克劳德·香农，他是谁？

☉[美]威廉·庞德斯通 著 李春梅 译

生活就是一场赌博，充满变数，对于竞争激烈的学术界竞聘尤为如此。而克劳德·香农则是身处其中的定数，总能立于不败之地。这正是麻省理工学院准备竭尽所能把香农从AT&T的贝尔实验室争取过来的原因，也正因此，香农于1956年成为其客座教授，令该大学倍感欣喜。

香农取得的成就自文艺复兴以来无人企及。他独力开创了一门重要的新科学。香农的信息论是一门抽象的通信科学，是计算机、互联网和其他一切数字媒体的理论依据。

在贝尔实验室和麻省理工学院，很多人认为香农的洞察力可以与爱因斯坦相媲美。也有一些人认为如此对比是不公平的，因为香农更胜一筹！爱因斯坦所做的研究对普通人的生活并无实际影响。而早在20世纪50年代，人们就已经切实感受到香农的研究成果所带来的好处。在我们当今的数字时代，人们也往往无法用语言来描述香农的成就。南加州大学的索罗门·戈洛姆(Solomon W.Colomb)曾明确表明：“这就像描述字母表的发明者对文学的影响力一样困难。”

计算机应该使用我们现在所熟知的二进制数字，即“0”和“1”，来进行运算，这种想法正是香农提出来的。他描述了二进制数字在电路中的表达方式。带有电脉冲的线路代表“1”，无电脉冲的线路代表“0”。这种最小单位编码可以传达文字、图片、音频、视频，或者任何其他信息。香农可以说是数字电子计算机的两三个主要发明人之一，但这并不是他最伟大的成就。

香农最伟大的作品，即信息论，与其他同样包罗万象的理论一样，为我们扫清了历史道路上的一切障碍。20世纪60～80年代，几乎每一年都伴随着数字化“大潮”，这使得克劳德·香农与人们的生活越来越息息相关。晶体管、集成电路、大型计算机、卫星通信、个人电脑、光纤电缆、高清电视、移动电话、虚拟实境、DNA测序，以上所有这一切，从狭义的角度来看，都和香农关系甚微，或者说毫无关系。但从广义的角度来看，整个有线以及无线数字世界都是香农的遗赠。

广大记者和专家们也正是采纳了香农创建的庞大的信息论来解释数字大潮的意义。香农因此声名鹊起。这也主要凭借他在1948年发表的关于信息论的突破性论文。香农在后续的人生中获得了各种荣誉学位。他在家里亲手制作安装了一个干洗店用来挂衣服的旋转式衣架，将所有学位服挂在上面。香农是太空时代和网络时代的英雄。数字革命让香农那曾经神秘莫测的二进制数位和字节变得像瓦特和卡路里一样被每个家庭所熟知。

但如果记者或者访客询问香农最近在做什么，却常常很难找到答案。他的老朋友，麻省理工学院的罗伯特·法诺(Robert Fano)解释说：“他有能力撰写优美的文章，也有能力做精彩的演讲，但他讨厌那么做。”

1958年，香农接受麻省理工学院的永久聘任，成为通信科学及数学系教授。几乎从他到任开始，“香农变得更少露面，也更难听到他公布新的研究成果。”麻省理工著名经济学家保罗·萨缪尔森(Paul Samuelson)如此回忆道。实际上，香农只在麻省理工教授了几个学期的课程。麻省理工信息理论学家彼得·伊莱亚斯（Peter Elias）解释说：“克劳德的教学方法就是针对鲜为人知的研究领域进行一系列讲解。但是，这样的节奏是常人很难企及的；实际上，他每周都能完成一篇研究论文。”

因此，在教授了几个学期课程之后，香农告知大学方面他不想再继续从事教学工作。麻省理工学院对此也并无异议。毕竟这所大学是世界上最好的科研机构之一。

然而，香农公开发表的研究成果并不多。如果说他在贝尔实验室的同事约翰·纳什(John Nash)拥有美丽的心灵，那么根据大卫·斯莱皮恩(David Slepian)所说，香农则“拥有另类的心灵”。香农的天赋和达·芬奇很相似，他总是穿梭在一个又一个项目当中，而最终完美收官的却寥寥无几。香农是一个完美主义者，在论文的问题全部解决之前他绝不会公开发表，即使是措辞也要求完美无瑕。

