间加入了贝尔实验室工作。

香农还小的时候,他就热衷于安装无线电收音机,对莫尔斯电报码有着狂热的爱。

当他破译了推理小说《金甲虫》的神秘地图时,密码的种子就在他心中生根发芽。

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Morse Code

香农参加了“研发数字加密系统”工作,甚至还给丘吉尔和罗斯福的越洋电话会议进行过加密。

很快,他就脱颖而出,成为了著名的密码破译权威。

还在“追踪和预警德国飞机、火箭对英国的闪电战”方面,立下过汗马功劳。

敌方的飞机就因为他变得像无头苍蝇一样满天飞。

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然而,香农打心底里认为只做一件事情是对他的侮辱。

在研究密码学的同时,他也掺和到了人工智能的研究中,还吸引到了人工智能之父阿兰·图灵的注意。

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阿兰·图灵

1943年,图灵亲自来访贝尔实验室,与香农共进晚餐。

在当时,人工智能还是个很初级很神秘的领域。

他们边吃饭边说着自己对人工智能的设想,颇有青梅煮酒的情调。

香农嚼着牛排对图灵说道,“我不仅仅满足于向这台‘大脑’里输入程序,还希望把文化的东西灌输进去”。

喝着饮料的图灵听到这话,当场就愣住了,惊呼道,“你想给它来点音乐?”

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香农和他的国际象棋机器

战争结束后,一直钟情于密码研究的香农一头扎进了密码学的研究。

他完成了现代密码学的奠基性论著——《保密系统的通信理论》。

在此之前,“保密通信”就是个依赖着“技术与工匠技巧”的东西。

可香农的这篇论文,硬生生的打破了这个局面,将数学的灵魂注入了这门学科中。

他严格证明了目前已知的、唯一的、保密性最强的密码——也就是现在我们登录网站用的“一次性密钥”。

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当把密码学研究到渣到不剩以后,香农又重新打起了信息的脑筋。

从1837年起,摩尔斯就发明了用有线电报来“传递信息”,“信息”这个词的出现已经不知道多少年,可“信息”到底是个什么东西,却没有人能给出精准的定义。

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上百年的时间,科学家们从未放弃过要寻找“信息”的真身,可即便他们使尽浑身解数,也仍然一无所获。

当科学家们快要坚持不下去了的时候,香农来了,他写出了《通信中的数学理论》,成为了1948年比肩晶体管发明另一个伟大事件。

提出了“信息容量极限”等一大批定理,将热力学里面的“熵”引入了信息学,还确定了信息的基本单位——比特(bit)

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从此,信息变得可度量了,无差错传输信息的极限被探查出来了。

信源、信道、编码、解码、传输、接收、滤波…

一系列原本抽象的概念都有了严格的数学描述和定量度量。

信息论,作为一门真正的通信学科,由粗糙的定性描述阶段进入了精密的定量分析阶段。

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在现在看来,香农的工作无疑给信息学奠定了极为坚实的基础。

可在当时,这明显超前了时代的论文却遭受了非议。

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信息论已成为当代社会不可或缺的学科

这样的情况,一直持续了20多年,一直到20世纪70年代初期,大规模集成电路开始发展,香农的理论才终于成为了现实。

若干年后,当人们重新回顾时,有些科学发现似乎是那个时代必然会发生的事情,但香农的发现显然不属于此类。

香农似乎成了“上帝”一般的人物,人们极力的吹捧、敬仰着他。

可这时候的香农,神秘的消失在了人们的视野里。

连一些重要的学术会议上也见不到他的身影。

有些年轻的科学家甚至以为“传说中的香农”已经不在这个世上了。

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可实际上,香农是去做自己真正喜欢的事情去了。

什么数学、信息论都只是他的业余爱好,他真正付出了毕生的心血、一直在努力的事业只有——杂耍。

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香农将他曾经获得的所有证书统统扔到了房间的阴暗角落。

家里最显眼的地方,只放着一张证书——杂耍学博士

他将自己的家,改造成了一个“儿童乐园”。

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有三个小丑同玩十一个环的杂耍机器、钟表驱动的七个球和五个棍子。

用三个指头就能抓起棋子的手臂、有一百个刀片的折叠刀、装了发动机的弹簧高跷杖。

智力阅读机和读心机、带多个座位的能让孩子们到湖边玩耍的升降机。

而这些玩具,清一色都是他亲手制作的。

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若不是上帝急着让他到天堂做好玩的东西来解闷,恐怕下一个里程碑的成果将会在杂耍界出现。

据说,仙逝之前,香农已经开始撰写《统一的杂耍场理论》。

甚至他创作的诗歌代表作,也叫《魔方的礼仪》,其大意是像20世纪70年代后期非常流行的“鲁比克魔方”致敬。

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香农制作的魔方机器人

他制造的“能在六角棋游戏中,打败任何人”的机器,让哈佛大学的数学系教授也束手无策。

他发明的“猜心机器”(回答n个问题后猜出你在想什么),打败了贝尔实验室的所有人,让大名鼎鼎的科学家们都“无颜见江东父老”。

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香农对于杂耍的爱溢于言表,当他晚年参加国际的学术会议致完开幕词当场掏出了3个圆圈玩起了杂耍,会场里的科学家们瞬间目瞪口呆。

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2001年,香农传奇的人生落下了帷幕,84岁的他最后因为阿尔兹海默症去世。

或许,是因为他本就是上帝派来藐视众生的,上帝不想让他透露太多未来的信息给我们,以免数据溢出。

*参考资料

崔光耀. 信息论的丰碑 密码学的鼻祖——写在克劳德·E·香农博士去世两周年之际[J]. 信息安全与通信保密,2003,(02):77-78.

孙静. 克劳德·香农信息论及其现实意义[J]. 青年记者,2012,(03):42-43.

Jimmy Soni. 10,000 Hours With Claude Shannon: How A Genius Thinks, Works, and Lives. Medium.

 

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