2001년 2월 24일, 미국의 과학자 클로드 샤논 / 클로드 엘우드 섀넌 (Claude Elwood Shannon, 1916 ~ 2001) 별세
클로드 엘우드 섀넌 (Claude Elwood Shannon, 1916년 4월 30일 ~ 2001년 2월 24일)은 미국의 수학자이자 컴퓨터과학자이다.
– 클로드 섀넌 (Claude Elwood Shannon)
.출생: 1916년 4월 30일, 미국 미시간주 페토스키
.사망: 2001년 2월 24일(84세), 미국 매사추세츠주 메드퍼드
.국적: 미국
.분야: 수학 및 컴퓨터과학
.주요 업적: 정보이론, 베타 분포, 이진 코드, 블록 암호, 불 논리, 채널 용량 외 다수
.수상: IEEE 명예의 메달 (1966), 미국 과학 훈장 (1966)
하비상 (1972), 교토상 (1985), 미국 발명가 명예의 전당 (2004)
정보이론의 아버지라고 불리며, 그가 작성한 《A Mathematical Theory of Communication》 논문은 정보이론의 시초가 되었다.
또한 불 논리를 전기회로로 구현할 수 있는 방법을 발명하여, 디지털 회로 이론을 창시하였다.
○ 생애 및 활동
1916년 미시간 게일로드에서 사업가 아버지와 언어 교사인 어머니의 아들로 태어났다.
아버지 클로드 엘우드 섀넌은 가구업, 장례업, 부동산 사업으로 자수성가한 사업가이자 유언 검인판사였고, 할아버지는 방수통과 나무 암 (arm) 및 플런저 (plunger)로 세탁기를 발명한 농부였다.
어머니 메이블 캐서린 울프는 독일계 이민자의 딸로, 고등학교 언어 교사를 지냈으며 교장을 하기도 했다.
누나는 캐서린 울프 섀넌이다.
섀넌은 미시간 대학교에서 전기공학과 수학을 전공했고, MIT와 미시간 대학교에서 복수학위제로 전기공학으로 석사와 박사학위를 받았다. 섀넌이 대학원에 다니던 1930년대의 컴퓨터는 대부분 기계식 계산기 수준이었으며, 전자 컴퓨터는 특정한 종류의 계산만 수행할 수 있는 아날로그 컴퓨터밖에 없었다. 섀넌은 석사과정으로 아날로그 컴퓨터를 연구하다가, 부울 대수와 전자회로를 결합시켜 디지털 논리회로의 이론을 창시하여 석사논문으로 제출한다. 이때가 만 21살 이었다 (역사상 최고의 석사논문 중 하나로 평가받는다). 현대인들이 전자식 디지털 컴퓨터를 사용하고, 이진수를 사용하는 것은 이 논문의 영향이 크다.
이후 프린스턴 고등연구소에서 일하면서 폰 노이만, 알베르트 아인슈타인, 쿠르트 괴델과 같은 대가들과 만나 아이디어를 발전시켰으며, 2차대전의 발발로 벨 연구소에서 화기제어 및 암호해석가로 일하게 되는데, 이곳에서 앨런 튜링과 매일 차를 마시며 교류하여 큰 영감을 받게 된다. 또한, One-Time Pad를 이용한 암호 시스템은 도청만으로는 해독이 불가능하다는 것을 증명한다.
섀넌은 전쟁이 끝난 후 전쟁 중에 연구했던 내용을 정리하여 구글 학술검색 기준으로 세상에서 4번째로 많이 인용된 논문인 <정보통신의 수학적 이론>이라는 논문을 발표하는데, 이 논문에서 엔트로피의 개념이 나온다. 쉽게 설명하면 정보이론이란 필요한 정보를 가장 효율적으로 전달하는 방법에 관한 이론이며, 엔트로피는 그 정보를 전달하는데 필요한 최소 비트 수에 해당한다. 확률론을 사용해서 정보라는 개념을 수학적으로 정립한 섀넌의 연구는 정보 이론이라는 하나의 학문 분야가 되어 현대 디지털 통신의 이론적 기반이 되었고, 샘플링 이론을 창안하여 이전까지 아날로그로 이루어지던 정보통신의 방식을 디지털 방식으로 바꾸는 계기가 된다. 이후 벨 연구소를 떠나 MIT 교수직을 맡게 된다.
섀넌은 체스에도 관심이 많았다. 아직 인공지능이라는 개념이 생겨나기도 전인 1950년 체스를 두는 컴퓨터 알고리즘을 창시한다. 비록 이때는 아직 실물 컴퓨터를 사용할 수 없어 이론뿐인 알고리즘이었지만, 이후 딥 블루가 인간 챔피언인 가리 카스파로프를 이길 때 사용한 알고리즘도 이 이론에 기반을 두고 있다.