作为20世纪最有头脑的人之一，香农几乎停止了一切科研活动，反而开始玩起了玩具，这在麻省理工已经成为公开的秘密。保罗·萨缪尔森说：“有些人怀疑他得了抑郁症。”其他人则认为他的性格有些自闭，可能是一种病。

香农是个害羞而谦恭的人，似乎并不懂得什么是嫉妒、怨恨或者野心。几乎所有认识香农的人都很喜欢他。他身高约1.78米，略瘦，面容姣好，衣着整洁。中年时代后期，他蓄起了整洁的胡须，这让他看起来更加与众不同。

香农喜欢迪克西兰爵士乐。他能同时抛接4个球。他的手比一般人稍小一些，否则他能同时抛接5个球，对此他深感遗憾。香农说自己是无神论者，显然也不关心政治。除了他自己辩称关心政治外，在他的论文里我发现唯一能显示他政治情感的一点证据就是他针对水门事件所写的一首打油诗。

大多时候香农手里都拿着一根铅笔。他在一摞摞白纸上写满了数学公式、线路图、演讲稿以及不打算发表的论文，还有些像是打油诗的韵律，以及一些只有他自己能看懂的古怪的内容。其中一页上记录的是他一系列的“一时兴起”。内容包括象棋、独轮车、杂耍、股票市场、宗谱、跑步、乐器、爵士乐以及“堕落至花街柳巷”。至于后者的确切含义，没有进一步解释，让人遐想无限。在一次采访中，香农曾深情地谈起他年轻时在滑稽戏剧院看到的舞者表演。

在贝尔实验室工作时，香农曾因在走廊里骑独轮车而出名。按照克劳德·香农的个性，他并不只满足于骑独轮车。他必须要同时运用大脑和小脑掌握骑车技巧并发掘一套骑独轮车的理论。他想知道在可骑的范围内独轮车最小能达到什么尺寸。为了找出答案，他制作了一系列独轮车，尺寸越来越小。最小的仅18英寸高。没人能骑。他还把一辆独轮车的车轮故意设计成了不规则形状，增加了骑行难度。香农最津津乐道的一项成就是他在贝尔实验室的走廊里边骑独轮车边抛接球。

香农于1916年4月30日在密歇根州佩托斯基市（Petoskey）出生。他在附近的盖洛德（Gaylord）长大，当时是一个仅有3000人的小镇，临近密歇根州最北部。镇子非常小，你只需要走几个街区就能走出小镇到达乡下地区。香农的父亲也叫克劳德·香农，克劳德·埃尔伍德·香农(Claude EIwood Shannon)，在成为遗嘱检验法官之前曾做过旅行推销员、家具经销商和殡仪员。其对房地产行业也有所涉猎，在盖洛德大街上建造了名为“香农街区”的办公建筑群。1909年，老香农与镇高中的校长梅布尔·沃尔夫(Mabel Wolf)结婚。他的儿子出生时他已经54岁。他是个疏远的父亲，只是略尽父亲之责给自己的儿子买些建筑拼装玩具和收音机等物品。

在这个家族的血液中流淌着发明创造的基因。托马斯·爱迪生(Thomas Edison)是他家的远房亲戚。香农的祖父是一位农民发明家，曾设计了一台自动洗涤机。克劳德总是情不自禁地用自己的双手亲自制作各种东西，从青年到老年，始终如此。

有一次他制造了一台电报机，用来给他儿时的伙伴发信息，而他朋友的家在半英里外。香农买不起那么长的电线。后来有一天他发现在标记建筑红线的地方有栅栏，这些栅栏是用带刺的铁丝网制成的。

香农把发报电键连接在每根铁丝网栅栏的末端。结果真的成功了。这种在遇到复杂问题时能够敏锐洞察到简洁的解决方式的能力成就了香农一生的与众不同。

香农靠为西联公司当通讯员来赚钱。1936年，他在密歇根大学完成学业并获得科学学士学位。当时他还没有想好接下来要做什么。一次偶然的机会，他看到墙上张贴的海报写着麻省理工学院正在招聘负责维护新购进的微分分析机的人。香农申请了这份工作。

