Claude Shannon kimdir? Bilişim ve bilgisayarların doğuşu

23 Nisan Ulusal Egemenlik ve Çocuk Bayramını Doodle yapan Google, bilişim dünyasının en önemli kişiliklerinden Claude Elwood Shannon'u unutmadı. Özel günlere olan hassasiyetinin dışında önemli kişiliklere de ağırlık veren Google, sadece bir arama motoru olmadığını her fırsatta vurgulamaya devam ediyor. Peki Google'ın Doodle yaptığı, Kriptoloji konusunda çalışmaları ile günümüz bilgi sistemlerine öncülük yapan Claude Shannon kimdir? İşte Shannon ve yaptığı gelişmeler hakkında bazı bilgiler...

CLAUDE SHANNON KİMDİR?

Amerikalı bilim adamı Claude Elwood Shannon 1916 ve 2001 yılları arasında yaşamını sürdürmüştür. Bilim dünyasının en önemli kişiliklerinin arasında yer almasındaki en büyük neden "enformasyon teorisi" konusunda sunduğu tez ve yeniliklerdir.

Henüz 21 yaşında yüksek lisans talebesiyken,"boolean cebiri" konusunda yazdığı tez sayesinde enformasyon teorisinin temeli atılmıştır. O dönemlerde yazdığı tez, günümüzde halen tüm zamanların en önemli tezlerinden birisi olarak anılmaktadır.

İyi bir matematikçi olan Shannon aynı zamanda mühendislik konusunda da kendisini fazlasıyla geliştirmiş ve bu iki uzmanlığın verdiği donanım ile bilgisayar ve bilişim sistemlerinin temelini atmıştır. Shannon bilim konusunda kendisini o kadar iyi yetiştirmiştir ki, evrensel fizik üzerine yaptığı şu açıklamalar onun bu konulardaki yetkinliğini ve gelişimini sürdürdüğünü anlamak için yeterli olmuştur:

“Yaşamım süresince , fizik teorisinin üç ayrı dönem içinde oluştuğunu fark ettim. Kariyerimin başlangıcı olan, 1950 ‘nin ilk yıllarına kadar uzanan birinci dönemde, “ her şeyin parçacıklar” olduğu fikrini benimsedim. Temel oluşumları inşa etmenin , fundamental parçacıklarla elde edilebilirliği üzerine araştırmalar yaptım. İkinci dönem ise, her şeyi “ alanlar” olarak kabul ettiğim bir dönem oldu. Ancak şimdi, yeni bir vizyonu yakaladım , bu vizyon da “her şeyin enformasyon” olduğu kanısıdır . Mantığın fundamental rolünü her inceleyişimde, fizik teorisinin “enformasyon “ kavramı üzerine inşa edildiğini, gittikçe kuvvetlenen bir biçimde kabul ettim.”

Shannon’un enformasyon teorisinin en önemli özelliği, enformasyon konseptinin “entropi” üzerine kurgulanması idi. Fiziğe göre entropi, termodinamiğin ikinci kanunudur. Sözlük anlamı termodinamik bir sistemin düzensiz durumunu ortaya koyan değerdir.

SHANNON VE WEAVER İLETİŞİM KURAMININORTAYA ÇIKIŞI

Bu modele göre, iletişim sistemini iki kişinin telefon aracılığı ile yaptığı bir konuşma olarak ele alırsak burada;

-Konuşan insan- enformasyon kaynağı

-Telefon ahizesi – verici

-Telefon kabloları- kanal

-Diğer taraftaki telefon kulaklığı – alıcı

-Diğer taraftaki dinleyen insan – hedef

olarak adlandırılır.

Eğer iletişim telsiz telefon ile , örneğin cep telefonu ile sağlanıyorsa , enformasyon bu durumda elektromanyetik sinyallerden oluşan frekans kanalları ile taşınır. Dr. Shannon arkasında muhteşem bir miras bırakmış ve dijital devrimin başlatıcısı olarak bilim tarihine ismini yazdırmıştır. Ünlü bir enformasyon teorisyeni olan Prof. Robert Gray Gallager, Dr. Shannon’u 20 nci yüzyılın en ünlü bilim adamı olarak göstermiştir. Enformasyon teorisinin diğer öncüsü olan , Prof. John Archibold Wheeler’in enformasyon anlayışına yaklaşımı , Dr. Shannon’un kastettiği yaklaşım ile benzer veya özdeş değildir. Her ne kadar iki yaklaşım eşdeğerler taşısa da , orjinal çıkışları farklıdır. Shannon’un enformasyon teorisi , iletişim sürecini temel kavram olarak kabul ederken ; Wheeler ise enformasyonu, evren fiziğinin temel taşı olarak görür.

Wheeler, kendi “it from bit” doktrininde tasarladığı varsayımları ile (bunları açıkça ifade etmemesine rağmen) , fizik kanunlarının temelinde enformasyon kavramının olduğunu kasteder ki bu kitabın konusu açısından bu yaklaşım daha önemlidir. Ve Wheeler , Daniel J. Chalmers ve bazı diğer bilim adamları gibi , evrenin ana prensibinin atomlar ve kuarklar değil , “enformasyon” olduğunu savunur. Her ne kadar bu yaklaşım genelde anlaşılabilir gibi gelmese de , bu fenomeni keşfetmenin yolu , kuantum dalga fonksiyonunda ve özellikle düalite prensibinde aranmalıdır. Bu iki enformasyon teorisi ,öncülerinin ileri sürdüğü kavramlara bakıldığında, birbirini tamamlayan mucizevî varoluş prensibinin temel taşlarıdır. Wheeler’in yaklaşımı varoluşun başlangıcındaki oluşuma ışık tutarken , Shannon’un yaklaşımı ise ; enerjinin kütle kazanma aşamasında Tanrısal parçacıklar ile , 13.7 milyar senedir süregelen evrimsel sistemin temel prensibinden söz etmektedir. Bu temel prensip bize , enerjinin form kazanmasında yani sadece maddeye dönüşmede değil ; yıldızlardan gezegenlere , balıklardan memelilere , sürüngenlerden kuşlara hepsinde temel olarak alınmasında , gerçek olgunun “enformasyon” olduğunu gösterir.

