
在通信領域,香農的名字無人不知。他最早提出了實現數字電路的方案,奠定了整個通信設施的基礎,成功將世界帶入了信息時代,也為人工智能作出了開拓性貢獻。
1916年, 香農出生于美國密歇根州的一個小鎮,父親是鎮上的法官,母親是當地學校的校長。但對香農影響更大的是他的祖父——一名農場主兼農機具發明家。受到良好教育的香農,20歲時便獲得了密歇根大學數學和電氣工程雙學位,之后到麻省理工學院深造,導師是當時麻省理 工的副校長范內瓦·布什。
布什是一名科技活動家,二 戰時主導了美國的科技布局。布 什曾說 :“教師應該善于發現和 引導那些才華出眾的年輕人,不 要讓他們把自己的一生限制在一 畝三分地上。”他也正是這樣指 導香農的。
1937年夏天,香農在貝爾實 驗室實習時看到電話交換機,受到啟發,開始研究數字電路。這年秋季,他寫出了碩士論文《繼 電器和開關電路的符號分析》。 這篇論文對后世意義重大,被認為開啟了數字計算機時代,甚至被譽為“有史以來最重要的碩士 論文”。
盡管愛徒在數字電路領域取 得了巨大成果,布什卻鼓勵香農跨界,開始敦促他撰寫理論遺傳學方面的博士論文,因為后者對生物學一直有強烈的興趣。1939年,香農一整年都泡在美國生物 科學重鎮冷泉港實驗室,完成了 《理論遺傳學的代數》一文。可惜的是,這是一篇生物學家和數 學家都看不懂的論文,也沒有公 開發表。直到許多年后,人們才 意識到這篇文章解決了群體遺傳 學的諸多問題。
博士畢業后,香農去了普林斯頓高等研究院,和赫爾曼·外爾、愛因斯坦、哥德爾等共事。 當時奧本海默還沒有擔任院長, 研究院的氛圍有些老氣橫秋。格 格不入的香農決定離開,掉頭去 了紐約,加入了更加接地氣的貝 爾實驗室數學組。這里網羅了一批年輕而有才華的數學家,他們專注于發明 數學工具,幫助貝爾實驗室的工程師們解決實際問題。這些人后來都成為美國計算理論和組合數學領域的開拓性人物。
在二戰的白熱化階段,香農開始在貝爾實驗室從事密碼學工作。同一時期,另一位著名的計算機科學家兼數學家圖靈,正在英 國布萊徹利莊園破譯德軍密碼。圖靈曾經秘密訪美,與香農多次會晤,他們暢談了對計 算理論和人工智能的前瞻性觀點。為了各自的保密工作,兩人的談話從未涉及密碼學。 不過,香農已經猜到了圖靈正在從事特殊 工作。
香農在1982年接受一次采訪時提起, 1950年他去倫敦參加信息論會議時到曼徹斯特大學回訪了圖靈。圖靈沒有參加這次在倫敦的會議,但貢獻了兩篇短文,一篇講機器學習,另一篇講下棋。信息安全專家史密斯 曾寫過一篇題為《圖靈來自火星,香農來自金星》的文章,考證香農和圖靈的交往。很 明顯這是受那本《男人來自火星,女人來自金星》的啟發。如果用谷歌的詞頻統計工具 Ngram來比較圖靈和香農的影響力,在上世 紀70年代之前,對香農的引用要比圖靈更多, 這也不令人驚訝,信息論一發明就得到廣泛 應用,而計算機科學是在上世紀60年代末才 在美國逐步成型的。1965年,蘇聯數學家柯 爾莫哥洛夫把圖靈和香農的工作,通過“算法信息論”聯系起來,成為當下大語言模型 的理論基礎。
有趣的是,和圖靈一樣,香農也對讓計算機學會下棋極其感興趣。1950年,香農發表了論文《計算機下棋程序》,描述了如何讓 計算機下國際象棋。此文被認為是最早發表 的關于計算機下棋以及使用計算機解決游戲 問題的文章之一。在文章中,香農給出了國 際象棋的計算量級,那是一個天文數字,幸好他還給出了一個更高明的算法,可以大幅 簡化計算。由此演化出來的算法,在1996年的國際象棋程序“深藍”和2016年的圍棋程 序AlphaGo中都能看到。

1951年,香農又發表了一篇有趣的論文 《介紹一個走迷宮的機器》,內容是講一只機械鼠在25個方格迷宮中移動,如何通過反復 試探找到迷宮的出路。在香農的設計中,當機械鼠第一次穿過迷宮后,如果將它放置在 之前去過的地方,它就可以根據經驗直接抵達目標 ;如果被放置在不熟悉的區域,它會被編程,逐步搜索,直到成功,再將新知識添加到記憶中。這與今天的AI何其類似!
令人遺憾的是,香農的大部分學術成果 都是在上世紀60年代之前完成的,之后,他 就“玩”別的去了。
香農自稱是一個不關心政治的無神論者, 一生追求自己喜歡的、有意思的事,也不在乎有沒有實用價值,卻“玩”出了不少對后世產生深遠影響的成果,更被視為AI的先驅之一。在香農臨終前,一名采訪者問他 :“你無憂無慮的秘訣是什么?”香農回答:“順其 自然。”
(作者單位 :烏鎮智庫)