クロード・シャノンがキックをどのように助けたか

20 世紀の偉大なエンジニアの中で、21 世紀のテクノロジーに最も貢献したのは誰ですか? 私は言います：クロード・シャノン。

シャノンは、情報理論の分野を確立したことで最もよく知られています。工学史上最も偉大な論文の 1 つである 1948 年の論文で、彼は信号の情報内容を測定し、あらゆる種類の通信チャネル上で情報を確実に送信できる最大速度を計算する方法を考案しました。「コミュニケーションの数学理論」と題されたこの記事では、スマートフォンのワイヤレスインターネットやツイストペア電話の固定電話のアナログ音声信号を含む、現代の通信すべての基礎について説明しています。 1966 年、IEEE はその業績に対して最高賞である名誉勲章を彼に授与しました。

情報理論がシャノンの唯一の業績だったとしたら、それは神殿の中での彼の地位を確保するのに十分だったでしょう。しかし、彼はそれ以上のことをしました。

10 年前、MIT で修士論文に取り組んでいたときに、彼は論理ゲートを発明しました。当時、電磁リレー (磁気を利用して電気スイッチの開閉を行う小型デバイス) は、電話のルーティングや複雑な機械の制御を行う回路の構築に使用されていました。しかし、そのような回路を設計または解析する方法については一貫した理論がありませんでした。人々はリレーのコイルが通電されているか否かという観点からそれらについて考えていました。シャノンは、ブール代数を使用してリレー自体から離れて、回路の機能をより抽象的に理解できることを示しました。彼はこの論理代数を使用してスイッチング回路を分析し、その後合成し、回路全体が希望どおりに動作することを証明しました。彼は論文の中で、AND、OR、NOT 論理ゲートを発明しました。論理ゲートはすべてのデジタル回路の構成要素であり、コンピューターサイエンス全体の基礎となっています。

1950 年、シャノンはサイエンティフィックアメリカンに記事を発表し、また、チェスをプレイするようにコンピュータをプログラムする方法を説明した研究論文も発表しました。実際のコンピュータ用にプログラムを設計する方法について詳しく説明しました。彼は、データ構造がメモリ内でどのように表現されるかを議論し、プログラムに必要なメモリのビット数を推定し、プログラムをサブプログラムと呼ばれるものに分割しました。今日では、これらを関数またはプロシージャと呼びます。彼のサブプログラムのいくつかは、可能な動きを生成するものでした。ある者は、そのポジションがいかに良好であるかをヒューリスティックに評価することになった。

MIT で修士論文に取り組んでいる間、シャノンは論理ゲートを発明しました。

シャノンは、世界にコンピューターが 10 台にも満たなかった時代にこれらすべてを実行しました。そしてそれらはすべて数値計算に使用されていました。彼は、リレーやスイッチング回路の設計、通信用の電子フィルターの設計、人間の言語間の翻訳、論理的推論など、数値計算を超えてコンピューターがプログラムできるあらゆる種類のことを推測することから研究論文を始めました。今日ではコンピューターがこれらすべてのことを行っています。彼は、最初にチェスに取り組むことを選んだ理由を 4 つ挙げましたが、その重要な理由の 1 つは、人々がチェスをプレイするには「思考」が必要であると信じられているということでした。したがって、これはコンピュータに思考をさせることができるかどうかの素晴らしいテストケースになるだろうと彼は推論した。

シャノン氏は、すでにプレイしたゲームを分析し、遭遇した盤面の強さのヒューリスティック評価における項と係数を調整することで、プログラムを改善できるかもしれないと示唆した。当時、シャノンにはすぐに利用できるコンピューターがなかったため、自分のアイデアをテストすることができませんでした。しかし、わずか 5 年後の 1955 年、IBM エンジニアのアーサー・サミュエルは、顧客に納入される前にテスト中のコンピューターにアクセスでき、シャノンの正確な方法を使用してプレイを改善するチェッカープレイプログラムを実行していました。そして 1959 年にサミュエルは、タイトルに「機械学習」を含むそれに関する論文を発表しました。これが初めてその言葉が印刷物に登場しました。

それでは、情報理論、論理ゲート、非数値コンピュータープログラミング、データ構造、そしておそらく機械学習についてまとめてみましょう。クロード・シャノンは、未来を予測することを気にしませんでした。彼はただ先へ進んでそれを発明し、さらには自分のアイデアが採用されるまで十分に長生きしました。 20年前に彼が亡くなって以来、私たちは彼のような人を見たことがありません。おそらくもう二度と行かないでしょう。

この記事は、2022 年 2 月の印刷号に「クロードシャノンのグレイテストヒッツ」として掲載されます。