קלוד שאנון

קלוד אלווד שאנון (באנגלית: Claude Elwood Shannon;‏ 30 באפריל 1916 – 24 בפברואר 2001) היה מתמטיקאי, מהנדס חשמל וקריפטוגרף אמריקאי, נחשב לאבי תורת האינפורמציה ובעל תרומה נכבדה למדע הקריפטוגרפיה והאלקטרוניקה. שאנון הראה כי שיטת ההצפנה המבוססת על מפתח חד פעמי בטוחה לחלוטין. יישום זה של תורת האינפורמציה היה הצעד הראשון במחקר המתמטי של שיטות הצפנה. ספרו המפורסם ביותר עוסק בתאוריה המתמטית של תקשורת. בספרו זה ובכתביו האחרים הוא פיתח רעיונות המשמשים בסיס לצורת התפעול של מחשבים מודרניים, לרעיון של הספרה הבינארית (הסיבית או הביט), וכן לתורת ההצפנה (הקריפטוגרפיה). שאנון נולד בפטוסקי, עיירה הנמצאת בצפון מדינת מישיגן שבארצות הברית. אביו היה איש עסקים, ואמו הייתה מורה לשפות ומנהלת בית ספר תיכון. את שש-עשרה שנות חייו הראשונות עבר בגיילורד, מישיגן, שם למד בבית ספר ציבורי וסיים את תיכון גיילורד בשנת 1932. כשגדל, עבד כשליח עבור חברת וסטרן יוניון. שאנון היה קרוב משפחה רחוק של תומאס אדיסון. הוא היה אתאיסט ולא הזדהה פוליטית. בשנת 1932 החל ללמוד באוניברסיטת מישיגן, שם לקח קורס בו נחשף לעבודותיו של ג'ורג' בול. בשנת 1936 סיים עם שני תארים, במתמטיקה ובהנדסת חשמל, לאחר מכן החל לעבוד במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), שם עבד על מנתח דיפרנציאלי, פרי עבודתו של וניבר בוש, שהיה למעשה מחשב אנלוגי. כשלמד את מבנה המעגלים של המכונה, ראה שאנון כי עקרונותיו של בוש יכולים להוות כלי רב-עוצמה. בשנת 1937 פרסם את עבודת המאסטר שלו, "ניתוח סימבולי של מעגלי תמסורות ומיתוג" אשר זיכתה אותו בפרס איגוד מהנדסי החשמל האמריקנים על שם אלפרד נובל לשנת 1940. הווארד גרדנר מאוניברסיטת הרווארד אמר כי "ייתכן וזוהי עבודת התזה החשובה ביותר והמפורסמת ביותר של המאה". בעבודה זו הראה כי אריתמטיקה בינארית ביחד עם אלגברה בוליאנית ולוגיקה בוליאנית בפרט, יכולות להוות כלי עזר חשוב בפישוט מבנה של מערכות תמסורת אלקטרו-מכניות אשר יושמו באותה תקופה במערכות הטלפוניה. הוא היה הראשון שחקר את השימוש במתגים על מנת ליישם פעולות לוגיות, דבר שעומד בבסיס הרעיוני של המחשב הספרתי. עבודתו של שאנון נעשתה לאבן דרך בתכנון הפרקטי של מעגלים ספרתיים, ועיקר מחקרו התפרסם לאחר מלחמת העולם השנייה. עבודתו הקפדנית סיפקה בסיס שהחליף כמה מן המערכות הייעודיות האחרות אשר יושמו באותה תקופה. כחלק מהצלחתו, הציע בוש כי שאנון יבצע את המשך עבודתו המחקרית במעבדת קולד ספרינג הארבור במימון מכון קרנגי, שבוש עמד בראשו, כדי שיוכל למצוא קשרים מתמטיים דומים עבור תורת הגנטיקה של גרגור מנדל, דבר אשר הניב בשנת 1940 את עבודת הדוקטורט שלו "אלגברה עבור גנטיקה תאורטית". בשנת 1940 מונה שאנון לעמית מחקר במכון למחקר מתקדם בפרינסטון, שם דן ברעיונותיו