本世纪最牛硕士论文发表

这里的资料是我看下来比较全的香农克劳德·香农(Claude Elwood Shannon，1916-2001)1916年4月30日诞生于美国密西根州的Petoskey。在Gaylord小镇长大，当时镇里只有三千居民。父亲是该镇的法官，他们父子的姓名完全相同，都是Claude Elwood Shannon。母亲是镇里的中学校长，姓名是Mabel Wolf Shannon。他生长在一个有良好教育的环境，不过父母给他的科学影响好像还不如祖父的影响大。香农的祖父是一位农场主兼发明家，发明过洗衣机和许多农业机械，这对香农的影响比较直接。此外，香农的家庭与大发明家爱迪生(Thomas Alva Edison，1847-1931)还有远亲关系。香农的大部分时间是在贝尔实验室和MIT(麻省理工学院)度过的。在“功成名就”后，香农与玛丽(Mary Elizabeth Moore)1949年3月27日结婚，他们是在贝尔实验室相识的，玛丽当时是数据分析员。他们共有四个孩子：三个儿子Robert、James、Andrew Moore和一个女儿Margarita Catherine。后来身边还有两个可爱的孙女。2001年2月24日，香农在马萨诸塞州Medford辞世，享年85岁。贝尔实验室和MIT发表的讣告都尊崇香农为信息论及数字通信时代的奠基之父。1936年香农在密西根大学获得数学与电气工程学士学位，然后进入MIT念研究生。1938年香农在MIT获得电气工程硕士学位，硕士论文题目是《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》(继电器与开关电路的符号分析)。当时他已经注意到电话交换电路与布尔代数之间的类似性，即把布尔代数的“真”与“假”和电路系统的“开”与“关”对应起来，并用1和0表示。于是他用布尔代数分析并优化开关电路，这就奠定了数字电路的理论基?9�鸫笱У馁さ悄?Howard Gardner)教授说，“这可能是本世纪最重要、最著名的一篇硕士论文。”1940年香农在MIT获得数学博士学位，而他的博士论文却是关于人类遗传学的，题目是《An Algebra for Theoretical Genetics》(理论遗传学的代数学)。这说明香农的科学兴趣十分广泛，后来他在不同的学科方面发表过许多有影响的文章。在读学位的同时，他还用部分时间跟温尼法·布什(Vannevar Bush)教授进行微分分析器的研究。这种分析器是早期的机械模拟计算机，用于获得常微分方程的数值解。1941年香农发表了《Mathematical theory of the differential analyzer》(微分分析器的数学理论)，他写道：“大多数结果通过证明的定理形式给出。最重要的是处理了一些条件，有些条件可以生成一个或多个变量的函数，有些条件可使常微分方程得到解。还给出了一些注意事项，给出求函数的近似值(不能产生精确值)、求调整率的近似值以及自动控制速率的方法。”1941年香农以数学研究员的身份进入新泽西州的AT&T贝尔电话公司，并在贝尔实验室工作到1972年，从24岁到55岁，整整31年。1956年他当了MIT的访问教授，1958年成为正式教授，1978年退休。人们描述香农的生活，白天他总是关起门来工作，晚上则骑着他的独轮车来到贝尔实验室。他的同事D. Slepian写到：“我们大家都带着午饭来上班，饭后在黑板上玩玩数学游戏，但克劳德很少过来。他总是关起门来工作。但是，如果你要找他，他会非常耐心地帮助你。他能立刻抓住问题的本质。他真是一位天才，在我认识的人中，我只对他一人使用这个词。”香农与John Riordan一起工作，1942年发表了一篇关于串并联网络的双终端数的论文。这篇论文扩展了麦克马洪(Percy A. MacMahon，1854-1929)1892年在Electrician上发表的论文理论。1948年则创立了信息论(information theory)。在漫长的岁月，他思考过许多问题。除在普林斯顿高等研究院工作过一年外，主要都在MIT和Bell Lab度过。需要说明的是，在二次世界大战时，香农博士也是一位著名的密码破译者(这使笔者想到比他大4岁的图灵博士)。他在Bell Lab的破译团队主要是追踪德国飞机和火箭，尤其是在德国火箭对英国进行闪电战时起了很大作用。