En la Universidad de Michigan , Shannon obtuvo una doble titulación , graduándose con una Licenciatura en Ciencias tanto en ingeniería eléctrica como en matemáticas en 1936. A los 21 años, era un estudiante de maestría en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en ingeniería eléctrica, su tesis se centró en la teoría de circuitos de conmutación , demostrando que las aplicaciones eléctricas del álgebra de Boole podían construir cualquier relación numérica lógica, [10] estableciendo así la teoría detrás de la computación digital y los circuitos digitales . [11] Se ha afirmado que la tesis es la tesis de maestría más importante de todos los tiempos, [10] ya que en 1985, Howard Gardner la describió como "posiblemente la tesis de maestría más importante, y también la más famosa, del siglo", [12] mientras que Herman Goldstine la describió como "seguramente ... una de las tesis de maestría más importantes jamás escritas ... Ayudó a cambiar el diseño de circuitos digitales de un arte a una ciencia". [13] También se le ha llamado el "certificado de nacimiento de la revolución digital ", [14] y ganó el Premio Alfred Noble en 1939. [ 15] Shannon luego se graduó con un doctorado en matemáticas del MIT en 1940, [16] con su tesis centrada en la genética , con la que derivó resultados importantes, pero no se publicó. [17]
Shannon contribuyó al campo del criptoanálisis para la defensa nacional de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial , incluido su trabajo fundamental sobre descifrado de códigos y telecomunicaciones seguras , escribiendo un artículo que se considera una de las piezas fundamentales de la criptografía moderna, [18] con su trabajo descrito como "un punto de inflexión, y marcó el cierre de la criptografía clásica y el comienzo de la criptografía moderna". [19] El trabajo de Shannon es la base de la criptografía de clave secreta , incluido el trabajo de Horst Feistel , el Estándar de cifrado de datos (DES) , el Estándar de cifrado avanzado (AES) y más. [19] Como resultado, Shannon ha sido llamado el "padre fundador de la criptografía moderna". [20]
Shannon hizo numerosas contribuciones al campo de la inteligencia artificial, [3] escribiendo artículos sobre la programación de una computadora para ajedrez, que han sido inmensamente influyentes, [27] [28] y también su máquina de Teseo fue el primer dispositivo eléctrico en aprender por ensayo y error, siendo uno de los primeros ejemplos de inteligencia artificial. [29] [30] También coorganizó y participó en el taller de Dartmouth de 1956, considerado el evento fundador del campo de la inteligencia artificial. [31] [32] También hizo contribuciones a múltiples otros campos, como la teoría de la detección y la combinatoria . [33]
Rodney Brooks declaró que Shannon fue el ingeniero del siglo XX que más contribuyó a las tecnologías del siglo XXI. [29] Los logros de Shannon se consideran a la par, en su campo, con los de Albert Einstein y Sir Isaac Newton en el suyo. [7] [21] [5] [34] [35]
Biografía
Infancia
La familia Shannon vivía en Gaylord, Michigan , y Claude nació en un hospital en las cercanías de Petoskey . [4] Su padre, Claude Sr. (1862-1934), era un hombre de negocios y, durante un tiempo, juez de sucesiones en Gaylord. Su madre, Mabel Wolf Shannon (1880-1945), era profesora de idiomas, que también se desempeñó como directora de la escuela secundaria de Gaylord . [36] Claude Sr. era descendiente de colonos de Nueva Jersey , mientras que Mabel era hija de inmigrantes alemanes. [4] La familia de Shannon fue activa en su Iglesia Metodista durante su juventud. [37]
La mayor parte de los primeros 16 años de su vida transcurrieron en Gaylord, donde asistió a la escuela pública y se graduó de la Gaylord High School en 1932. Shannon mostró una inclinación hacia las cosas mecánicas y eléctricas. Sus mejores materias eran ciencias y matemáticas. En casa, construyó dispositivos como modelos de aviones, un modelo de barco controlado por radio y un sistema de telégrafo con alambre de púas para la casa de un amigo a media milla de distancia. [38] Mientras crecía, también trabajó como mensajero para la compañía Western Union .
