クロード・シャノンは多くの忘れられない思い出を残しました。
ニューヨークの AT&T ベル研究所で彼と一緒に働いた人々は、彼が 4 つのボールをジャグリングしながら一輪車に乗って廊下を走っていたことを覚えています。
マサチューセッツ工科大学（MIT）の同僚らによると、同氏は「アルティメット・マシン」と呼ばれる自作のガジェットを机の上に置いていたという。このガジェットはボタンが付いており、押すと機械の手が離れて電源が切れる仕組みだ。
もちろん、彼が 21 歳のときに「史上最も重要な修士論文」を執筆し、将来のすべてのデジタル コンピューターの基礎を築いたことは言うまでもありません。
彼は 32 歳で、ビットを発明し、あらゆるメッセージを完璧な精度で圧縮して送信する方法を説明して以来、サイエンティフィック アメリカン誌が「情報時代のマグナ カルタ」と呼ぶものを出版しました。
これが、シャノンについて話すとき、多くの人がシャノンが未来を発明したと言う理由です。
いや、むしろ私たちが生きている現在。
彼らは誇張ではなく、彼らの貢献がインターネットとデジタル時代の知的アーキテクチャを提供しました。
よく読まれた記事の終わり
「ベル研究所とマサチューセッツ工科大学の多くの人々は、シャノンの直感をアインシュタインの直感と比較しました。他の人たちは、この比較は不公平だ…シャノンにとって不公平だと感じました」と*The Fortune Formula*の著者ウィリアム・パウンドストーンは述べています。
しかし、彼の名前は、当時の他の有名な科学者ほど有名ではありませんでした。
理由？
写真提供: MIT 博物館提供
「それが彼が望んでいることだからです」とシャノンの伝記『A Mind at Play』の共著者ロブ・グッドマンは言う。 「彼は意識的に名声から距離を置いた。」
しかし、それは彼の遺産が比較的形のないものだからでもあります。
「コンピューターを想像するのは簡単ですが、スイッチや回路が論理ステートメントを評価できることを実証した創造的な飛躍を想像するのは難しいです」とグッドマン氏は言う。
「スマートフォンを想像するのは簡単ですが、そのスマートフォンを可能にした情報と通信の性質についてのアイデアを想像するのは難しいです。」
「シャノンは、この基本的で目に見えないレベルで活動したため、専門家からは尊敬されていますが、一般の人々にはやや目立たないのです。」
革命的な発見
1936 年にミシガン大学を卒業した後、シャノンはコンピューターの先駆者である MIT の副学長兼工学部長であるヴァネヴァー・ブッシュの研究室助手として働きました。
彼は、ブッシュが作成した当時世界で最も強力なコンピューターである「微分分析器」を訪問する科学者が使用するのを手伝いました。
この巨大なアナログ マシンは、シャフト、ギア、ホイール、ディスクからなる正確なシステムを使用して計算方程式を解きました。
それぞれの問題を解決するには、機構全体の動きが適切な方程式に対応するように再配置する必要がありました。
悪夢？
シャノンのためではありません。
写真提供者、ゲッティイメージズ
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幼い頃から、妹から与えられた数学の問題を解くことに喜びを感じていたほか、ラジオを修理したり、おもちゃを作ったり、友人と通信するために有刺鉄線の柵を電信線に変えることさえも楽しんでいた。
したがって、シャノンにとって、この複雑なメカニズムを操作するのに何時間も費やすことは本当に楽しいことでした。
そうすることで、彼の修士論文「リレーおよびスイッチング回路の記号解析」で証明されているように、彼の心の歯車は機械の歯車よりもはるかに速く動作しました。
ミシガン州で電気工学と数学の学位を取得し、哲学コースを受講し、そこで 19 世紀の哲学者ジョージ・ブールの著作を発見しました。
このすべては、電気スイッチと電流の関係が記号論理と数学の知的プロセスを模倣できることを観察したときに実現しました。
制御回路のスイッチは自動的に開閉でき、ステートメントが真か偽の二者択一論理に対応していました。
ブール代数では、命題には次の値が割り当てられます。真の命題には 1、偽の命題には 0 が割り当てられます。
