Egykerekű biciklivel közlekedett a XX. század legfontosabb szakdolgozatának írója - Magyar Nemzet

Egykerekű biciklivel közlekedett a XX. század legfontosabb szakdolgozatának írója

2018. február 25., vasárnap 18:14, frissítve: hétfő 00:36

Ma még a számítógép működéséhez semmit sem konyítók sem lepődnek meg azon, hogy az információt kettes számrendszerben írt (bináris) kód formájában, 1 és 0 segítségével tároljuk és továbbítjuk. Hét évtizeddel ezelőtt ez – egyáltalán, hogy az információ korábban megfoghatatlan fogalmát sikerült matematikai eszközökkel leírni – azonban forradalmi ötletként hatott, és megváltoztatta világunkat. Akinek pedig mindezt köszönhetjük, nem más, mint egy meglehetősen különc és máig méltatlanul elfeledett tudós, Claude Shannon, aki hetven éve publikálta az információelméletet megalapozó tanulmányát.

A kommunikáció egy matematikai elmélete, illetve A kommunikáció matematikai elmélete. Az első Claude Shannon munkahelye, a Bell Laboratórium folyóiratában, a Bell System Technical Journalben 1948-ban publikált korszakalkotó tanulmányának címe. A második pedig Shannon egy évvel később megjelent, könyvvé fejlesztett teóriájáé. Egyetlen névelő a különbség, mégis egy világ választja el őket egymástól. 1948-ban elképzeléseit még csak lehetséges elméletként mutatta be a sok közül, de nem telt bele néhány hónap, és kollégái mint a teljes problémakör megoldóját kezdték Shannont tisztelni, és minden alternatív teória eltűnt a színről. Így a könyvet már az általános érvényű alapelvről nevezhették el.

De ne rohanjunk ennyire előre, mert Shannon informatikusi pályája gyerekkorában indult; noha akkor még ez a szakma nem is létezett. Egy michigani kisvárosban született 1916-ban, apja bíró, anyja tanár. Gyerekkorát „feltalálással” töltötte, például ruhaszárító drótból távírót fabrikált, amelyen keresztül a szomszédban lakó barátjával morzézni tudott, írja a Scientific American. Ilyen kezdetek után nem csoda, hogy a villamosmérnöki pályát választotta. A Michigani Egyetemen ebből a diszciplínából és matematikából is diplomát szerzett, majd továbblépett a Massachusettsi Műszaki Egyetemre (MIT), ahol az analóg számítógépek egyik úttörője volt a témavezetője.

Pályájának első éveiben így ő is analóg számítógéppel kísérletezett, amelyet az különböztet meg a digitálistól, hogy nem van-nincs alapon kódolódik az információ, hanem az áramkörben haladó áram feszültségingadozása bír jelentéstartalommal. Ez elméletileg nagyobb tárolási kapacitást jelenthetne, de csakhamar rájöttek a számítástechnika hőskorának fejlesztői, hogy az ekképp továbbítani próbált üzenet minősége nagyon gyorsan az értelmezhetőség küszöbe alá csökken, így hamarosan elvetették az analóg számítógépek ötletét.

Aztán két évvel később, 22 éves korában Shannon megírta mester-diplomamunkáját, amelyet egyesek a XX. század legfontosabb szakdolgozatának tartanak. Ebben kimutatta, hogy a klasszikus logikai algebrát hogyan lehet alkalmazni a relékből és logikai kapcsolókból felépülő áramkörökben. Ez nem más, mint a számítástechnika legfontosabb alapelve (a kapcsolók által zárt és nyitott áramkörök az 1-eket és a 0-kat szimbolizálják, a logikai kapukon keresztül átvezetett áram pedig aritmetikai műveletek elvégzésére alkalmas). Doktorálása után Shannon a Bell Laboratóriumban helyezkedett el, és háború lévén különféle katonai fejlesztéseken, például a titkosításon dolgozott. Szabad idejében azonban, még legközelebbi munkatársai tudtán kívül is, a szakdolgozatában lefektetett alapelv továbbfejlesztésén dolgozott, amelyet aztán a laboratórium folyóiratában jelentetett meg hetven évvel ezelőtt.

A Shannon-féle információelméleti függvények hasonlóképp kezelik az információt, mint a termodinamika az entrópiát (amelyet a rendezetlenség mértékeként szokás jellemezni). Minél kisebb az entrópia, tehát minél nagyobb a rendezettség, annál magasabb az információtartalom (hiszen az információ: a véletlenszerűség hiánya). Nagyon leegyszerűsítve, Shannon az információ mennyiségét azon bináris számjegyek számával jellemezte, amennyi ahhoz kell, hogy ezt az információt kódolni tudjuk. Ő használta 1948-as dolgozatában először a bit – amely a binary digit (vagyis számjegy) rövidítése – kifejezést az információ alapegységeként.

Magyar Nemzet hírlevél

Legizgalmasabb cikkeink naponta egyszer az ön e-mail-fiókjában!