El héroe de la infancia de Shannon fue Thomas Edison , de quien más tarde se enteró que era un primo lejano. Tanto Shannon como Edison eran descendientes de John Ogden (1609-1682), un líder colonial y antepasado de muchas personas distinguidas. [39] [40]
El uso de interruptores eléctricos para implementar la lógica es el concepto fundamental que subyace a todas las computadoras digitales electrónicas . El trabajo de Shannon se convirtió en la base del diseño de circuitos digitales , ya que se hizo ampliamente conocido en la comunidad de ingeniería eléctrica durante y después de la Segunda Guerra Mundial . El rigor teórico del trabajo de Shannon reemplazó los métodos ad hoc que habían prevalecido anteriormente. Howard Gardner elogió la tesis de Shannon como "posiblemente la tesis de maestría más importante y también la más destacada del siglo". [44] Uno de los revisores de su trabajo comentó que "hasta donde yo sé, esta es la primera aplicación de los métodos de lógica simbólica a un problema de ingeniería tan práctico. Desde el punto de vista de la originalidad, califico el artículo como sobresaliente". [45] La tesis de maestría de Shannon ganó el Premio Alfred Noble de 1939 .
Shannon recibió su doctorado en matemáticas del MIT en 1940. [39] Vannevar Bush había sugerido que Shannon debería trabajar en su disertación en el Laboratorio Cold Spring Harbor , con el fin de desarrollar una formulación matemática para la genética mendeliana . Esta investigación dio como resultado la tesis doctoral de Shannon, llamada Un álgebra para la genética teórica . [46] Sin embargo, la tesis no se publicó después de que Shannon perdiera el interés, pero contenía resultados importantes. [17] Cabe destacar que fue uno de los primeros en aplicar un marco algebraico para estudiar la genética de poblaciones teórica. [47] Además, Shannon ideó una expresión general para la distribución de varios rasgos vinculados en una población después de múltiples generaciones bajo un sistema de apareamiento aleatorio, que era original en ese momento, [48] con el nuevo teorema sin resolver por otros genetistas de poblaciones de la época. [49]
A Shannon se le atribuye la invención de los gráficos de flujo de señales , en 1942. Descubrió la fórmula de ganancia topológica mientras investigaba el funcionamiento funcional de una computadora analógica. [52]
En 1945, cuando la guerra estaba llegando a su fin, la NDRC estaba publicando un resumen de informes técnicos como último paso antes de su eventual cierre. Dentro del volumen sobre control de fuego, un ensayo especial titulado Data Smoothing and Prediction in Fire-Control Systems , coescrito por Shannon, Ralph Beebe Blackman y Hendrik Wade Bode , trató formalmente el problema de suavizar los datos en el control de fuego por analogía con "el problema de separar una señal del ruido interferente en los sistemas de comunicaciones". [56] En otras palabras, modeló el problema en términos de procesamiento de datos y señales y, por lo tanto, anunció la llegada de la Era de la Información .
El trabajo de Shannon sobre criptografía estaba aún más relacionado con sus publicaciones posteriores sobre teoría de la comunicación . [57] Al final de la guerra, preparó un memorando clasificado para Bell Telephone Labs titulado "Una teoría matemática de la criptografía", fechado en septiembre de 1945. Una versión desclasificada de este documento se publicó en 1949 como " Teoría de la comunicación de los sistemas secretos " en el Bell System Technical Journal . Este documento incorporaba muchos de los conceptos y formulaciones matemáticas que también aparecieron en su Una teoría matemática de la comunicación . Shannon dijo que sus ideas de guerra sobre la teoría de la comunicación y la criptografía se desarrollaron simultáneamente, y que "estaban tan juntas que no se podían separar". [58] En una nota al pie cerca del comienzo del informe clasificado, Shannon anunció su intención de "desarrollar estos resultados... en un próximo memorando sobre la transmisión de información". [59]
Mientras estaba en Bell Labs, Shannon demostró que el block criptográfico de un solo uso es irrompible en su investigación clasificada que fue publicada más tarde en 1949. El mismo artículo también demostró que cualquier sistema irrompible debe tener esencialmente las mismas características que el block criptográfico de un solo uso: la clave debe ser verdaderamente aleatoria, tan grande como el texto sin formato, nunca reutilizada en su totalidad o en parte y mantenida en secreto. [60]
Teoría de la información
En 1948, el memorándum prometido apareció como "Una teoría matemática de la comunicación", un artículo en dos partes en los números de julio y octubre del Bell System Technical Journal . Este trabajo se centra en el problema de cómo codificar mejor el mensaje que un emisor quiere transmitir. Shannon desarrolló la entropía de la información como una medida del contenido de información en un mensaje, que es una medida de la incertidumbre reducida por el mensaje. Al hacerlo, inventó esencialmente el campo de la teoría de la información .
