Claude Shannon a laissé de nombreux souvenirs mémorables.
Ceux qui ont travaillé avec lui aux laboratoires Bell d'AT&T à New York se souviennent de lui parcourant les couloirs sur un monocycle tout en jonglant avec quatre balles.
Ses collègues du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont déclaré qu'il avait sur son bureau un gadget de sa propre création appelé « Machine Ultime », une boîte avec un bouton qui, lorsqu'on appuyait dessus, libérait une main mécanique pour l'éteindre.
Sans oublier, bien sûr, qu'à 21 ans, il a écrit « le mémoire de maîtrise le plus important de tous les temps », jetant les bases de tous les futurs ordinateurs numériques.
Même s'il a publié à 32 ans ce que Scientific American a appelé « la Magna Carta de l'ère de l'information », puisqu'il a inventé le bit et expliqué comment compresser et envoyer n'importe quel message avec une précision parfaite.
C'est pourquoi beaucoup, lorsqu'ils parlent de lui, disent que Shannon a inventé le futur.
Ou plutôt, le présent dans lequel nous vivons.
Et ils n'exagèrent pas : leur contribution a fourni l'architecture intellectuelle d'Internet et de l'ère numérique.
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« Nombreux étaient ceux, aux Bell Labs et au MIT, qui comparaient l'intuition de Shannon à celle d'Einstein. D'autres estimaient que cette comparaison était injuste… injuste envers Shannon », selon William Poundstone, auteur de * The Fortune Formula* .
Cependant, son nom n'est pas devenu aussi connu que celui d'autres scientifiques célèbres de son époque.
La raison ?
Crédit photo, Avec l'aimable autorisation du musée du MIT
« Parce que c'est ce qu'il voulait », a déclaré Rob Goodman, co-auteur de la biographie de Shannon, A Mind at Play. « Il s'est consciemment distancié de la célébrité. »
Mais aussi parce que son héritage est relativement intangible.
« Il est facile d'imaginer un ordinateur, mais il est plus difficile d'imaginer le saut créatif qui a démontré que des commutateurs ou des circuits pouvaient évaluer des énoncés logiques », a déclaré Goodman.
« Il est facile d'imaginer un smartphone, mais il est plus difficile d'imaginer les idées sur la nature de l'information et de la communication qui ont rendu ce smartphone possible. »
« Shannon travaillait à ce niveau fondamental et intangible, c'est pourquoi il est vénéré par les experts mais quelque peu invisible pour le grand public. »
Une découverte révolutionnaire
Après avoir obtenu son diplôme de l'Université du Michigan en 1936, Shannon a travaillé comme assistante de laboratoire pour Vannevar Bush, pionnier de l'informatique, vice-président et doyen de l'ingénierie au MIT.
Il aidait les scientifiques invités à utiliser l'« analyseur différentiel », l'ordinateur le plus puissant au monde à l'époque, créé par Bush.
Cette énorme machine analogique utilisait un système précis d'arbres, d'engrenages, de roues et de disques pour résoudre des équations de calcul.
Pour résoudre chaque problème, il fallait réorganiser l'ensemble du mécanisme afin que ses mouvements correspondent à l'équation appropriée.
Un cauchemar ?
Pas pour Shannon.
Crédit photo, Getty Images
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Dès son enfance, outre le plaisir qu'il prenait à résoudre les problèmes de mathématiques que lui donnait sa sœur, il aimait réparer les radios, construire des jouets et même transformer une clôture de barbelés en ligne télégraphique pour communiquer avec un ami.
Par conséquent, pour Shannon, passer des heures à manipuler ce mécanisme complexe était un véritable plaisir.
Et ce faisant, les rouages de son esprit fonctionnaient beaucoup plus vite que ceux de la machine, comme en témoigne sa thèse de maîtrise, Analyse symbolique des circuits de relais et de commutation.
Dans le Michigan, il obtint un diplôme d'ingénieur électricien et de mathématicien et suivit un cours de philosophie où il découvrit l'œuvre du philosophe du XIXe siècle George Boole.
Tout cela s'est concrétisé lorsqu'il a observé que la relation entre les interrupteurs électriques et le courant pouvait imiter le processus intellectuel de la logique symbolique et des mathématiques.
Les interrupteurs du circuit de commande, qui pouvaient s'ouvrir et se fermer automatiquement, correspondaient à une logique de choix binaire, dans laquelle une affirmation est soit vraie, soit fausse.
