Biographie
Claude E. Shannons Vater hieß ebenfalls Claude Elwood Shannon und seine Mutter war Mabel Catherine Wolf. Shannon war Absolvent der Universität von Michigan, wo er 1936 einen Abschluss in Mathematik und Elektrotechnik erhielt. Obwohl er in Mathematik keine herausragenden Leistungen erbracht hatte, ging er anschließend an das Massachusetts Institute of Technology, wo er einen Master-Abschluss in Elektrotechnik und 1940 seinen Doktortitel in Mathematik erwarb. Shannon schrieb seine Masterarbeit A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits über die Verwendung der Boole’schen Algebra zur Analyse und Optimierung von Relaisschaltkreisen. Seine Doktorarbeit befasste sich mit Populationsgenetik.
Am Massachusetts Institute of Technology arbeitete er auch am Differentialanalysator, einer frühen Art von mechanischem Computer, der von Vannevar Bush entwickelt wurde, um numerische Lösungen für gewöhnliche Differentialgleichungen zu erhalten. Shannon veröffentlichte 1941 die mathematische Theorie des Differentialanalysators. In der Einleitung zu dieser Arbeit schreibt er:-
Die wichtigsten Ergebnisse befassen sich mit den Bedingungen, unter denen Funktionen einer oder mehrerer Variablen erzeugt werden können, und den Bedingungen, unter denen gewöhnliche Differentialgleichungen gelöst werden können. Einige Aufmerksamkeit wird der Annäherung von Funktionen (die nicht exakt erzeugt werden können), der Annäherung von Übersetzungsverhältnissen und der automatischen Geschwindigkeitsregelung gewidmet.
Shannon kam 1941 als Forschungsmathematiker zu AT&T Bell Telephones in New Jersey und blieb bis 1972 bei den Bell Laboratories. Johnson schreibt, dass Shannon:-
… dafür bekannt wurde, dass er sich tagsüber zurückhielt und nachts mit seinem Einrad durch die Hallen fuhr.
D Slepian, ein Kollege in den Bell Laboratories, schrieb:-
Viele von uns brachten ihr Mittagessen mit zur Arbeit und spielten mathematische Tafelspiele, aber Claude kam nur selten. Er arbeitete meistens bei geschlossener Tür. Aber wenn man reinkam, war er sehr geduldig und half einem weiter. Er konnte ein Problem in Nullkommanichts begreifen. Er war wirklich ein ziemliches Genie. Er ist die einzige Person, die ich kenne, auf die ich dieses Wort anwenden würde.
In Zusammenarbeit mit John Riordan veröffentlichte Shannon 1942 eine Arbeit über die Anzahl von seriell-parallelen Netzwerken mit zwei Anschlüssen. Diese Arbeit erweiterte die Ergebnisse von MacMahon, der seinen ersten Beitrag 1892 im Electrician veröffentlicht hatte.
Shannon veröffentlichte eine mathematische Theorie der Kommunikation im Bell System Technical Journal (1948). Diese Arbeit begründete das Thema der Informationstheorie und er schlug ein lineares schematisches Modell eines Kommunikationssystems vor. Dies war eine neue Idee. Damals ging man davon aus, dass zur Kommunikation elektromagnetische Wellen benötigt werden, die über ein Kabel übertragen werden. Die Idee, dass man Bilder, Wörter, Töne usw. übertragen kann, indem man einen Strom von 1en und 0en über eine Leitung schickt, was heute so selbstverständlich erscheint, da wir diese Informationen von einem Server in St. Andrews, Schottland, abrufen und überall auf der Welt abrufen können, war grundlegend neu.
Shannon ging von einer Informationsquelle aus, die Wörter erzeugt, die aus einer endlichen Anzahl von Symbolen bestehen. Diese werden über einen Kanal übertragen, wobei jedes Symbol eine endliche Zeit im Kanal verbringt. Das Problem betraf die Statistik unter der Annahme, dass der Prozess xnx_{n}xn ein stationärer stochastischer Prozess ist, wenn xnx_{n}xn das nnnste von der Quelle erzeugte Symbol ist. Er gab eine Methode zur Analyse einer Folge von Fehlertermen in einem Signal an, um ihre inhärente Vielfalt zu finden und sie mit der geplanten Vielfalt des Kontrollsystems abzugleichen. In A Mathematical Theory of Communication, in dem das Wort „Bit“ zum ersten Mal verwendet wurde, zeigte Shannon, dass durch Hinzufügen zusätzlicher Bits zu einem Signal Übertragungsfehler korrigiert werden können. In der Einleitung zu diesem Buch schreibt Slepian:-
Wahrscheinlich hat kein einziges Werk in diesem Jahrhundert das Verständnis der Menschen von Kommunikation so tiefgreifend verändert wie C. E. Shannons Artikel „A mathematical theory of communication“, der 1948 erstmals veröffentlicht wurde. Die Ideen in Shannons Aufsatz wurden bald von Kommunikationsingenieuren und Mathematikern in aller Welt aufgegriffen. Sie wurden vertieft, erweitert und durch neue verwandte Ideen ergänzt. Das Thema gedieh und wuchs zu einem abgerundeten und spannenden Kapitel in den Annalen der Wissenschaft heran.