この理論に基づいて、シャノンは開回路に値「1」を割り当て、閉回路に値「0」を割り当てました。
さらに、ブール代数では、ステートメントを「and」、「not」、「or」などの接続詞と組み合わせて考えることができます。
したがって、たとえば、「朝にアラームが鳴り、週末ではない場合は、仕事に行かなければなりません」のような文は、スイッチング回路における「数値 X が数値 Y に等しくない場合は、演算 Z を実行する」と言語的に同等になります。
彼の論文の基本的な関連性の一例は、今日私たちがそれがコンピューターのプログラミングに関するものであることを容易に認識できることです。
したがって、これは新しいアイデアであり、実際に実行されると驚くべきことが判明しました。それは、機械が人間と同じように、自分自身で何をするかを決定できることを示しました。
したがって、シャノンは、状況に応じて別の行動方針を採用できるため、「スイッチング回路を使用して複雑な数学的演算を実行することが可能である」と書いています。
このシンプルかつ素晴らしい方法で、彼は「デジタル革命の出生証明書」を届けたと、アラン・ヴィーニュは著書『シリコン、砂からチップまで』で宣言しました。
女性「コンピューター科学者」
シャノンは、現代のコンピューターの内部動作を組織化するという重要なアイデアを、それが存在するほぼ 10 年前に思いつきました。
しかし、1982年にスペクトラム誌の元編集者ジョン・ホーガンと話したとき、彼は事実を軽視した。
「両方のドメインについて同時に知っている人は誰もいなかったことが分かりました」と彼は言い、「私はいつもその『ブール』という言葉が好きでした。」と付け加えた。
「人生で他のことをするよりも、それをすることが楽しかった」と彼は別の記者に語った。
ヴァネヴァー・ブッシュの保護のもと、シャノンは博士号を取得して修士号を取得することを決意した。
MITテクノロジーレビューによると、ブッシュ氏は、単一の主題に特化することは優秀な知性を抑圧すると信じていたため、遺伝学の博士論文を書くようアドバイスしたという。
予備知識がなくてもその分野で輝けるでしょうか？
彼の研究が完了した後、MITの数学科長ヘンリー・フィリップスは、シャノンは「興味のあるあらゆる分野で一次研究を行うことができる」と書いた。
博士号を取得してすぐに、シャノンは AT&T ベル研究所で働き始めました。
時は 1940 年、ヨーロッパは第二次世界大戦の影に陥っていました。この戦争に米国は直接関与することを望んでいませんが、後に起こるようにおそらく回避することはできないでしょう。
そこでシャノンはすぐに、対空射撃管制や、チャーチルとルーズベルトが大洋横断会議で使用した暗号の作成と解読などの軍事プロジェクトに取り組み始めた。
そしてそこで彼は、2番目の妻となる女性、ベル研究所の「コンピュータ科学者」の1人であるメアリー・エリザベス・“ベティ”・ムーアと出会った。
これは、今日プログラミングと呼ばれるものを通じて数学的解決策を見つけるために IT 部門でマシンを使用および操作する人々、多くは女性に与えられた名前です。
ベティは数値分析者で、シャノンの数学顧問になりました。
マグナカルタ
シャノンは戦争活動に取り組みながら『暗号の数学理論』を執筆し、1945 年に完成しましたが、出版されたのは 1949 年でした。
専門家は、彼が暗号を芸術から科学に変えたと考えています。
この作品でシャノンは、とりわけ、言語の性質と冗長性を探究しました。これらのテーマは、彼が余暇に同時に開発した傑作である *コミュニケーションの数学理論 * で取り上げることになります。
写真提供者、BobTheBryan
シャノンは、コードが情報をのぞき見から保護できるのと同じように、静的またはその他の形態の干渉による送信中のノイズや歪みからも情報を保護できることに気づきました。
さらに、これらのコードを使用すると、情報をより効率的にパッケージ化できるため、より多くの情報を電信、ラジオ、テレビ、または電話で送信できるようになります。
彼は、メッセージの意味論的な意味はメッセージの送信には無関係であることを理解していました。彼が何を言ったかは問題ではなく、問題は情報をどのように定量化するかということです。