En algèbre booléenne, les propositions se voient attribuer les valeurs suivantes : 1 pour les propositions vraies et 0 pour les propositions fausses.
Partant de cette théorie, Shannon a attribué la valeur « 1 » aux circuits ouverts et la valeur « 0 » aux circuits fermés.
De plus, en algèbre booléenne, les énoncés peuvent être considérés conjointement avec des conjonctions telles que « et », « non » et « ou ».
Ainsi, par exemple, une phrase comme « si votre réveil sonne le matin et que ce n'est pas le week-end, alors vous devez aller travailler » serait l'équivalent linguistique de « si le nombre X n'est pas égal au nombre Y, alors effectuez l'opération Z » dans le circuit de commutation.
Un exemple de la pertinence fondamentale de sa thèse est qu'aujourd'hui, nous pouvons facilement reconnaître qu'il s'agit de programmer un ordinateur.
C'était donc une idée nouvelle qui, une fois mise en pratique, s'est révélée surprenante : elle montrait que les machines pouvaient décider elles-mêmes de ce qu'elles devaient faire… tout comme les humains.
Ainsi, Shannon écrivait qu'«il est possible d'effectuer des opérations mathématiques complexes au moyen de circuits de commutation», puisqu'ils pouvaient adopter des plans d'action alternatifs en fonction des circonstances.
Avec cette méthode simple et brillante, il a délivré « l'acte de naissance de la révolution numérique », déclarait Alain Vignes dans son livre Silicon, From Sand to Chips.
Une femme « informaticienne »
Shannon a eu l'idée cruciale d'organiser le fonctionnement interne d'un ordinateur moderne près d'une décennie avant que celui-ci n'existe.
Mais lorsqu'il s'est entretenu avec l'ancien rédacteur en chef du magazine Spectrum , John Horgan, en 1982, il a minimisé les faits.
« Il s'avère que personne d'autre ne connaissait les deux domaines en même temps », a-t-il déclaré, ajoutant : « J'ai toujours aimé ce mot, "booléen" ».
« J'ai pris plus de plaisir à faire ça qu'à faire n'importe quoi d'autre dans ma vie », a-t-il déclaré à un autre journaliste.
Sous la protection de Vannevar Bush, Shannon décida de compléter son master par un doctorat.
Bush pensait que se spécialiser dans un seul sujet étouffait un esprit brillant, il lui a donc conseillé de faire sa thèse de doctorat en génétique, selon la MIT Technology Review .
Pourriez-vous briller même sans connaissances préalables dans le domaine ?
Une fois ses travaux terminés, Henry Phillips, directeur du département de mathématiques du MIT, écrivit que Shannon pouvait « mener des recherches de premier ordre dans n'importe quel domaine qui l'intéressait ».
Peu après avoir obtenu son doctorat, Shannon a commencé à travailler chez AT&T Bell Laboratories.
Nous sommes en 1940, et l'Europe est plongée dans l'ombre de la Seconde Guerre mondiale, un conflit dans lequel les États-Unis ne souhaitent pas s'impliquer directement, mais qu'ils ne peuvent peut-être, comme cela se produira par la suite, éviter.
Shannon commença donc immédiatement à travailler sur des projets militaires, tels que le contrôle des tirs antiaériens et la création et le décryptage de codes, dont un que Churchill et Roosevelt utilisèrent lors de conférences transocéaniques.
Et il y rencontra celle qui allait devenir sa seconde épouse, Mary Elizabeth « Betty » Moore, une des « informaticiennes » des laboratoires Bell.
C'est ainsi qu'on appelait les personnes, souvent des femmes, qui utilisaient et faisaient fonctionner les machines du service informatique pour trouver des solutions mathématiques grâce à ce que nous appelons aujourd'hui la programmation.
Betty était analyste numérique et devint la conseillère de Shannon en matière de mathématiques.
La Magna Carta
Tout en travaillant à l'effort de guerre, Shannon a écrit A Mathematical Theory of Cryptography , achevé en 1945 mais publié seulement en 1949.
Les experts estiment qu'il a transformé la cryptographie d'un art en une science.
Dans cet ouvrage, Shannon explorait, entre autres, la nature et la redondance du langage, thèmes qu'il reprendrait dans son chef-d'œuvre *A Mathematical Theory of Communication*, un ouvrage qu'il avait élaboré simultanément pendant son temps libre.