El libro The Mathematical Theory of Communication [61] reimprime el artículo de Shannon de 1948 y la popularización que hizo Warren Weaver de él, que es accesible para los no especialistas. Weaver señaló que la palabra "información" en la teoría de la comunicación no está relacionada con lo que uno dice, sino con lo que podría decir. Es decir, la información es una medida de la libertad de elección de uno cuando selecciona un mensaje. Los conceptos de Shannon también se popularizaron, sujetos a su propia corrección, en Symbols, Signals, and Noise de John Robinson Pierce .
La contribución fundamental de la teoría de la información al procesamiento del lenguaje natural y a la lingüística computacional se estableció aún más en 1951, en su artículo "Predicción y entropía del inglés impreso", que muestra los límites superior e inferior de la entropía en las estadísticas del inglés, lo que proporciona una base estadística para el análisis del lenguaje. Además, demostró que tratar el espacio como la 27.ª letra del alfabeto en realidad reduce la incertidumbre en el lenguaje escrito, lo que proporciona un vínculo cuantificable claro entre la práctica cultural y la cognición probabilística.
Otro artículo notable publicado en 1949 es " Teoría de la comunicación de los sistemas secretos ", una versión desclasificada de su trabajo de guerra sobre la teoría matemática de la criptografía, en la que demostró que todos los cifrados teóricamente irrompibles deben tener los mismos requisitos que el bloc de un solo uso. Se le atribuye la introducción del teorema de muestreo , que había derivado ya en 1940, [62] y que se ocupa de la representación de una señal de tiempo continuo a partir de un conjunto discreto (uniforme) de muestras. Esta teoría fue esencial para permitir que las telecomunicaciones pasaran de los sistemas de transmisión analógicos a los digitales en la década de 1960 y posteriormente.
Inteligencia artificial
En 1950, Shannon diseñó y construyó con la ayuda de su esposa una máquina de aprendizaje llamada Theseus. Consistía en un laberinto sobre una superficie, a través del cual podía moverse un ratón mecánico. Debajo de la superficie había sensores que seguían la trayectoria de un ratón mecánico a través del laberinto. Después de mucho ensayo y error, este dispositivo aprendería el camino más corto a través del laberinto y dirigiría al ratón mecánico a través del laberinto. El patrón del laberinto podía cambiarse a voluntad. [30]
Mazin Gilbert afirmó que Teseo “inspiró todo el campo de la IA. Este ensayo y error aleatorios son la base de la inteligencia artificial”. [30]
Shannon escribió varios artículos influyentes sobre inteligencia artificial, como su artículo de 1950 titulado "Programación de una computadora para jugar ajedrez" y su artículo de 1953 titulado "Computadoras y autómatas". [63]
En 1956, Shannon se incorporó al cuerpo docente del MIT, donde ocupó una cátedra. Trabajó en el Laboratorio de Investigación en Electrónica (RLE, por sus siglas en inglés) y continuó trabajando en el cuerpo docente del MIT hasta 1978.
Vida posterior
Shannon desarrolló la enfermedad de Alzheimer y pasó los últimos años de su vida en un asilo de ancianos ; murió en 2001, sobreviviendo su esposa, un hijo y una hija, y dos nietas. [66] [67]
Pasatiempos e inventos
El Minivac 601 , un entrenador informático digital diseñado por Shannon
Shannon diseñó el Minivac 601 , un entrenador informático digital para enseñar a los empresarios cómo funcionaban las computadoras. Fue comercializado por la Scientific Development Corp a partir de 1961. [70]
También se le considera el co-inventor de la primera computadora portátil junto con Edward O. Thorp . [71] El dispositivo se utilizó para mejorar las probabilidades al jugar a la ruleta .