A feliratkozással beleegyezik abba, hogy a Magyar Nemzettől hírlevelet vagy cikkeinkről szóló üzenetet kapjon postafiókjába. A szolgáltatásról bármikor leiratkozhat.

Ez az emailcím nem érvényes

Emellett az információtovábbítás sok más alapelvét is lefektette. Például bebizonyította, hogy a kommunikációs csatornákon keresztül csak véges mennyiségű információ továbbítható adott idő alatt, ezt hívjuk sávszélességnek. Valamint azt is, hogy még zajos (itt zajon az értékes információ mellett haladó, annak átvitelét zavaró, nemkívánatos „sercegést” értjük) környezetben is továbbítható az üzenet, ha matematikai javítómechanizmusokat iktatunk a rendszerbe. Ez is alapfelszereltsége a mai digitális kornak – még ha a nagy többségnek fogalma sincs a létezéséről –, hiszen e hibajavító algoritmusok teszik lehetővé a zökkenőmentes kommunikációt a modemektől kezdve a cédékig.

Az információelméletet megalapozó tanulmány árnyékában egy évvel később újabb dolgozatot is megjelentetett, ezúttal a ténylegesen feltörhetetlen kódolásról. A Vernam-kódolásnak hívott módszer (amely nevét Gilbert Vernamról kapta, aki az első világháború végén kifejlesztette) azon alapul, hogy az üzenetet betűkből álló kulccsal véletlenszerűen kódolják, emiatt pedig maga a kódolt üzenet karakterei is teljesen véletlenszerűvé válnak. Shannon bebizonyította, hogy ez a fajta kódolás feltörhetetlen (és mindmáig ez az egyetlen ténylegesen megfejthetetlen kódolási mód). A dolog hátulütője, hogy egy kulcsot csak egyszer szabad használni, az üzenet visszafejtéséhez pedig rendelkezni kell ugyanazzal a kódkulccsal, amelyet rejtegetni kell a kémek elől, ami vagy sikerül, vagy nem.

Claude Shannon tehát tudományágat alapított, de egyéb tekintetben is hozta a különc zseniktől elvárt furcsaságokat. A Bell Laboratóriumban, majd karrierje későbbi felében visszatérve a MIT-re, a folyosón rendszeresen egykerekű biciklivel közlekedett, időnként ehhez még zsonglőrködött is. Máskor ugrálóbottal szökdécselt az előadótermekben. Mindig is szerette a kütyüket: barkácsolt egy robotegeret, amelyet beprogramozott, hogy kitaláljon az útvesztőből, valamint egy római számokkal számításokat végezni képes komputert is. Messze megelőzve korát 1950-ben arról írt cikket a Scientific Americanbe, hogy milyen alapelvek mentén fog működni a sakkozó számítógép, hiszen a sakk volt a másik szenvedélye. Hosszú pályafutását sok, hasonlóan jelentős találmány övezte, például a zsonglőrködő gép, a lángszóró trombita és a Rubik-kockát kirakó automata. Ő volt az első hordható komputer feltalálója is, amelyet a szmoking alatt lehetett viselni a kaszinóban, hogy segítségével emeljük nyerési esélyeinket a rulettben; a legenda szerint azonban a maffiától való félelmében végül saját maga nem merte tesztelni.

Shannon vidám ember volt, de sajnos élete alkonyán pont attól fosztotta meg a sors, ami élete fő művét meghatározta: az információtól. Agya az Alzheimer-kór következtében szomorú gyorsasággal leépült, idegrendszerének javítómechanizmusai már nem tudták ellensúlyozni a mindent elborító zaj dübörgését, idegpályáinak sávszélessége nullára csökkent. 2001-ben, 84 éves korában hunyt el.

Ennek a cikknek a nyomtatott változata a Magyar Nemzetben jelent meg. A megjelenés időpontja: 2018.02.24.

Legolvasottabb cikkek

A szerkesztő ajánlja

Molnár Csaba

176 millió kamera kereszttüzében: a kínai Nagy Testvér mindenkire odafigyel

Az, ami Orwell idejében még disztópiának tűnt, a mindent látó kamerának hála szép lassan valósággá válik.

Pethő Tibor

1938. augusztus 25. – 2018. április 11.

Elhallgatni nem fogunk. Várunk, reménykedünk, imádkozunk. Mert lehet egy újságnak bárki is a tulajdonosa, azt pontosan tudjuk, hogy a mi igazi „gazdánk” az olvasó.

Stier Gábor

Szomorú búcsú Eraszt Fandorintól

Borisz Akunyin húsz év után nemcsak világhírű regényhősét, hanem a kilencvenes években az orosz jövőről szőtt álmait is eltemeti.

Lakner Dávid

Lajcsika, ha te mindig játszol, miből éltek?

Inkey Alice Szőts Istvánról, Latinovits jókedvéről és Kosztolányi Dezső fekete pöttyös nyakkendőjéről.