他与这台机器的设计者范内瓦·布什（Vannevar Bush）见了面。布什是麻省理工学院工程系主任，戴着眼镜，总是拿着烟斗，像个空想家。布什向校董们阐明科学技术的光辉未来。他最喜欢挂在嘴边的一句话是，“这比我们想象的简单得多。”

布什设计的微分分析机是当时最著名的计算机，大小与能停放两辆车的车库差不多。虽然依靠电力运行，但它实际上是机械的组合，包含错综复杂的齿轮、发动机、传送带和轴。齿轮和轴的位置代表了各类数字。每当有新问题需要解决时，都不得不手动将机械联动装置拆开后再重新组装。齿轮也必须重新润滑，齿轮比例必须要调整到精确值。这都是香农要完成的工作。

香农了解到这台微分分析机其实是两台机器的结合体，由一台电子计算机控制一台机械计算机。对这台机器的思考让香农确信电路可以比机械传动装置计算更加高效。香农构想了一台理想化计算机，在这台计算机中，数字可以通过电路的状态表达出来。这样就不用润滑任何部件，拆装工作也减少了很多。

上大学时，香农已经学习过布尔代数，这并不是工程师们学习的常见课程。布尔代数处理的是简单的概念，比如“对”或“错”以及逻辑关系，比如“和”“或”“否”以及“如果”。任何一种逻辑关系都可以由上述元素组合而成。香农给自己出了个难题：他要把这些逻辑思维中的每一项都译成编码，呈现在电路中。令他欣喜的是，他成功了。实际上，他证明电子计算机可以计算一切。

1937年，香农迅速将他的这一思想公开发表（后来，他再也没有如此迅速发表过任何文章）。一直以来这篇文章都被认为是有史以来最重要的硕士论文。范内瓦·布什深受震动，他坚持让数学系接纳香农攻读博士学位。这项成果意义太过重大，不仅仅造福了电子工程领域。

布什有个脾气善变的同事，名叫诺伯特·维纳。在这两位著名科学家的支持下，21岁的香农开始崭露头角。

布什在1939年写道：“很显然，香农是个天才。”但布什同时也很担心香农。他曾提醒一位同事说，“克劳德很明显不是一个因循守旧的年轻人，他非常害羞，不善交际，而且极度谦逊，很容易迷失方向”。

布什坚信香农几乎是一个全能天才，他的才华可以朝着任何方向发展。布什亲自担任香农的导师。他为香农做的第一个也是仅有的一个重大职业决策令人匪夷所思。他建议香农撰写遗传学方面的博士论文。

在“DNA就是信息”理念已成为陈词滥调的今天，这或许显得不那么奇怪。但当时没有人有这种思想。DNA的结构是一个谜。更确切地说，香农对遗传学一无所知。

香农读了一些资料，独立工作了一段时间，很快就完成了论文的草稿。在香农不知情的情况下，布什将论文草稿交给了几位遗传学家。他们都认为这是一项重大进步。

这就解决了所有问题。布什安排香农跟着芭芭拉·伯克斯(Barbara Burks)做夏季研习活动，芭芭拉管理着位于长岛冷泉港的优生学档案局。这里是垂死挣扎的优生运动最后的基地之一。对香农来说，最大的意义在于这里拥有有关遗传属性的最全面的记录。举例来说，很多年来，优生学组织派遣研究人员到马戏团采访侏儒症患者并在表演者的名片后面绘制系谱图。优生学档案局的记录里主要描述的是头发颜色、血友病、智力低下以及个人喜好等属性的传递。

在冷泉港期间，香农发现在孟德尔氏遗传与爱因斯坦的相对论之间竟然存在某种数学联系！这项惊人的发现成为他题为“理论遗传学的代数学研究”(Algebre for Theoretical Genetics)的论文的基础。几乎所有阅读这篇论文的人都认为论文非常精妙，然而真正认真阅读的人却少之又少。在完成了博士学位后，香农像丢弃不良习惯一样丢弃了遗传学。他的研究成果从未在杂志上发表，尽管当初他和布什曾有此打算。香农最重要的研究成果在5-10年后才被遗传学家们再次发现。