Vida personal
Shannon se casó con Norma Levor , una intelectual judía de izquierdas y adinerada, en enero de 1940. El matrimonio terminó en divorcio después de aproximadamente un año. Levor se casó más tarde con Ben Barzman . [72]
Shannon conoció a su segunda esposa, Mary Elizabeth Moore (Betty), cuando ella era analista numérica en Bell Labs. Se casaron en 1949. [66] Betty ayudó a Claude a construir algunos de sus inventos más famosos. [73] Tuvieron tres hijos. [74]
Según Neil Sloane , un miembro de AT&T que coeditó la gran colección de artículos de Shannon en 1993, la perspectiva introducida por la teoría de la comunicación de Shannon (ahora llamada teoría de la información ) es la base de la revolución digital , y cada dispositivo que contiene un microprocesador o microcontrolador es un descendiente conceptual de la publicación de Shannon en 1948: [78] "Es uno de los grandes hombres del siglo. Sin él, ninguna de las cosas que conocemos hoy existiría. Toda la revolución digital comenzó con él". [79] La unidad de criptomoneda shannon (un sinónimo de gwei) lleva su nombre. [80]
Muchos consideran que Shannon fue el único que creó la teoría de la información y sentó las bases para la era digital . [81] [82] [17] [23] [83] [6]
A Mind at Play , una biografía de Shannon escrita por Jimmy Soni y Rob Goodman, se publicó en 2017. [84] Describieron a Shannon como "el genio más importante del que nunca has oído hablar, un hombre cuyo intelecto estaba a la par con Albert Einstein e Isaac Newton". [85]
El 30 de abril de 2016, Shannon fue homenajeado con un Doodle de Google para celebrar su vida en lo que habría sido su cumpleaños número 100. [86] [87] [88] [89] [90] [91]
The Bit Player , un largometraje sobre Shannon dirigido por Mark Levinson, se estrenó en el Festival Mundial de Ciencia en 2019. [92] Basada en entrevistas realizadas a Shannon en su casa en la década de 1980, la película se estrenó en Amazon Prime en agosto de 2020.
La teoría matemática de la comunicación
La contribución del tejedor
La teoría matemática de la comunicación de Shannon [61] comienza con una interpretación de su propio trabajo por parte de Warren Weaver . Aunque toda la obra de Shannon trata sobre la comunicación en sí, Warren Weaver comunicó sus ideas de tal manera que aquellos que no estaban acostumbrados a la teoría y las matemáticas complejas pudieran comprender las leyes fundamentales que él propuso. La combinación de sus habilidades comunicativas únicas y sus ideas generó el modelo de Shannon-Weaver , aunque los fundamentos matemáticos y teóricos emanan completamente del trabajo de Shannon después de la introducción de Weaver . Para el profano, la introducción de Weaver comunica mejor la teoría matemática de la comunicación [61], pero la lógica, las matemáticas y la precisión expresiva posteriores de Shannon fueron responsables de definir el problema en sí.