1949年香农发表了另外一篇重要论文《Communication Theory of Secrecy Systems》(保密系统的通信理论)，正是基于这种工作实践，它的意义是使保密通信由艺术变成科学。1948年香农在Bell System Technical Journal上发表了《A Mathematical Theory of Communication 》。论文由香农和威沃共同署名。前辈威沃(Warren Weaver，1894-1978)当时是洛克菲勒基金会自然科学部的主任，他为文章写了序言。后来，香农仍然从事技术工作，而威沃则研究信息论的哲学问题。顺便提一句，该论文刚发表时，使用的是不定冠词A，收入论文集时改为定冠词The。熵的概念香农理论的重要特征是熵(entropy)的概念，他证明熵与信息内容的不确定程度有等价关系。熵曾经是波尔兹曼在热力学第二定律引入的概念，我们可以把它理解为分子运动的混乱度。信息熵也有类似意义，例如在中文信息处理时，汉字的静态平均信息熵比较大，中文是9.65比特，英文是4.03比特。这表明中文的复杂程度高于英文，反映了中文词义丰富、行文简练，但处理难度也大。信息熵大，意味着不确定性也大。因此我们应该深入研究，以寻求中文信息处理的深层突破。不能盲目认为汉字是世界上最优美的文字，从而引申出汉字最容易处理的错误结论。众所周知，质量、能量和信息量是三个非常重要的量。人们很早就知道用秤或者天平计量物质的质量大?H欢��颐枪赜谌取⑷剂稀⒐τ肽艿募屏课侍猓�僦?9世纪中叶，随着热功当量的明确和能量守恒定律的建立才逐渐清楚。能量一词就是它们的总称，而能量的计量则通过“卡、焦耳”等新单位的出现而得到解决。然而，关于文字、数字、图画、声音的知识已有几千年历史了。但是它们的总称是什么，它们如何统一地计量，直到19世纪末还没有被正确地提出来，更谈不上如何去解决了。20世纪初期，随着电报、电话、照片、电视、无线电、雷达等的发展，如何计量信号中信息量的问题被隐约地提上日程。1928年哈特利(R.V. H. Harley)考虑到从D个彼此不同的符号中取出N个符号并且组成一个“词”的问题。如果各个符号出现的概率相同，而且是完全随机选取的，就可以得到DN个不同的词。从这些词里取了特定的一个就对应一个信息量I。哈特利建议用N log D这个量表示信息量，即I=N log D 。这里的log表示以10为底的对数。后来，1949年控制论的创始人维纳也研究了度量信息的问题，还把它引向热力学第二定律。但是就信息传输给出基本数学模型的核心人物还是香农。1948年香农长达数十页的论文“通信的数学理论”成了信息论正式诞生的里程碑。在他的通信数学模型中，清楚地提出信息的度量问题，他把哈特利的公式扩大到概率pi不同的情况，得到了著名的计算信息熵H的公式：H=∑-pi log pi如果计算中的对数log是以2为底的，那么计算出来的信息熵就以比特(bit)为单位。今天在电脑和通信中广泛使用的字节(Byte)、KB、MB、GB等词都是从比特演化而来。“比特”的出现标志着人类知道了如何计量信息量。香农的信息论为明确什么是信息量概念作出决定性的贡献。事实上，香农最初的动机是把电话中的噪音除掉，他给出通信速率的上限，这个结论首先用在电话上，后来用到光纤，现在又用在无线通信上。我们今天能够清晰地打越洋电话或卫星电话，都与通信信道质量的改善密切相关。克劳德·香农在公众中并不特别知名，但他是使我们的世界能进行立即通信的少数科学家和思想家之一。他是美国科学院院士、美国工程院院士、英国皇家学会会员、美国哲学学会会员。他获得过许多荣誉和奖励。例如1949年Morris奖、1955年Ballantine奖、1962年Kelly奖、1966年的国家科学奖章、IEEE的荣誉奖章、1978年Jaquard奖、1983年Fritz奖、1985年基础科学京都奖。他接受的荣誉学位不胜枚举，不再赘述。今天，我们怀念香农，要熟悉他的两大贡献：一是信息理论、信息熵的概念；另一是符号逻辑和开关理论。我们更应该学习他好奇心强、重视实践、追求完美、永不满足的科学精神，这是他获得成功的重要经验。

伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳（Burrhus Frederic Skinner，1904—1990），美国心理学家，新行为主义学习理论的创始人，也是新行为主义的主要代表。1904年3月20日出生于美国宾夕法尼亚州萨斯奎汉纳，1990年8月18日逝世于马萨诸塞州坎布里奇。斯金纳引入了操作条件性刺激。著有《沃尔登第二》（Walden Two，也译《桃源二村》）、《超越自由与尊严》（Beyond Freedom and Dignity）等。斯金纳（B.F.Skinner.1904-1990)，美国行为主义心理学家，新行为主义的代表人物，操作性条件反射理论的奠基者。他创制了研究动物学习活动的仪器――斯金纳箱。1950年当选为国家科学院院士，1958年获美国心理学会颁发的杰出科学贡献奖，1968年获美国总统颁发的最高科学荣誉――国家科学奖。斯金纳1904年生于宾夕法尼亚州的一个小镇，父亲是当地的律师，他从小就爱制作各种小玩艺，成为行为主义心理学家后，又发明并改造了很多动物实验的装置。在中学和大学期间，他曾立志当一名作家，并曾获得希腊文特别奖，他曾经试图进行文学创作，但很快，他就发现无论是自己还是其他作家对人的行为的理解都少得可怜，为了更深入的理解人的行为，他转向了心理学。在哈佛大学攻读心理学硕士的时候，他受到了行为主义心理学的吸引，成为了一名彻头彻尾的行为主义者，从此开始了他一生的心理学家生涯。他在华生等人的基础上向前迈进了一大步，提出了有别于巴甫洛夫的条件反射的另一种条件反射行为，并将二者做了区分，在此基础上提出了自己的行为主义理论——操作性条件反射理论。他长期致力于研究鸽子和老鼠的操作性条件反射行为，提出了“及时强化”的概念以及强化的时间规律，形成了自己的一套理论。斯金纳的签名斯金纳在美国公众中的名声远比在心理学界的名声大得多，一位崇拜者写道：“（斯金纳）是一个神话中的著名人物......科学家英雄，普罗米修斯式的播火者，技艺高超的技术专家......敢于打破偶像的人，不畏权威的人，他解放了我们的思想，从而脱离了古代的局限。”这些话虽然有些夸张，但斯金纳在心理学界的贡献仍然是不可磨灭的。斯金纳（Burrhus Frederic Skinner，1904—1990）是新行为主义心理学的创始人之一。他1904年3月20日生于美国宾夕法尼亚州东北部的一个车站小镇。斯金纳从小喜爱发明创造，富有冒险精神。他15岁时曾与几个小伙伴驾独木舟沿河而下，漂流300英里。他还试制过简易滑翔机，曾把一台废锅炉改造成一门蒸汽炮，把土豆和萝卜当炮弹射到邻居的屋顶上。1922年斯金纳进入汉密尔顿学院主修英国文学并开始从事写作。由于他对动物和人类的行为深感兴趣，因此他曾选修过生物学、胚胎学和猫体解剖等学科。在生物学教师的指导下他阅读了洛布的《脑生理学和比较心理学》、巴甫洛夫的《条件反射》等科学著作，还阅读了罗素的《哲学原理》、华生的《行为主义》。这些著作对他日后的学术成就产生了巨大影响。1926年斯金纳从汉密尔顿学院毕业，转入哈佛大学心理系。在哈佛大学学习期间，他为自己制定了一张极严格的日程表，从早晨6点至晚上9点的分分秒秒几乎都用来钻研心理学和生理学。他不看电影不看戏，谢绝一切约会。功夫不负有心人，斯金纳于1930年获哈佛大学心理学硕士学位，1931年又获心理学博士学位。此后他在该校研究院任研究员。1937～1945年他在明尼苏达州立大学教心理学，1945～1947年任印第安那大学心理系主任。1947年他重返哈佛大学，担任心理学系的终身教授，从事行为及其控制的实验研究。伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳斯金纳在纽约读中学，到1926伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳年为止他在大学里学艺术和语言学。本来他想成为作家，但他只在报纸中发表了约十多篇文章。按他的女儿写的传记他是在这个时候读了伊万·巴甫洛夫和约翰·华生的著作的。因此他于1928年赴哈佛大学学心理学。当时哈佛大学刚刚建立了一个行为心理学的专业，这个专业的导师将动物看作是一个完整的整体，而不研究其内部。斯金纳被鼓励进行他自己的实验研究，他后来研制了一个非常简单而有效的研究动物行为的装置。直到今天心理学家依然使用这个装置来研究动物行为。斯金纳盒是一个笼子，笼子里有一个开关。试验动物需要学会一个技能，比如灯亮了就拨动开关。开关连到一支笔上，开关每被开一次，笔就向上方动一格，笔下是一个不断向前运动的纸，因此开关的位置决定纸上的曲线的倾斜度。假如纸上画的曲线的倾斜度非常大的话，则说明动物学得非常快。心理学研究伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳斯金纳在心理学研究方面的成就卓著。