1939年10月，香农在麻省理工学院的一次聚会上遇见了拉德克利夫(Radcliffe)学校（一所男女同校的学校）的女生诺尔玛·勒沃(Norma Levor)。勒沃记忆中的香农是“一个非常可爱的家伙”，站在门口，怪异而冷漠。她朝香农扔爆米花以引起他的注意。他们交谈后很快就开始约会。诺尔玛当时19岁，很漂亮，是纽约一个富有而又被高度同化的犹太家庭的女儿。拉德克利夫学校的女生不允许带男孩儿进入她们的房间。因此，诺尔玛和克劳德不可思议地选择了微分分析室作为幽会地点。1940年1月10日，克劳德和诺尔玛在地方执法官的见证下在波士顿完婚。他们开车去新罕布什尔度蜜月。当香农到酒店登记入住的时候被告知：“你们这样的人在这里不会感到开心的。”据诺尔玛回忆，当时克劳德的形象有点像“耶稣基督”，一定是这个原因让酒店老板以为他是犹太人。于是，他们开车去了别的地方。

3月份的时候，香农才给布什写信告诉他自己结婚的消息。他说他们已经搬进了位于坎布里奇(Cambridge)的一栋住宅，而且他的生活还没有安定下来。在这封信中，香农还提到自己正在致力于一个新想法的研究：设计镜片的更好方法。他问布什：“您认为尝试解决这个问题是否值得呢？”他还提到贝尔实验室的桑顿·弗里(Thornton Fry)给他提供了一个在贝尔实验室工作的机会。

AT&T公司正在将大部分科研项目从曼哈顿搬到新泽西州默里山(Murray Hill)郊区一处开阔地。香农整个夏天都在贝尔实验室的格林威治村场地工作。在诺尔玛的记忆中，这是他们短暂婚姻中最快乐的时光。她和克劳德经常光顾爵士乐俱乐部。他们接下来要去普林斯顿高等研究院。那里是爱因斯坦、哥德尔和冯·诺依曼的家。香农开始在数学家及物理学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)麾下做博士后(一年的时间)，致力于拓扑学研究。

此工作最后无疾而终。香农很快离开这里到美国科学研究与发展局（U.S.Office of Scientific Research）与数学家瓦伦·韦弗(Warren Weaver)共事。香农帮助军队计算炮火轨迹。韦弗对他的工作大加赞赏，但由于香农婚姻破裂，因此这项工作也被迫中断。

当他们搬到普林斯顿时，诺尔玛发现克劳德身上发生了令人不安的变化。他变得更加害羞，甚至几乎到了一种病态的自闭状态。学院的学者们可以自行安排工作时间和地点。于是，香农选择在家里工作。诺尔玛说：“他这么做是因为他不想再看到任何人。”诺尔玛劝克劳德去看精神医生，但他拒绝了。在一次激烈争论后，诺尔玛一路跑到普林斯顿枢纽站乘火车去了曼哈顿。她再也没有回到克劳德身边，也再没回到普林斯顿。

克劳德深受打击，他似乎精神上和情感上都处于崩溃状态。

在香农处于个人危机期间，桑顿·弗里再次邀请他来贝尔实验室工作。这一次，香农接受了邀请。香农再次将他那多形态的天赋展现在全新的研究领域。

1948年对于香农的个人生活来说也是一个转折点。香农经常去约翰·皮尔斯(John Pierce)的办公室聊天。皮尔斯正在钻研雷达，而且是狂热的科幻小说迷。在多次拜访的过程中，香农结识了皮尔斯的助理，玛丽·伊丽莎白·摩尔(Mary Elizabeth Moore)。“贝蒂”摩尔一直在数学组的计算池工作，负责在老式台式计算机上进行计算。摩尔性格明朗，又有着铆钉女工罗西般的手艺。她能够在实验室的机械车间制作出车床和钻床。她长相迷人，而且那里仅有三位女性雇员。1948年12月，她和克劳德开始了第一次约会。第二年3月27日，他们结为夫妇。