Otros trabajos
Shannon y su ratón electromecánico Teseo (llamado así por Teseo de la mitología griega) con el que intentó resolver el laberinto en uno de los primeros experimentos en inteligencia artificial.El laberinto de Teseo en el Museo del MIT
El ratón de Shannon
"Teseo", creado en 1950, era un ratón mecánico controlado por un circuito de relé electromecánico que le permitía moverse por un laberinto de 25 casillas. [93] La configuración del laberinto era flexible y podía modificarse arbitrariamente reorganizando las particiones móviles. [93] El ratón estaba diseñado para buscar por los pasillos hasta encontrar el objetivo. Una vez que había recorrido el laberinto, el ratón podía ser colocado en cualquier lugar en el que hubiera estado antes y, debido a su experiencia previa, podía ir directamente al objetivo. Si se lo colocaba en un territorio desconocido, estaba programado para buscar hasta llegar a una ubicación conocida y luego procedería al objetivo, añadiendo el nuevo conocimiento a su memoria y aprendiendo un nuevo comportamiento. [93] El ratón de Shannon parece haber sido el primer dispositivo de aprendizaje artificial de su tipo. [93]
Estimación de Shannon sobre la complejidad del ajedrez
En 1949, Shannon completó un artículo (publicado en marzo de 1950) que estima la complejidad del árbol de juego del ajedrez , que es aproximadamente 10 120. Este número se conoce ahora a menudo como el " número de Shannon ", y todavía hoy se considera una estimación precisa de la complejidad del juego. El número se cita a menudo como una de las barreras para resolver el juego de ajedrez utilizando un análisis exhaustivo (es decir, análisis de fuerza bruta ). [94] [95]
El programa de ajedrez de Shannon
El 9 de marzo de 1949, Shannon presentó un artículo titulado "Programación de una computadora para jugar ajedrez". El artículo fue presentado en la Convención del Instituto Nacional de Ingenieros de Radio en Nueva York. Describió cómo programar una computadora para jugar ajedrez basándose en la puntuación de la posición y la selección de movimientos. Propuso estrategias básicas para restringir el número de posibilidades a considerar en una partida de ajedrez. En marzo de 1950 se publicó en Philosophical Magazine , y se considera uno de los primeros artículos publicados sobre el tema de la programación de una computadora para jugar ajedrez y el uso de una computadora para resolver el juego . [94] [96] En 1950, Shannon escribió un artículo titulado "Una máquina para jugar ajedrez", [97] que fue publicado en Scientific American . Ambos artículos han tenido una inmensa influencia y sentaron las bases para futuros programas de ajedrez. [27] [28]
Su proceso para que la computadora decidiera qué movimiento hacer era un procedimiento minimax , basado en una función de evaluación de una posición de ajedrez dada. Shannon dio un ejemplo aproximado de una función de evaluación en la que el valor de la posición negra se restaba del de la posición blanca. El material se contaba de acuerdo con el valor relativo habitual de las piezas de ajedrez (1 punto para un peón, 3 puntos para un caballo o alfil, 5 puntos para una torre y 9 puntos para una reina). [98] Consideró algunos factores posicionales, restando ½ punto por cada peón doblado , peón atrasado y peón aislado ; se incorporó la movilidad agregando 0,1 punto por cada movimiento legal disponible.
La máxima de Shannon
Shannon formuló una versión del principio de Kerckhoffs como "El enemigo conoce el sistema". En esta forma se lo conoce como "máxima de Shannon".
Conmemoraciones
Centenario de Shannon
Centenario de Claude Shannon
El centenario de Shannon, 2016, marcó la vida e influencia de Claude Elwood Shannon en el centenario de su nacimiento el 30 de abril de 1916. Se inspiró en parte en el Año de Alan Turing . Un comité ad hoc de la IEEE Information Theory Society, que incluía a Christina Fragouli , Rüdiger Urbanke, Michelle Effros , Lav Varshney y Sergio Verdú , [99] coordinó eventos mundiales. La iniciativa se anunció en el Panel de Historia en el Taller de Teoría de la Información IEEE de 2015 en Jerusalén [100] [101] y en el boletín de la IEEE Information Theory Society. [102]
Una lista detallada de eventos confirmados estaba disponible en el sitio web de la IEEE Information Theory Society. [103]
Algunas de las actividades incluidas:
Bell Labs organizó la Primera Conferencia Shannon sobre el Futuro de la Era de la Información el 28 y 29 de abril de 2016 en Murray Hill, Nueva Jersey, para homenajear a Claude Shannon y el impacto continuo de su legado en la sociedad. El evento incluye discursos de apertura a cargo de eminencias globales y visionarios de la era de la información que explorarán el impacto de la teoría de la información en la sociedad y nuestro futuro digital, recuerdos informales y presentaciones técnicas destacadas sobre trabajos relacionados posteriores en otras áreas, como la bioinformática, los sistemas económicos y las redes sociales. También hay una competencia para estudiantes.