여담이지만 정보 이론의 창시자답게 주식에도 매우 뛰어나 큰 돈을 벌었다. 1950~1986 연 평균 복리수익율이 28% 이었으며 워렌 버핏 (21.6%)보다 수익률이 높았다. 수익률이 마이너스로 떨어진 해가 단 한번도 없었다고 한다.
별로 중요한 건 아니지만 세상에서 가장 쓸데없는 기계로 유명한 사람이기도 하다. 최초는 아니다. 섀넌은 여가로 해괴한 기계들을 만드는 것을 즐겼다.
세상에서 가장 쓸데없는 기계 외에도 저글링하는 로봇, 불을 뿜는 트럼펫, 지하 실험실에서 부엌의 아내를 호출하는 손가락기계, 카지노 룰렛 휠을 도는 공의 속도와 계적을 분석해 배팅 방법을 알려주는 기계 등을 만들었다.
어린 시절 축제공연자가 되고 싶어했고, 저글링에 상당히 몰두해 있었다. 그래서 저글링하는 로봇을 설계 제작하며 스스로 저글링을 익혔고, 외발자전거를 타는 법을 익히고 외발자전거 위에서 저글링 하는 법을 익히고, 강철 줄 위에서 외발자전거를 타며 저글링 하는 법을 익히기까지 한다.
1960년 쯤부터 대외활동을 줄이다가 1970년부터는 정보이론 회의 참석도 멈추었다 그러다 1985년 69세가 되었을 때, 브라이트 그랜드 호텔에서 열린 정보이론에 관한 국제 심포지엄에 참석했다. 다른 참석자들이 섀넌을 알아보고 그가 참석했다는 말이 순식간에 퍼져나갔는데 그 모습을 회의 주체자인 로버트 멕엘리스는 “마치 뉴턴이 물리학 학회에 나타난 것 같았다”고 회고했다.
회의 주체자들이 만찬연설을 부탁하자 섀넌은 모두를 지루하게 할까봐 걱정해 짧게 말하고는 저글링 공을 꺼내 저글링을 했고 그날 섀넌의 사인을 받기위해 참석자들이 긴 줄을 섰다.
말년에 수년간 알츠하이머병을 앓다가 2001년 2월 24일 별세했다.
○ 학문적 기여
어릴 적부터 기계와 전자장치에 관심이 많아 1km가량 떨어진 곳에 사는 다른 아이에게 철조망 전신기를 만들어 메시지를 보내기도 했다.
토머스 에디슨이 그의 어린 시절 우상이었다.
- 디지털 논리회로
1936년 미시간 대학교를 졸업하면서 전기공학 및 수학에서 두 개의 학사 학위를 받았다.
졸업 후에는 MIT에서 전기공학으로 석사과정을 공부하며, 초기 아날로그 컴퓨터인 미분해석기를 연구하였다.
미분해석기의 논리 회로를 연구하면서, 섀넌은 불 논리가 논리 회로의 설계와 분석에 유용하다는 것을 깨달았다.
이런 통찰을 바탕으로, 1937년 《계전기와 스위치로 이루어진 회로의 기호학적 분석》이라는 논문으로 석사 학위를 받았다.
이 논문에서 섀넌은 전화 교환기에 사용되는 계전기와 스위치 만으로 불 논리 및 이진수의 사칙연산을 수행할 수 있음을 증명했다. 이 연구결과는 이후 모든 전자식 디지털 컴퓨터의 이론적 기반이 되었다.
이 업적을 인정받아 1940년에는 프린스턴 고등연구소에 초빙되었다.
그는 이곳에서 헤르만 바일이나 존 폰 노이만 등의 수학자들과 같이 연구할 기회를 얻었고, 이후 정보이론으로 발전하게 될 중요한 아이디어들을 얻게 되었다.
- 전시 연구
제 2차 세계대전 시기 섀넌은 벨 연구소에서 화기 제어 시스템과 암호학을 연구하게 되었다.
이 무렵 영국에서 암호 해석가로 일하고 있던 앨런 튜링이 미국 암호 해석가들과 의견을 교환하기 위해 워싱턴을 방문 중이었다.
섀넌은 이곳에서 앨런 튜링을 만나 그의 튜링 기계 이론을 접하고, 자신의 이론과의 깊은 연관성을 발견하였다.
전쟁이 끝날 무렵 그는 두 명의 공동 연구자와 함께 《화기 제어 시스템에서 데이터의 예측과 평활》이라는 논문을 제출한다.