他发展了巴甫洛夫和桑代克的研究，揭示了操作性条件反射的规律。他设计的用来研究操作性条件反射的实验装置 “斯金纳箱”，被世界各国心理学家和生物学家广泛采用。他在哈佛大学的鸽子实验室名垂青史。他根据对操作性条件反射和强化作用的研究发明了“教学机器”并设计 了“程序教学”方案，对美国教育产生过深刻影响，被誉为“教学机器之父”。为表彰斯金纳在心理科学方面作出的重大贡献，1958年美国心理学会授予他 “卓越科学贡献奖”，1968年他荣获美国国家科学奖章，这是美国最高级别的科学奖励。1971年美国心理学基金会授予他一枚金质奖章。1990年8月 10日美国心理学会授予他“心理学毕生贡献奖”荣誉证书。8天后，即8月18日斯金纳去世。主要著作斯金纳一生著作很多。自1930年以来发表了百余篇论文和12本专著。他的主要著作有：《有机体的行为：一种实验的分析》 《科学与人类行为》《言语行为》《学习的科学和教学的艺术》《教学机器》《强化时间表》。这些著作全面阐述了操作行为主义理论和这种理论在教学领域中的应用。他还用操作行为主义理论阐述社会生活问题，出版了小说《沃尔登第二》 以及《自由与人类的控制》《超越自由与尊严》。这些作品曾在美国社会中引起巨大反响和激烈争论。

克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon，1916年4月30日－2001年2月26日），美国数学家、电子工程师和密码学家，被誉为信息论的创始人。1937年21岁的香农是麻省理工学院的硕士研究生，他在其硕士论文中提出，将布尔代数应用于电子领域，能够构建并解决任何逻辑和数值关系，被誉为有史以来最具水平的硕士论文之一。1948年香农发表了划时代的论文——通信的数学原理，奠定了现代信息理论的基础。二战期间，香农为军事领域的密码分析——密码破译和保密通信——做出了很大贡献。2001年2月26日去世，享年84岁。香农出生于密歇根州的Petoskey。父亲克劳德（1862–1934）与他的姓名完全相同，是新泽西州早期移民的后裔，曾自主创业经商，也担任过审核遗嘱的法官。母亲玛贝尔·沃夫·香农（1890–1945）是德国移民的女儿，职业是语言学教师，曾长期担任密歇根州Gaylord高中的校长。香农人生的前16年都是在Gaylord度过的，他在那儿接受了公立学校教育，并于1932年从Gaylord高中毕业。香农对机械和电气电子表现出了极大爱好。他最优秀的学科就是科学和数学，并在家中制作了模型飞机、无线电控制的模型船和一个可与半英里内的朋友家联系的无线电报系统。大一点的时候，他做过西联汇款的投递员。香农孩提时期仰慕的英雄是托马斯·爱迪生，后来他才知道自己是托马斯·爱迪生的远房亲戚。他们都是约翰·欧格登（John Ogden）的后裔。约翰·欧格登是一个殖民领袖，也是许多杰出人物的先祖。布尔理论和二战前研究1932香农进入密歇根大学学习，在大学的一门课程中接触到了乔治·布尔的理论。1936年大学毕业时，香农获得了两个学士学位：电子工程学士和数学学士。不久，香农进入麻省理工学院开始研究生学习，参与了万尼瓦尔·布什的微分分析机（Differential Analyzer）的相关工作。微分分析机是一种模拟计算机，是现代电脑的鼻祖。在研究微分分析机的自组织（ad hoc）电路时，香农发现引入布尔理论的概念会带有很大的好处。在1937年硕士论文的基础上，香农在1938年发行的Transactions of the American Institute of Electrical Engineers上发表了著名论文“A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits”。由于这篇论文，香农于1940年被授予美国Alfred Noble协会美国工程师奖。哈佛大学的哈沃德·加德纳称香农的硕士论文“可能是本世纪最重要、最著名的硕士学位论文”。在这篇论文中，香农证明了布尔代数和二进制算术可以简化当时在电话交换系统中广泛应用的机电继电器的设计。然后，香农扩展了这个概念，证明了基于机电继电器的电路能用于模拟和解决布尔代数问题。用电子开关模拟布尔逻辑运算是现代电子计算机的基本思路，香农的工作成为数字电路设计的理论基石，完全取代了之前盛行的ad hoc方法。