Клод Шеннон был американским инженером и математиком, основателем теории информации. В этой статье вы узнаете, как он предложил понятие "бит" и ввел понятие энтропии. Теория Шеннона находит применение в коммуникационных технологиях и других областях науки. Откройте для себя вклад Клауда Шеннона в современный мир.
Cодержание
Введение
Клод Э́лвуд Ше́ннон был американским инженером, криптоаналитиком и математиком, который считается "отцом информационного века". Он является основателем теории информации, которая нашла применение в современных высокотехнологических системах связи. Шеннон представил фундаментальные понятия, идеи и их математические формулировки, которые сегодня составляют основу для современных коммуникационных технологий.
Основные понятия и их математические формулировки
В 1948 году Клод Шеннон предложил использовать слово "бит" для обозначения наименьшей единицы информации. Он выделил сигнал, который может принимать два значения (0 или 1), и назвал его "битом". Этот термин стал основой для измерения информации в цифровых системах связи.
Кроме того, понятие энтропии было одной из важных особенностей теории Шеннона. Шеннон показал, что введенная им энтропия эквивалентна мере неопределенности информации в передаваемом сообщении. Он использовал теорию вероятностей и случайные процессы, чтобы разработать математическую модель для измерения энтропии и информационной ёмкости.
Статьи Шеннона "Математическая теория связи" и "Теория связи в секретных системах" считаются основополагающими для теории информации и криптографии. Клод Шеннон был одним из первых, кто подошел к криптографии с научной точки зрения, он первым сформулировал ее теоретические основы и ввел в рассмотрение многие основные понятия.
Применение теории Шеннона
Теория Шеннона нашла широкое применение в современных коммуникационных технологиях. Она позволяет оптимизировать передачу информации через различные каналы связи, учитывая наличие шумов и искажений.
Теория Шеннона используется в разработке компьютерных сетей, мобильных связей, интернет-протоколов и других систем передачи данных. Она позволяет эффективно кодировать и сжимать информацию, чтобы увеличить скорость и надежность передачи.
См. также
Вклад Клауда Шеннона в другие области наук
Кроме теории информации, Клод Шеннон внес значительный вклад в другие области наук, входящие в понятие "кибернетика". Он разработал ключевые концепции и принципы в теории вероятностных схем, теории игр, теории автоматов и теории систем управления.
Шеннон также является первопроходцем в исследовании и разработке искусственного интеллекта. Он предложил математическую модель для описания принципов работы "умных" систем и сделал вклад в создание компьютерных систем для различных игр.
Заключение
Клод Шеннон считается одним из величайших ученых XX века и "отцом теории информации". Его работы и идеи легли в основу современных коммуникационных технологий и имеют широкое применение в различных областях науки и техники.
Что нам скажет Википедия?
Теорема Шеннона — Хартли в теории информации — применение теоремы кодирования канала с шумом к архетипичному случаю непрерывного временно́го аналогового канала коммуникаций, искажённого гауссовским шумом. Теорема устанавливает шенноновскую ёмкость канала, верхнюю границу максимального количества безошибочных цифровых данных (то есть, информации), которое может быть передано по такой связи коммуникации с указанной полосой пропускания в присутствии шумового вмешательства, согласно предположению, что мощность сигнала ограничена, и гауссовский шум характеризуется известной мощностью или спектральной плотностью мощности. Закон назван в честь Клода Шеннона и Ральфа Хартли.
Теоремы Шеннона для канала с шумами (теоремы Шеннона для передачи по каналу с шумами) связывают пропускную способность канала передачи информации и существование кода, который возможно использовать для передачи информации по каналу с ошибкой, стремящейся к нулю (при увеличении длины блока).
Теорема Шеннона — Хартли ограничивает информационную скорость (бит/с) для заданной полосы пропускания и отношения «сигнал/шум». Для увеличения скорости необходимо увеличить уровень полезного сигнала по отношению к уровню шума.
Если бы существовал бесшумовой аналоговый канал с бесконечной полосой пропускания, то по нему можно было бы передать неограниченное количество безошибочных данных за единицу времени. Реальные каналы имеют ограничения по частоте, и в них всегда присутствует шум.
В данной теореме определено, что достичь максимальной скорости (бит/с) можно путём увеличения полосы пропускания и мощности сигнала и, в то же время, уменьшения шума.
Взятие квадратного корня по сути возвращает отношение мощностей к отношению напряжений, таким образом число уровней приблизительно равно отношению среднеквадратичной амплитуды сигнала к шумовому стандартному отклонению. Это подобие в форме между пропускной способностью по Шеннону и формулой Хартли не стоит понимать буквально, что для безошибочной передачи достаточно M {\displaystyle M} уровней сигнала. Избыточное кодирование для устранения ошибок потребует большего числа уровней, но предельная скорость передачи данных, к которой можно приблизиться с кодированием, эквивалентна использованию того самого M {\displaystyle M} из формулы Хартли.