עם הרמן וייל וג'ון פון נוימן, ולעיתים גם עם אלברט איינשטיין וקורט גדל. שאנון הצטרף למעבדות בל בזמן מלחמת העולם השנייה מתוך מטרה לפתח מערכות בקרת ירי (אנ') ואת ענף הקריפטוגרפיה. בשנת 1945, כשהמלחמה עמדה לקראת סופה, החלו מעסיקיו מן הוועדה הלאומית למחקר הגנתי בארצות הברית לעסוק בסיכום הפרויקטים של הגוף, משום שעמד בפני סגירה. בפרק שעסק בבקרת ירי והכיל את המאמר "ריכוז וחיזוי מידע במערכות בקרת ירי", הציג שאנון את הבעיה כמקרה מיוחד של "שידור, תמרון וניצול של המודיעין", כלומר, הבעיה הייתה בעיקר בתחום הנתונים ועיבוד האותות. בכך היה שאנון למבשר עידן האינפורמציה. שאנון הושפע רבות מעבודה זו אשר הניעה אותו לקראת פיתוח תורת האינפורמציה. במעבדות בל אף הכיר את אשתו, בטי שאנון, אשר עבדה בהן כאנליסטית. בשנת 1948 פרסם שאנון את מאמרו "תאוריה מתמטית של התקשורת" בשני חלקים בגיליונות יולי ואוקטובר של "הירחון הטכני של מעבדות בל". עבודה זו מתרכזת בקושי לקודד מידע בצורה הטובה ביותר עבור השולח. בעבודה זו השתמש שאנון בכלים מתחום תורת ההסתברות אשר פותחו על ידי נורברט וינר. היו אלה חבלי לידה עבור שימוש בכלים מסוג זה בתחום התקשורת. שאנון פיתח את תורת האנטרופיה כמדד עבור אי-שכיחות של סדר פנימי בהודעה, דבר אשר התפתח בהמשך אל תורת האינפורמציה. בספר "תאוריה מתמטית של התקשורת" שכתב בצוותא עם ורנר ובר, הודפס המאמר בשנית בגרסה קריאה יותר עבור הציבור הרחב. בשנת 1949 פרסם מאמר חשוב נוסף בשם "תורת התקשורת של מערכות מוצפנות" אשר הווה אבן דרך בענף הקריפטוגרפיה, בו הובאו אף יסודות מתורת הדגימה העוסקת באותות מתמשכים. בשנת 1950 פרסם שאנון מאמר אשר הניח את היסודות לבניית תוכנות מחשב למשחק שחמט. המאמר, "תכנות מחשב על מנת לשחק שחמט", תיאר איך נתן לבנות מחשב או מכונה אשר ישחקו שחמט בצורה סבירה. שיטת בחירת המהלכים התבססה על עץ מינימקס ופונקציית התפתחות. הוא חזר אל המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בשנת 1956 בו המשיך במחקרו עד לשנת 1978. בשנת 2001 נפטר בביתו שבמדפורד, מסצ'וסטס. מעבר לחייו האקדמיים, היה ידוע שאנון בעניינו בג'אגלינג, חד אופן ושחמט. הוא אף המציא מספר מכשירים והמצאות, ביניהן פריזבי ממונע רקטית, מקל פוגו ממונע ומחשב נישא לחיזוי תוצאות של משחק ברולטה. בין המכשירים ההומוריסטיים יותר שהמציא נכללת קופסה בעלת מתג יחיד. בעת לחיצה על המתג, יוצאת מתוך התיבה זרוע מכנית, מחזירה את המתג למצבו הקודם וחוזרת אל התיבה. קלוד שאנון ואשתו בטי שאנון נהגו לבלות את סופי השבוע בלאס וגאס ביחד עם המתמטיקאי העמית אדוארד טרופ והגיעו להישגים נאים ברולטה ובבלאק ג'ק בהשתמשם בכלים מתחום תורת המשחקים. שאנון והפיזיקאי ג'ון לארי קלי, תארו שיטה זו בספרם "נוסחת הגורל". שיטה זו זכתה לכינוי "קריטריון