Crédit photo, BobTheBryan
Shannon s'est rendu compte que, tout comme les codes pouvaient protéger les informations des regards indiscrets, ils pouvaient également les protéger du bruit ou de la distorsion lors de la transmission, que ce soit en raison de parasites ou d'autres formes d'interférences.
De plus, ces codes pourraient être utilisés pour conditionner l'information plus efficacement, afin qu'une plus grande quantité puisse être transmise par télégraphe, radio, télévision ou téléphone.
Il avait compris que le sens sémantique d'un message était sans importance pour sa transmission : peu importait ce qu'il disait, la question était de savoir comment quantifier l'information.
Pour ce faire, il a défini les unités d'information, les plus petits fragments possibles, et les a appelés « bits » (ou « octets »), un terme suggéré par son collègue John Tukey comme abréviation de « chiffre binaire ».
Pour exprimer une information en un bit, on utilise 1 ou 0.
Des séquences de ces bits pourraient être utilisées pour encoder n'importe quel message, décrivant tout, des mots aux images, en passant par la musique, les vidéos et les logiciels de jeu les plus sophistiqués.
Bien que ces rafales de bits souffrent des mêmes problèmes qu'un signal analogique, à savoir l'affaiblissement et le bruit, le numérique avait un avantage : les 0 et les 1 étaient des états si clairement différents que, même après décroissance, leur état d'origine pouvait être reconstitué bien plus tard.
Ces idées, ainsi que d'autres contenues dans sa Théorie mathématique de la communication, comme ce qu'il appelait le « théorème fondamental » de la théorie de l'information, étaient prophétiques.
Un concept radical qui allait bouleverser à jamais les communications électroniques.
Comme l'éclair
Shannon, cependant, n'était pas pressée de publier.
« J'étais surtout motivé par la curiosité », expliquait-il dans une interview accordée au magazine Omni en 1987, ajoutant que le processus d'écriture en vue de la publication était « pénible ».
Il a finalement surmonté ses réticences, et son article novateur a paru dans le Bell System Technical Journal en 1948.
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L'effet fut immédiat et électrisant.
« C'était comme un coup de foudre inattendu », se souvient John Pierce, l'un des meilleurs amis de Shannon chez Bell Labs.
Le magazine Fortune , par exemple, l'a qualifiée de « théorie scientifique importante susceptible de modifier profondément et rapidement la vision du monde de l'humanité ».
Selon Warren Weaver, directeur de la division des sciences naturelles de la Fondation Rockefeller, cette théorie englobait « tous les procédés par lesquels un esprit peut influencer un autre », y compris « non seulement le langage écrit et parlé, mais aussi la musique, les arts picturaux, le théâtre, le ballet et, en fait, tout comportement humain ».
En réalité, la théorie de Shannon a captivé un public beaucoup plus large que celui auquel elle était destinée.
Des linguistes, des psychologues, des économistes, des biologistes et des artistes ont tenté de fusionner la théorie de Shannon avec leurs disciplines respectives.
À mesure que sa popularité grandissait, Shannon commença à s'inquiéter du fait que ses idées étaient utilisées sans discernement et perdaient ainsi de leur clarté et de leur sens.
Avec le recul, il n'y avait aucune raison de s'inquiéter : la plupart des applications de sa théorie à d'autres disciplines, telles que la biologie, les neurosciences ou l'analyse des réseaux sociaux, se sont avérées solides et très précieuses.
Son œuvre était si révolutionnaire et si largement diffusée qu'elle allait être utilisée dans une myriade de domaines, d'Internet à l'information génétique contenue dans l'ADN, même s'il l'avait formulée des décennies avant l'existence de l'araignée ou la découverte de la double hélice.
Quoi qu'il en soit, cette inquiétude n'a pas duré longtemps.
Alors que la communauté universitaire continuait d'assimiler l'impact de la théorie de l'information, les intérêts de Shannon ont évolué.
Il possédait non seulement un esprit théorique brillant, mais aussi un esprit extraordinairement drôle, pratique et inventif, note Jimmy Soni, co-auteur de A Mind at Play .
Il se consacra donc plus pleinement à quelque chose qui l'avait toujours fasciné.
Pendant une grande partie des années 1950, Shannon passait ses journées au laboratoire à imaginer puis à construire des dispositifs ingénieux.
Certains ont fini par devenir des prototypes de ce qu'on appelle aujourd'hui l'intelligence artificielle.
Parmi eux figurait le célèbre Thésée, un rat capable de résoudre un labyrinthe par tâtonnement. De plus, il pouvait se souvenir de la solution, mais aussi l'oublier si la situation changeait et que la solution devenait obsolète.
