Claude Shannon – Biographie, histoire et inventions

Claude Shannon est un célèbre un mathématicien, ingénieur en électronique et généticien américain, parfois titré comme le père de la théorie de l’information.

Claude Elwood Shannon (1916-2001) était un étudiant exceptionnel, et après avoir obtenu en 1936 deux licences (une en génie électrique et une en mathématiques) à l’Université du Michigan, il a commencé des études supérieures au Massachusetts Institute of Technology (MIT), où il a obtenu une maîtrise en génie électrique et son doctorat en mathématiques en 1940. Pendant son séjour au MIT, il travaille sur l’analyseur différentiel de Vannevar Bush (un ordinateur analogique mécanique, conçu pour résoudre des équations différentielles par intégration).

En étudiant les circuits compliqués de l’analyseur différentiel, Shannon a vu que les concepts de Boole pouvaient y être utilisés avec une grande utilité. Dans le numéro de 1938 des Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, il publia un article, tiré de sa thèse de maîtrise de 1937-A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. Cet article a valu à Shannon le prix Alfred Noble de l’American Institute of American Engineers en 1940. Certains ont dit de la thèse de Shannon qu’elle était probablement la thèse de maîtrise la plus importante, et aussi la plus célèbre, du siècle

Dans son article, Shannon a prouvé que l’algèbre de Boole et l’arithmétique binaire pouvaient être utilisées pour simplifier la disposition des relais électromécaniques alors utilisés dans les commutateurs de routage téléphonique, puis a retourné le concept et a également prouvé qu’il devrait être possible d’utiliser les dispositions des relais pour résoudre les problèmes d’algèbre de Boole. L’exploitation de cette propriété des commutateurs électriques pour faire de la logique est le concept de base qui sous-tend tous les ordinateurs numériques électroniques. Les travaux de Shannon sont devenus le fondement de la conception pratique des circuits numériques lorsqu’ils ont été largement connus de la communauté des ingénieurs électriciens pendant et après la Seconde Guerre mondiale. La rigueur théorique des travaux de Shannon a complètement remplacé les méthodes ad hoc qui avaient prévalu auparavant.

En 1940, Shannon est devenu chercheur national à l’Institut d’études avancées de Princeton, dans le New Jersey. À Princeton, Shannon a eu l’occasion de discuter de ses idées avec des scientifiques et des mathématiciens influents tels que Hermann Weyl et John von Neumann. Shannon a travaillé librement entre les disciplines et a commencé à façonner les idées qui allaient devenir la théorie de l’information.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Shannon a travaillé sur les systèmes de contrôle des feux et la cryptographie aux Bell Labs. En 1943, il entre en contact avec le célèbre mathématicien et cryptanalyste britannique Alan Turing, qui se trouve alors à Washington pour partager avec le service de cryptanalyse de la marine américaine les méthodes utilisées par la British Government Code and Cypher School pour casser les chiffres allemands. Turing a montré à Shannon son article fondateur de 1936, On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem, qui définissait ce qui est maintenant connu sous le nom de machine de Turing universelle, ce qui l’a impressionné, car beaucoup de ses idées étaient complémentaires des siennes.

En 1948, Shannon a publié un autre article fondateur-A Mathematical Theory of Communication. Dans cet article, il définit le sujet de la théorie de l’information et propose un modèle schématique linéaire d’un système de communication, ce qui était une idée nouvelle. La communication était alors considérée comme nécessitant l’envoi d’ondes électromagnétiques sur un fil. L’idée que l’on pouvait transmettre des images, des mots, des sons, etc., en envoyant un flux de 1 et de 0 sur un fil. En introduisant pour la première fois le mot bit, Shannon a montré que l’ajout de bits supplémentaires à un signal permettait de corriger les erreurs de transmission. C’est lui qui a compris que le chiffre binaire était l’élément fondamental de toutes les communications. C’était vraiment sa découverte, et c’est de là qu’est née toute la révolution des communications.

Les idées contenues dans l’article de Shannon ont rapidement été reprises par les ingénieurs en communication et les mathématiciens du monde entier. Elles ont été développées, étendues et complétées par de nouvelles idées connexes. Le sujet a prospéré et s’est développé pour devenir un chapitre bien équilibré et passionnant dans les annales de la science.

Les travaux ultérieurs de Shannon se sont penchés sur des idées d’intelligence artificielle. En 1950, il a publié un article révolutionnaire sur les échecs par ordinateur, intitulé Programming a Computer for Playing Chess, qui a conduit à la première partie complète jouée par l’ordinateur MANIAC de Los Alamos en 1956. Cette même année 1950, il créa la souris électronique Theseus (voir la photo ci-contre) qui pouvait résoudre les problèmes de labyrinthe. Il s’agissait d’une souris magnétique contrôlée par un circuit à relais qui lui permettait de se déplacer dans un labyrinthe de 25 cases. La configuration du labyrinthe était flexible et pouvait être modifiée à volonté. La souris était conçue pour parcourir les couloirs jusqu’à ce qu’elle trouve la cible. Après avoir parcouru le labyrinthe, la souris était placée à l’endroit où elle se trouvait auparavant et, grâce à son expérience antérieure, elle pouvait se rendre directement à la cible. Si elle était placée en territoire inconnu, elle était programmée pour chercher jusqu’à ce qu’elle atteigne un endroit connu, puis elle se dirigeait vers la cible, ajoutant les nouvelles connaissances à sa mémoire et apprenant ainsi. La souris de Shannon semble avoir été le premier dispositif d’apprentissage de ce type.

Shannon a également appliqué son génie d’inventeur à d’autres domaines, par exemple en inventant une version biplace de son monocycle bien-aimé, et il est probablement vrai que personne n’était impatient de le partager avec lui. Une invention ultérieure, le monocycle avec un moyeu décentré, amenait les gens à sortir dans les couloirs pour le regarder le chevaucher, sautillant de haut en bas comme un canard.