Am 27. März 1949 heiratete Shannon Mary Elizabeth Moore. Sie bekamen drei Söhne und eine Tochter: Robert, James, Andrew Moore und Margarita. Er setzte seine Arbeit fort und zeigte, wie die Boolesche Algebra zur Synthese und Vereinfachung von Relais-Schaltkreisen verwendet werden konnte. Außerdem bewies er, dass die Kanten eines Graphen so gefärbt werden können, dass sich keine zwei gleichfarbigen Kanten an einem Scheitelpunkt treffen. Eine weitere wichtige Arbeit, die 1949 veröffentlicht wurde, war Communication theory of secrecy systems (Kommunikationstheorie von Geheimhaltungssystemen).
1952 entwickelte Shannon ein Experiment zur Veranschaulichung der Fähigkeiten von Telefonrelais. 1956 hatte er eine Gastprofessur für Kommunikationswissenschaften und Mathematik am Massachusetts Institute of Technology inne, ab 1957 wurde er an die dortige Fakultät berufen, blieb aber Berater bei Bell Telephones. 1958 wurde er zum Donner Professor of Science ernannt :-
Als er 1958 an das MIT zurückkehrte, bedrohte er weiterhin Passanten auf seinem Einrad, wobei er die Gefahr manchmal durch Jonglieren vergrößerte. Niemand war sich je sicher, ob diese Aktivitäten Teil eines neuen Durchbruchs waren oder ob er sie einfach nur amüsant fand. So arbeitete er zum Beispiel an einem motorisierten Pogo-Stick, von dem er behauptete, dass er damit das von seinen Kollegen so gefürchtete Einrad aufgeben könnte …
R G Gallager, ein Kollege, der am Massachusetts Institute of Technology arbeitete, schrieb:-
Shannon war derjenige, der erkannte, dass die binäre Ziffer das grundlegende Element der gesamten Kommunikation war. Das war wirklich seine Entdeckung, aus der die gesamte Kommunikationsrevolution hervorging.
Seine späteren Arbeiten befassten sich mit Ideen der künstlichen Intelligenz. Er entwickelte Programme zum Schachspielen und eine elektronische Maus, die Labyrinthprobleme lösen konnte. Das Schachspielprogramm erschien in dem 1950 veröffentlichten Papier Programming a computer for playing chess. Dieser Vorschlag führte zur ersten Partie, die der MANIAC-Computer in Los Alamos 1956 spielte. In diesem Jahr veröffentlichte Shannon eine Arbeit, in der er zeigte, dass eine universelle Turing-Maschine mit nur zwei Zuständen konstruiert werden kann.
Später war er der Meinung, dass die Kommunikationsrevolution, an deren Beginn er maßgeblich beteiligt war, zu weit ging. Er schrieb:
Die Informationstheorie hat sich vielleicht zu einer Bedeutung aufgebläht, die ihre eigentlichen Leistungen übersteigt.
Marvin Minsky beschrieb Shannon folgendermaßen:
Was auch immer auftauchte, er ging es mit Freude an, und er griff es mit einer überraschenden Ressource an, die eine neue Art von technischem Konzept oder ein Hammer und eine Säge mit ein paar Holzresten sein konnte. Je schwieriger ein Problem erschien, desto größer war für ihn die Chance, etwas Neues zu finden.
Seinen Erfindergeist setzte er auch auf anderen Gebieten ein:-
… er erfand einmal eine zweisitzige Version seines Einrads, und es ist wahrscheinlich wahr, dass niemand darauf erpicht war, sie mit ihm zu teilen. Eine spätere Erfindung, das Einrad mit außermittiger Nabe, lockte die Leute in die Korridore, um ihn zu beobachten, wie er es fuhr und dabei wie eine Ente auf und ab wippte.
Shannon erhielt viele Auszeichnungen für seine Arbeit. Unter anderem erhielt er 1940 den Alfred-Nobel-Preis des American Institute of American Engineers, 1966 die National Medal of Science, 1985 die Audio Engineering Society Gold Medal und 1985 den Kyoto-Preis. Im Jahr 2000 wurde er von der Guglielmo Marconi International Fellowship Foundation mit dem Marconi Lifetime Achievement Award ausgezeichnet. Es war das erste Mal, dass diese Organisation, die für ihren jährlichen Fellowship-Preis bekannt ist, diese besondere Auszeichnung verlieh.
Er litt an der Alzheimer-Krankheit und verbrachte seine letzten Jahre in einem Pflegeheim in Massachusetts.