1956年春季学期，香农开始执教于麻省理工学院。起初这只是一项临时任务，但他在贝尔实验室的一个朋友（约翰·赖尔登）认为这项执教任务别有用心。这能够让香农有时间撰写人们期待已久的、有关信息论的那本书。

香农在写给他在贝尔实验室的老板亨德里克·波德(Hendrik Bode)的信中提道：“我在麻省理工学院过得很愉快。研讨班进展顺利，但工作量很大。我起初希望能带一个8～10个研究生的小组，但第一天就来了40个人，其中包括麻省理工的教职员，还有一些来自哈佛大学……”

在麻省理工学院工作了几个月后，香农写信给波德提出辞去在贝尔实验室的工作。他接受了麻省理工学院的教授职位。他发现他和贝蒂都很喜欢坎布里奇这种充满知识与文化氛围的生活方式，同时又离新泽西郊区如此之近。香农向波德解释说：“外国来访者通常在贝尔实验室待一天，但会在麻省理工学院度过6个月。这为真正的思想交流提供了机会。综合所有利弊来看，对于我来说在贝尔实验室的生活似乎与现在的学术生活差不多，但在贝尔实验室度过了15年后，我感觉自己的思想变得有些陈腐，而且也没取得什么成果。变换一下工作环境和同事或许能激发我的思想。”

香农主动与麻省理工学院接洽寻求一份固定工作。这并不是钱的问题。贝尔实验室提出给香农加薪，数额“十分诱人”。香农拒绝了（他与贝尔实验室的从属关系一直保持到1972年结束），他在麻省理工学院最初的年薪是17 000美元。

香农很享受麻省理工学院对他的一些鼓励政策。他独立完成了自己最好的作品。

香农带了几个博士生。他们需要征求建议时通常要到香农家里去。其中一名学生叫威廉·萨瑟兰（William Sutherland），据他回忆，他不止一次赶上香农在家演奏双簧管。贝蒂说：“他想睡觉的时候就会去睡觉。”有时候能在厨房的餐桌旁思考好几个小时。

香农图书出版的这一职业生涯即将结束。他从未完成他所说的那本书。国会图书馆里收藏的香农所撰写的论文中或许只有一些手写的注释是和这个项目相关的。

人工智能的先驱人物马文·明斯基推测香农之所以停止了对信息的研究是因为他感觉他已经证明了一切值得证明的东西。香农早期作品那种独立的完美性是无法超越的。法诺曾提到过一个离奇的现象。似乎每当有信息理论学家向香农提及研究存在的问题时，几乎毫无例外地只会出现两种结果：一是香农已经了解这个问题；二是香农已经解决了这个问题，但还没有抽出时间发表。

香农提及自己几乎抛弃了亲手开创的研究领域时说道：“我只是又发展了别的兴趣。随着生命的推移，我们都会改变自己的方向。”

香农所说的“别的兴趣”之一便是人工智能。1956年，香农在达特茅斯(Dartmouth)组织召开了关于这个课题的第一次重要学术会议。香农在学术界的威望及影响力使这个研究领域格外受重视。香农制造的一些机器，包括一台早期的弈棋机和所谓的“猜拳智胜机”(outguessingmachine)，在机器学习领域的早期历史中都占有非凡而显著的地位。香农积极倡导人工智能研究，他眼力非凡，能够预见未来发展的可能性，也足够现实，能够清楚地认识到在自己有生之年无法实现所有目标。他总是能够巧妙地避开那些拙劣问题。

问：您认为将来机器人能发展到足以和人类交朋友的程度吗？

答：我认为会的。但是要达到这种程度还要很久。

问：您认为机器人能当美国总统吗？

答：可能。但到那个时候你也许再也不会提到“美国”这个词了。因为到时候可能会变成一个完全不同的国家组织。

香农提前非正式退休时才四十多岁。此后，香农便成了麻省理工的“巴特比”，只为自己做信件书记员，对别人的要求最典型的回答就是：“我不愿意……”