Ou encore la machine qui « lit dans les pensées » : avec deux lumières et un bouton. Le joueur devine à voix haute si l'appareil allumera la lumière de gauche ou celle de droite, appuie sur le bouton, et l'une des deux lumières s'allume.
Le succès de la machine dépendait de l'enregistrement du motif.
Mais sa motivation n'était pas pratique.
« Je fais ce qui me vient naturellement, et le profit n'est pas mon objectif principal. J'aime résoudre constamment de nouveaux problèmes », expliquait-il un jour.
« Je me demande sans cesse : est-il possible de créer une machine pour faire cela ? Peut-on démontrer ce théorème ? Voilà le genre de problèmes que je résous. Non pas parce que cela aura une utilité concrète. »
Et cela ne posait aucun problème à son patron, Henry Pollak, directeur de la division de mathématiques des Bell Labs, car Shannon avait « mérité le droit d'être improductif ».
Choses inutiles
Peu après la publication de sa théorie, Shannon a rejeté la quasi-totalité des nombreuses invitations à donner des conférences ou à accorder des interviews.
Il ne voulait pas devenir une célébrité.
Plus tard, il commença à prendre ses distances non seulement avec le public, mais aussi avec la communauté scientifique, inquiétant ses collègues du MIT, qui l'avaient embauché en 1958.
« Il écrivait de magnifiques articles, quand il écrivait, et donnait de magnifiques conférences, quand il en donnait une. Mais il détestait le faire », se souvient le théoricien de l'information Robert Fano dans une conversation avec MIT Technology Review.
Il continua cependant à inventer des appareils, tels que son THROBAC, une calculatrice qui utilisait des chiffres romains pour tous les calculs, et un ordinateur portable pour battre la roulette dans les casinos.
Il s'est aventuré dans la poésie avec un hommage au Rubik's Cube, intitulé « Une rubrique sur les Rubik's Cubes ».
« Je passe beaucoup de temps sur des choses complètement inutiles », a-t-il déclaré à Horgan.
Et d'autres observations encore plus utiles : il a développé plusieurs modèles mathématiques pour prédire la performance des actions et les a testés avec succès sur le marché boursier.
Cependant, bien qu'il se soit investi pleinement lorsque ses collègues ou ses étudiants le consultaient, il passait souvent son temps enfermé dans son bureau et, au milieu des années 1960, il a cessé d'enseigner.
Sa retraite officielle eut lieu en 1978, et Shannon se rendit avec joie dans sa « Maison de l'Entropie », comme il appelait sa maison située à la périphérie de Boston, où se trouvait sa salle de jeux.
Son ingéniosité n'avait pas diminué : « Il construisait encore des choses ! », se souvient sa femme Betty dans une interview accordée à MIT Technology Review .
« L'une d'elles représentait W.C. Fields faisant rebondir trois balles dans un tambour. Cela produisait un bruit assourdissant ! »
La liste de ses créations est longue.
Outre diverses machines conçues pour jouer à des jeux abstraits, comme l'hexadécimal et un robot résolvant le Rubik's Cube, il a fabriqué une trompette lance-flammes, un frisbee à fusée, des chaussures géantes en polystyrène pour marcher sur l'eau d'un lac voisin. Et de nombreux monocycles, dans toutes leurs variantes : un sans selle, un autre sans pédales, un biplace, un autre avec une roue carrée.
On le voyait rarement en public, au grand dam de ses admirateurs.
Mais en 1985, encouragé par Betty, il fit une apparition inattendue au Symposium international sur la théorie de l'information à Brighton, en Angleterre.
« C'était comme si Newton s'était présenté à une conférence de physique », a déclaré le président du symposium, Robert J. McEliece.
Malheureusement, la même année, lui et Betty ont commencé à remarquer certains trous de mémoire, et en 1993, il a été confirmé qu'il souffrait de la maladie d'Alzheimer.
Sa famille l'a placé dans une maison de retraite où il est décédé en 2001.
« Claude a tellement contribué à rendre possible la technologie moderne qu'il est difficile de savoir par où commencer et où finir », a déclaré l'éminent ingénieur Robert G. Gallager, qui a travaillé avec Shannon dans les années 1960.
« Il avait une clarté de vision incroyable. Einstein aussi : cette capacité à prendre un problème complexe et à trouver la bonne méthode d'analyse, de sorte que les choses deviennent très simples. »
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