Vannevar Bush建议香农将类似的数学方法应用于孟德尔遗传学，香农接受了这个建议，写出了An Algebra for Theoretical Genetics。凭此论文，香农于1940年获得麻省理工学院博士学位。1940年，香农成为普林斯顿高等研究院的研究员。在那里香农有很多机会与当时有影响力的科学家和数学家交流，比如阿尔伯特·爱因斯坦、赫尔曼·外尔和约翰·冯·诺伊曼，现代信息理论的思想逐渐在他脑海中成型。 二战期间的研究二战期间，香农加入贝尔实验室，研究火力控制系统和密码学，相关课题直属国防研究委员会领导。在贝尔实验室，香农遇到了担任数值分析员的Betty。两人于1949年结婚。1943年，香农有机会和英国数学家和密码学家艾伦·图灵合作。图灵被派到华盛顿和美国海军交流破译德国的北大西洋潜艇舰队密码的成果，并在贝尔实验室呆了一段时间。香农和图灵在一个自助餐厅见面。图灵向香农介绍了现在被称为“通用图灵机”的概念。香农对此很感兴趣，因为图灵机的概念和香农自己的很多想法相吻合。1945年，战争进入尾声，国防研究委员会NDRC的使命即将结束。在正式解散之间，NDRC决定将重要研究成果整理成册，其中有一篇论文“火力控制系统的数据平滑和数据预测”是香农和Ralph Beebe Blackman、Hendrik Wade Bode一起写的，它的思路和“通信系统中将信号和噪声相分离”是类似的，也就是说，香农在火力控制系统研究中已经发现了后来成为信息理论的基本概念和框架体系。战时香农在密码学领域的研究与通信领域的关系更加密切。1945年，香农向贝尔实验室提交了一份备忘录，题目是“密码学的一个数学理论”，之后在1949年以“保密系统的通信理论”的标题在Bell System Technical Journal正式发表，包含了很多在“通信的一个数学理论”出现的概念和数学公式。香农说，战时对通信理论和密码学的研究使他认识到“两者密不可分”。还是在贝尔实验室，香农证明了一次性密钥（cryptographic one-time pad）是无法被破译的。香农同时证明了一个无法被破译的密码系统的密钥必须有以下特征：完全随机；不能重复使用；保密；和明文一样长。战后的贡献1948年，划时代的“通信的一个数学理论”分成两部分，在7月和10月的Bell System Technical Journal发表。文章系统论述了信息的定义，怎样数量化信息，怎样更好地对信息进行编码。在这些研究中，概率理论是香农使用的重要工具。香农同时提出了信息熵的概念，用于衡量消息的不确定性。1949年，香农和Warren Weaver合著了“通信的数学理论”，包含了香农1948年的论文“通信的一个数学理论”和Warren Weaver为非专业人士写的介绍通信理论的内容。Warren Weaver指出，在信息理论中"information"这个词不是指“你说了什么”，而是指“你能够说什么”，也就是说，信息表示人们可有多少选择。之后，John Robinson Pierce在“Symbols, Signals, and Noise”这本书中也对香农的概念作了通俗的介绍。1951年，香农写了"Prediction and Entropy of Printed English"，说明信息基础理论能够应用于自然语言和计算机语言，计算了英语这门语言的熵，从而为从统计的角度分析语言打下了基础。而且，香农认为如果把空格当作英语字母表上的第27个字母，能够降低提取英语处理的不确定性。数学通信的基础理论——抽样分析理论——的提出也有香农的贡献。抽样分析理论将连续的模拟信号抽样成离散的数字信号，为20世纪60年代之后数字通信的兴起奠定了基础。1956年，香农返回MIT。爱好和发明除了学术研究，香农爱好杂耍、骑独轮脚踏车和下棋。香农发明了很多用于科学展览的设备，比如火箭动力飞行光盘、一个电动弹簧高跷和一个喷射小号。香农的办公桌上放着一个他称之为“终极机器”的盒子，这是香农众多好玩的发明之一，是根据人工智能研究的先驱、数学家马文·闵斯基提出的想法而做出来的。这个盒子外表平淡无奇，只是在一侧有一个开关，弹一下开关，盒盖就会打开，一个机械手会伸出来；将开关复原，机械手就缩回盒子。香农还做了一个设备能够复原魔方。香农还被认为和爱德华·索普一起发明了第一个佩戴式计算机，这个佩戴式计算机用于提高轮盘赌的获胜几率。

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