El 30 de abril de 2016, Bell Labs lanzó una exhibición web que narra la contratación de Shannon en Bell Labs (bajo un contrato de la NDRC con el gobierno de los EE. UU.), su trabajo posterior allí desde 1942 hasta 1957 y detalles del Departamento de Matemáticas. La exhibición también mostró biografías de colegas y gerentes durante su mandato, así como versiones originales de algunos de los memorandos técnicos que luego se hicieron conocidos en forma publicada.
La República de Macedonia emitió un sello conmemorativo. [104] Se está proponiendo un sello conmemorativo del USPS , con una petición activa. [105]
Un documental sobre Claude Shannon y sobre el impacto de la teoría de la información, The Bit Player , fue producido por Sergio Verdú y Mark Levinson . [106]
Una celebración transatlántica del bicentenario de George Boole y del centenario de Claude Shannon, organizada por la Universidad de Cork y el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Un primer evento fue un taller en Cork, When Boole Meets Shannon, [107] y continuará con exhibiciones en el Museo de Ciencias de Boston y en el Museo del MIT . [108]
Muchas organizaciones de todo el mundo están celebrando eventos de conmemoración, entre ellas el Museo de Ciencias de Boston, el Museo Heinz-Nixdorf, el Instituto de Estudios Avanzados, la Universidad Técnica de Berlín, la Universidad del Sur de Australia (UniSA), la Unicamp (Universidade Estadual de Campinas), la Universidad de Toronto, la Universidad China de Hong Kong, la Universidad de El Cairo, Telecom ParisTech, la Universidad Técnica Nacional de Atenas, el Instituto Indio de Ciencias, el Instituto Indio de Tecnología de Bombay, el Instituto Indio de Tecnología de Kanpur , la Universidad Tecnológica de Nanyang de Singapur, la Universidad de Maryland, la Universidad de Illinois en Chicago, la École Polytechnique Federale de Lausanne, la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), la Universidad de California en Los Ángeles, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Chongqing y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
El logotipo que aparece en esta página fue creado mediante colaboración colectiva en Crowdspring. [109]
La presentación de Math Encounters del 4 de mayo de 2016 en el Museo Nacional de Matemáticas de Nueva York, titulada Saving Face: Information Tricks for Love and Life , se centró en el trabajo de Shannon en teoría de la información . Hay disponible una grabación en video y otros materiales. [110]
Lista de premios y honores
El premio Claude E. Shannon se creó en su honor y él fue también el primer galardonado en recibirlo, en 1973. [111] [112]
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Lectura adicional
Rethnakaran Pulikkoonattu — Eric W. Weisstein: biografía de Shannon, Claude Elwood (1916–2001) en Mathworld Shannon, Claude Elwood (1916–2001) – de El mundo de la biografía científica de Eric Weisstein
Claude E. Shannon: Programación de una computadora para jugar al ajedrez , Philosophical Magazine, Ser.7, Vol. 41, No. 314, marzo de 1950. (Disponible en línea en los enlaces externos que aparecen a continuación)
David Levy: Computer Gamesmanship: Elementos de diseño de juegos inteligentes , Simon & Schuster, 1983. ISBN 0-671-49532-1
Mindell, David A., "El mejor momento de la automatización: Bell Labs y el control automático en la Segunda Guerra Mundial", IEEE Control Systems, diciembre de 1995, págs. 72–80.
Poundstone, William, La fórmula de la fortuna , Hill & Wang, 2005, ISBN 978-0-8090-4599-0
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Everett M. Rogers, Claude Shannon's Cryptography Research During World War II and the Mathematical Theory of Communication , 1994 Actas de la Conferencia IEEE International Carnahan sobre Tecnología de Seguridad, págs. 1–5, 1994. La investigación criptográfica de Claude Shannon durante la Segunda Guerra Mundial y la teoría matemática de la comunicación
Enlaces externos
Medios relacionados con Claude Shannon en Wikimedia Commons
Wikiquote tiene citas relacionadas con Claude Elwood Shannon .
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