קלי". בשנת 2001 נערכו מספר אירועים מתוך מטרה להנציח את תרומתו הרבה. חמישה פסלים שלו נמצאים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, בגיילורד, באוניברסיטת מישיגן, באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ובמעבדות בל. החלק ממעבדות בל שבשליטת AT&T נקרא "מעבדות שאנון" על שמו. בשנת 1966 זכה במדליית ה-IEEE. רוברט גאלר קרא לשאנון "המדען הגדול של המאה העשרים". לפי ניל סלואן, חבר בחברת AT&T שהיה בין עורכי קובץ כתביו, הרעיונות של תורת האינפורמציה והתשתיות שהניח בתחום המערכות הספרתיות, היוו את הבסיס לכל המהפכה הדיגיטלית ולכן כל מכשיר המכיל מיקרומעבד או מיקרובקר מבוסס על העקרונות ממאמרו המפורסם של שאנון משנת 1948. "הוא אחד מגדולי המאה", אמר סלואן, "בלעדיו, אף לא אחד מן הדברים שאנו מכירים כיום היה קיים. כל המהפכה הדיגיטלית החלה עמו". על שמו מוענק פרס שאנון של ה־IEEE, הפרס הנחשב ביותר בחקר תורת האינפורמציה. הזוכה הראשון בפרס היה שאנון עצמו. על שמו קרויות תגליות שהיה שותף עיקרי להן: מדד שאנון-ויבר - מדד המודד את המגוון הביולוגי בחברה אקולוגית נתונה. חוק שאנון-הארטלי - משפט בתורת האינפורמציה, המגדיר את קיבול הערוץ של ערוץ תקשורת החשוף לרעש גאוסי. קוד שאנון-פאנו - טכניקה לבניית קוד תחיליות (כלומר כל מחרוזת ביטים שמייצגת סמל אינה תחילית של מחרוזת המייצגת סמל אחר) המבוססת על קבוצה של סמלים והתדירות שהם מופיעים. Jimmy Soni & Rob Goodman, A MIND AT PLAY How Claude Shannon Invented the Information Age מדיה וקבצים בנושא קלוד שאנון בוויקישיתוף קלוד שאנון, באתר פרויקט הגנאלוגיה במתמטיקה קלוד שאנון, באתר MacTutor (באנגלית) קלוד שאנון, באתר dblp קלוד שאנון, באתר גוגל סקולר אמיר קליסמן, "האב הלא נודע של עידן המידע", גליליאו 118 (2008), עמ' 46-36 ynet, גוגל במחווה לקלוד שאנון, לרגל 100 שנים להולדתו, באתר ynet, 30 באפריל 2016 אבי בליזובסקי, ‏מאה שנים להולדתו של קלוד שאנון האם אנו מתקרבים לגבול קיבולת הרשת שחזה?, באתר "הידען", 30 באפריל 2016 הסבר על ה"דודל" (שרבוט גוגל) שפרסמה גוגל לציון יום הולדתו ה-100 של קלוד שאנון, באתר מנוע החיפוש "גוגל" (באנגלית) קלוד שאנון, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) קלוד שאנון, באתר "Find a Grave" (באנגלית) Claude Shannon, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, MIT, August 10, 1937. Claude Shannon, An algebra for theoretical genetics, MIT, 1940 ראו בקרת ירי ארה"ב: מת ממציא הקוד הבינארי, באתר nana10‏, 2 במרץ 2001 אתר פרס שאנון של ה־IEEE Jimmy Soni & Rob Goodman, A Mind At Play , How Claude Shanonn Invented the Information Area, 2017, New York: Simon & Schuster, 2017, ISBN 978-1-4767-6668-3. (באנגלית)