İlâhi Akıl olarak adlandırdığımız Yaradan, sisteme enformasyon ile müdahelede bulunarak Big Bang başlangıcından yıldızların aşamalı gelişimine, buradan dünyadaki canlılığı meydana getiren tüm süreçlere kadar, her nokta ve her detaya vücut vermiştir. Algılanan tüm cansız-canlı madde formları; kör tesadüflerin değil enformasyonun bir ürünüdür. Enformasyon ise Tanrısal Akıl’ın , yani İslam dininde ifade edilen Allah’ın Alim gibi sıfatlarının bir tezahürüdür. Bu kavram benim kişisel görüşlerimin bir sentezidir. Ve bu sentez ifade etmeye çalıştığım infoteizm inancının özünü oluşturmaktadır. Wheeler’a göre enformasyon, evrenin oluşumunda enerjiye hayatiyet kazandıran temel öğe iken; Shannon’a göre enformasyon, tüm varlıkların iletişim fenomenidir.

ENFORMASYON VE İLETİŞİM

Shannon, 1948 yılında yayımlanan “ The Mathematical Theory of Communication” kitabında ; iletişim teorisini , entropi ve enformasyon kavramları arasındaki ilişkilere dayandırmaktadır. Bu teoriye göre enformasyon , iletişim aşamasındaki sinyallerde ortaya çıkan bozulmaların , parazitlerin sistem alıcısının kod çözücüsünden geçerek hedefe anlaşılır bir şekilde ulaşabilme olgusudur. İletişim, tüm enformasyon mesajlarının (anlaşılabilir bölümü hariç) sistemin 0/1 , evet/ hayır veya açık/kapalı haline verdiği yanıtlar ile kod çözücüsünün süzgecinden geçerek , doğru bilgilerin alıcıya yansıtılabilmesidir.

Bu fenomeni basite indirgediğimizde enformasyon , istatistiksel olarak, ikili sorularla (yani bits olarak) test edilme neticesinde ortaya çıkan yapılandırılmış bilgi olarak tanımlayabiliriz. Böylece enformasyon, alıcının içinde bulunduğu belirsizliği ortadan kaldıran bir içerik taşır. Shannon’un, iletişim dünyasında yeni ufuklar açan kitabının ön sözünü, Amerika Wisconsin Üniversitesi profesörü, Warren Weaver (1894-1978) yazmıştır.

Enformasyon teorisinin ortaya çıkmasını sağlayan en önemli unsur , Shannon’un çalışmalarını tesadüfî değişkenlerin ve proseslerin entropisi üzerine yoğunlaştırmasıdır. Basit anlamda entropi , bir sistemin başlangıç ve sonlanışına göre gerçekleşebilecek olan olasılıkların ölçüsüdür. Eğer bir sistemde, iletişim kanallarındaki gürültüler ve parazitler gibi bir düzensizlik var ise , o sistemin düzensizlikten ne kadar uzak olduğunun ölçüsü entropidir. Bu nedenle entropi, enformasyon teorisinin en temel konseptidir. İletişim sistemlerinin sinyallerindeki “bozulmalar” , “dönüşmeler” yani oluşan entropinin sistem kod çözücüsü ile sıfırlanması hedeflenir. İletişim kanallarından gelen mesajlar neticesinde, ikili sayılı sistemine göre ve 0-1 sayılarının olası durumlarına göre alınan yanıtlar ile enformasyon miktarı / değeri ölçülür. Ve enformasyon miktarı; iletişim kanallarından gelen mesajlara, ikili sayılı sistemi ve 0-1 sayılarının olası durumlarına bağlı olarak alınan yanıtlara göre hesaplanır.

Enformasyon , toplama özelliği olan bir kavram olduğu için , enformasyon ölçümü iki tabanına göre logaritma tablosu kullanılarak yapılır. Örneğin , havaya atılan bir metal paranın iki yüzünün de “yazı” olduğunu varsayarsak ; para yere düştüğünde, paranın yazı gelmesi olasılığı yüzde yüzdür. Ve bu fonksiyonun enformasyon değeri yoktur. Yani enformasyon miktarı logaritmik olarak sıfırdır.

Enformasyon miktarı

Diğer bir örnek olarak , 32 kartlık poker destesinin enformasyon miktarı ölçümünde şu işlem yapılmalı;

Kartların sayı değeri ( 7 ,8 ,9 ,10 ,J ,Q ,K , A) 8 değişik kart

Kartların sembolü (kupa , karo , maça , sinek) , 4 sembol

Bu durumda kartların sayı değeri ve sembollerinin çeşit sayısı birbiri ile ilişkilidir. Ve bu nedenle iki sayının çarpanı , enformasyonun toplam miktarına eşittir. (8x4=32) . İletişim dilinde bu enformasyonun değeri beş bit’tir.

Log28x4 = (log28= 3) + log2 4=2) = 3 +2 = 5 bit