これを行うために、彼は情報の単位、つまり可能な最小の断片を定義し、それを「ビット」（または「バイト」）と呼びました。これは、「バイナリ ディジット」の略語として同僚のジョン テューキーによって提案された用語です。
1ビットで情報を表現するには1か0を使います。
これらのビットのシーケンスを使用して、単語や画像から音楽、ビデオ、最も洗練されたゲーム ソフトウェアに至るまであらゆるものを記述するあらゆるメッセージをエンコードすることができます。
これらのビットのバーストは、アナログ信号と同じ問題、つまり減衰とノイズに悩まされましたが、デジタルには利点がありました。0 と 1 は明らかに異なる状態であるため、減衰後でも、ずっと後に元の状態に復元できるのです。
彼の『コミュニケーションの数学理論』に含まれるこれらのアイデアやその他のアイデア、たとえば彼が情報理論の「基本定理」と呼んだものは、予言的なものでした。
電子コミュニケーションを永遠に変える根本的なコンセプト。
稲妻のように
しかし、シャノンは急いで出版するつもりはなかった。
「私の動機は主に好奇心だった」と彼は1987年のオムニ誌のインタビューで説明し、出版のために執筆するプロセスは「苦痛だった」と付け加えた。
彼は最終的には抵抗を克服し、1948 年に彼の画期的な論文がベル システム テクニカル ジャーナルに掲載されました。
写真提供者、インターネット アーカイブ
その効果は即座に現れ、衝撃的でした。
「まるで一目惚れのようでした」とベル研究所のシャノンの親友の一人、ジョン・ピアースは振り返る。
例えばフォーチュン誌は、これを「人類の世界観を大きく急速に変える可能性がある重要な科学理論」と呼んだ。
ロックフェラー財団自然科学部門の責任者ウォーレン・ウィーバー氏によると、この理論は「ある精神が他の精神に影響を与えるすべてのプロセス」を包含しており、その中には「書き言葉や話し言葉だけでなく、音楽、絵画、演劇、バレエ、そして実際には人間の行動すべて」も含まれるという。
実際、シャノンの理論は、意図したよりもはるかに幅広い聴衆を魅了しました。
言語学者、心理学者、経済学者、生物学者、芸術家は、シャノンの理論をそれぞれの専門分野と融合させようと試みてきました。
彼の人気が高まるにつれて、シャノンは自分のアイデアが無差別に使用され、その結果、その明確さと意味が失われているのではないかと心配し始めました。
今にして思えば、心配する必要はありませんでした。生物学、神経科学、ソーシャル ネットワーク分析など、他の分野への彼の理論の応用のほとんどは、堅牢で非常に価値があることが証明されました。
彼の研究は非常に画期的であり、非常に広く普及したため、クモの存在や二重らせんの発見の数十年前に定式化したにもかかわらず、インターネットから DNA に含まれる遺伝情報に至るまで、無数の分野で使用されるようになりました。
いずれにせよ、この心配は長くは続きませんでした。
学術コミュニティが情報理論の影響を吸収し続けるにつれて、シャノンの関心は発展していきました。
『A Mind at Play』の共著者であるジミー・ソーニ氏は、彼は優れた理論的頭脳だけでなく、非常に面白く、実践的で独創的な頭脳も持っていたと指摘する。
そこで彼は、常に自分を魅了してきた何かに、より完全に自分自身を捧げました。
1950 年代のほとんどの間、シャノンは研究室で想像を膨らませ、独創的な装置を構築することに日々を費やしました。
最終的に、現在人工知能と呼ばれているもののプロトタイプになったものもあります。
その中には、試行錯誤して迷路を解くことができる有名なネズミ、テセウスもいました。さらに、彼は解決策を覚えていても、状況が変化して解決策が古くなると忘れてしまうこともありました。
あるいは、2 つのライトとボタンを備えた「心を読む」機械。プレーヤーは、デバイスが左または右のどちらのライトを点灯するかを大声で推測し、ボタンを押すと、2 つのライトのうち 1 つが点灯します。
マシンの成功はパターンの記録にかかっています。
しかし彼の動機は現実的なものではなかった。