이 논문은 자료와 소음을 분리하는 방법을 이론적으로 다루고 있어, 신호 처리 분야를 창시한 논문으로 여겨진다.
또한, 전쟁이 끝난 직후인 1945년 9월 벨 연구소에 《암호학의 수학적 기반》이라는 보고서를 제출하는데, 이 문서는 1949년 기밀이 해제되어 《보안 시스템의 통신에 관한 이론》이라는 제목으로 발표된다.
또한, 벨 연구소에서 섀넌은 OTP (one-time pad)를 암호학적으로 해독할 수 없음을 증명하였다.
- 정보 이론
섀넌은 《통신의 수학적 이론》이라는 논문을 《벨시스템 기술 저널》 1948년 7월과 10월 두 차례에 걸쳐 발표한다.
이 논문에서 그는 확률론을 이용하여 정보를 전송하는 가장 효율적인 방법에 대해 연구하였다.
이 논문은 정보 엔트로피의 개념을 창안하게 한, 정보통신 이론의 기반이 된다.
섀넌은 이 이론을 자연어 처리까지 발전시켜, 영어 문장의 통계적 분석으로 영어 엔트로피의 최댓값과 최솟값을 계산하였다.
이 연구에서 그는 띄어쓰기가 실제로 문장의 불확실성을 감소시킨다는 것을 발견하였다.
섀넌은 또한 샘플링 이론을 창안하여, 당시까지 아날로그로만 이루어지던 전자기 통신을 디지털 정보통신으로 변화시키는 데 기여했다.
- 컴퓨터 체스 프로그램
섀넌은 아직 인공지능 분야가 생겨나기도 전인 1950년 《체스를 두는 컴퓨터 프로그램》이라는 논문을 발표하였다.
이 논문은 미니맥스 전략을 이용한 최초의 컴퓨터 체스 알고리즘이며, 이후 인공지능 체스 알고리즘의 이론적 기반이 되었다.
- 주요업적
정보이론
A Mathematical Theory of Communication
A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits
베타 분포
이진 코드
블록 암호
불 논리
채널 용량
컴퓨터 체스
데이터 압축
디지털 전자공학
디지털 혁명
디지털 가입자 회선 간선 채색
정보 이론의 엔트로피
정보 엔트로피 엔트로피 파워 불균등
피드백을 이용한 오류 정정 코드
평가 함수
금융 신호 처리
정보 처리
정보 이론적 보안
이노베이션 (신호 처리)
키 크기
논리 회로
Logic synthesis
Models of communication
n-gram
Noisy channel coding theorem
표본화 정리
One-time pad
Product cipher
Pulse-code modulation
Rate–distortion theory
Sampling Shannon–Fano coding
Shannon–Hartley law
Shannon capacity
Shannon entropy
Shannon’s expansion
Shannon index
Shannon’s Maxim
Shannon multigraph
Shannon number
Shannon security
Shannon’s source coding theorem
Shannon switching game
Shannon-Weaver model of communication
스트림 암호
Switching circuit theory
Symbolic dynamics
Uncertainty coefficient
Units of information
Useless machine
착용 컴퓨터
Whittaker–Shannon interpolation formula
Y (game)
○ Awards and honors
The Claude E. Shannon Award was established in his honor; he was also its first recipient, in 1972.
Stuart Ballantine Medal of the Franklin Institute, 1955
Member of the American Academy of Arts and Sciences, 1957
Harvey Prize, the Technion of Haifa, Israel, 1972
Alfred Noble Prize, 1939 (award of civil engineering societies in the US)
National Medal of Science, 1966, presented by President Lyndon B. Johnson
Kyoto Prize, 1985
Morris Liebmann Memorial Prize of the Institute of Radio Engineers, 1949
United States National Academy of Sciences, 1956
Medal of Honor of the Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1966
Golden Plate Award of the American Academy of Achievement, 1967
Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences (KNAW), foreign member, 1975
Member of the American Philosophical Society, 1983
Basic Research Award, Eduard Rhein Foundation, Germany, 1991
Marconi Society Lifetime Achievement Award, 2000
Donnor Professor of Science, MIT, 1958–1979
○ Selected works
Claude E. Shannon: A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, master’s thesis, MIT, 1937.
Claude E. Shannon: “A Mathematical Theory of Communication”, Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp. 379–423, 623–656, 1948 (abstract).
Claude E. Shannon and Warren Weaver: The Mathematical Theory of Communication. The University of Illinois Press, Urbana, Illinois, 1949.
참고 = 위키백과
크리스천라이프 편집부