「私は自然に思いついたことをやっています。利益は私の主な目標ではありません。私は常に新しい問題を解決するのが好きです。」と彼はかつて説明しました。
「私は常に自問しています。これを行うための機械を作成することは可能でしょうか? この定理を証明できるでしょうか? これらが私が解決する種類の問題です。それが具体的な用途があるからではありません。」
そしてこれは、シャノンが「非生産的である権利を獲得した」ため、彼の上司であるベル研究所の数学部門の責任者であるヘンリー・ポラックにとっては問題ではなかった。
役に立たないもの
シャノンは理論の出版直後、講演やインタビューへの数多くの誘いのほぼすべてを拒否した。
彼は有名人になりたくなかった。
その後、彼は一般大衆だけでなく科学界からも距離を置くようになり、1958年に彼を雇ったMITの同僚たちを心配させた。
「彼は執筆時には素晴らしい記事を書き、講演時には素晴らしい講演を行いました。しかし彼はそれをするのが嫌いでした」と情報理論家のロバート・ファノはMITテクノロジー・レビューとの対談で回想している。
しかし、彼は、すべての計算にローマ数字を使用する計算機 THROBAC や、カジノのルーレットを打つためのポータブル コンピューターなどの装置の発明を続けました。
彼は、「ルービック キューブに関するコラム」と題して、ルービック キューブに敬意を表して詩の世界に挑戦しました。
「私はまったく不必要なことに多くの時間を費やしています」と彼はホーガンに語った。
そして、その他のさらに有益な観察結果として、彼は株価のパフォーマンスを予測するためのいくつかの数学的モデルを開発し、株式市場でそれらをテストすることに成功しました。
しかし、同僚や学生の相談には全力を尽くしたが、オフィスに閉じこもって過ごすことが多くなり、1960年代半ばには教職を辞めた。
正式に引退したのは 1978 年で、シャノンは喜んでボストン郊外にある自宅を「エントロピー ハウス」と呼んでいました。そこにはゲーム ルームがありました。
彼の創意工夫は衰えていませんでした。「彼はまだ何かを作り続けていました！」と妻のベティは MIT Technology Review のインタビューで回想しました。
「そのうちの 1 つは、W.C. フィールズがドラムの中で 3 つのボールを跳ね返させている様子を描いていました。それは耳をつんざくような音を立てました!」
彼の作品のリストは長いです。
16 進数やルービック キューブを解くロボットなど、抽象的なゲームをプレイするために設計されたさまざまなマシンに加えて、彼は火炎放射トランペット、ロケット フリスビー、近くの湖の水の上を歩くための巨大なポリスチレン シューズも作りました。そして、サドルなし、ペダルなし、二人乗り、四角い車輪付きなど、さまざまなバリエーションの一輪車がたくさんあります。
彼が公の場に姿を現すことはめったになく、彼の崇拝者たちを大いにがっかりさせた。
しかし 1985 年、ベティに勧められて、彼はイギリスのブライトンで開催された情報理論に関する国際シンポジウムに予期せぬ出演を果たしました。
「まるでニュートンが物理学の学会に現れたかのようだった」とシンポジウム会長のロバート・J・マクリース氏は語った。
残念なことに、その同じ年に、彼とベティは記憶喪失に気づき始め、1993年に彼がアルツハイマー病を患っていることが確認されました。
家族は彼を老人ホームに入れ、2001年に亡くなった。
1960年代にシャノンとともに働いた著名なエンジニア、ロバート・G・ギャラガーは、「クロードは現代技術を可能にするために多大な貢献をしたため、どこから始めてどこで終わるのかを知るのが難しい」と語った。
« Il avait une clarté de vision incroyable. Einstein aussi : cette capacité à prendre un problème complexe et à trouver la bonne méthode d'analyse, de sorte que les choses deviennent très simples. »
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