29 avril 2016
L’Arcep souhaite rendre hommage à Claude Elwood Shannon à l’occasion
du centenaire de sa naissance. Peu connu du grand public, cet ingénieur
et mathématicien américain est le père de la théorie
de l’information, qui est au fondement des communications électroniques
modernes, de l’informatique et de l’ensemble du monde numérique.
Shannon suit en parallèle des études en ingénierie électrique
et en mathématiques disciplines dans lesquelles il obtient plusieurs
diplôme dont notamment une maîtrise d’ingénierie électrique
et un doctorat de mathématiques au Massachussetts Institute of Technology
(M.I.T.). Ses débuts sont marqués par la Seconde Guerre mondiale,
pendant laquelle il rejoint les services de chiffrement de l’armée américaine,
où il contribuera à identifier, de manière automatique,
les parties signifiantes dans les messages codés ennemis. Il n’est d’ailleurs
pas le seul mathématicien à avoir ainsi contribué par ses
travaux en cryptologie à la victoire des Alliés et son parcours
est étonnamment comparable à celui du britannique Alan Turing.
Les deux scientifiques se sont d’ailleurs rencontrés lors d’une mission
de Turing aux Etats Unis au début de l’année 1943.
Après la Guerre, la carrière de Shannon se construira principalement
comme chercheur au sein des Bell Labs – centre de recherche et développement
de l’entreprise Bell, célèbre pour son apport dans le secteur
des télécommunications et pour avoir employé plusieurs
prix Nobel – où il restera de 1941 à 1972, mais aussi comme professeur
au M.I.T. où il exercera de 1958 à 1978. Il obtiendra pour ses
travaux de nombreux prix et les honneurs de ses pairs, en particulier la médaille
nationale de la science en 1966 et le prix de Kyoto pour la science de base
en 1985.
Les années quarante voient naître les fondements de l’informatique
et des communications électroniques modernes, portés par des pionniers
comme Alan Turing, John von Neumann ou Norbert Wiener – et leurs recherches
en cryptographie, en informatique et en intelligence artificielle – ou encore
par Bardeen, Brattain et Shockley – inventeurs du transistor électronique.
Claude Shannon est un personnage majeur de cette période : par sa volonté
de réunir mathématiques et ingénierie électrique,
il introduit des principes mathématiques dans les sciences de la communication
qui font encore référence aujourd’hui.
Les apports primordiaux de Shannon concernent deux grands champs de recherche
: la théorisation mathématique de la communication et l’amélioration
des principes d’encodage du signal. Ils se matérialisent notamment par
la publication de son ouvrage de référence : The mathematical
theory of communication. Cet ouvrage, co-écrit avec Warren Weaver et
publié en 1949, a pour fonction première de synthétiser
la connaissance théorique développée avant et pendant la
seconde guerre mondiale sur le sujet, il développe dans un deuxième
temps des principes généraux d’acheminement du signal qui demeurent
encore des références.
Shannon a défini scientifiquement la communication par l’objectif de
" reproduire en un point, soit exactement, soit approximativement, un message
recueilli en un autre point ". Il précise que " souvent les
messages ont un sens (…) [mais] ces aspects sémantiques de la communication
ne sont pas pertinents pour le problème d’ingénierie ". Ces
principes sont encore aujourd’hui constitutifs des communications électroniques
et de leur régulation. L’obligation de respect du secret des correspondances
ou la régulation de la neutralité de l’internet, qui ne permet
pas de discriminer entre les contenus dans l’acheminement du flux, sont des
émanations directes de ces principes.
A travers sa théorie de l’information, il a joué un rôle
prépondérant dans le passage de la technologie analogique à
la technologie numérique, en expliquant que toute information (texte,
image, son…) peut être décrite par une suite d’éléments
binaires, ou bits. Il a également contribué de manière
importante au traitement de ces signaux en définissant plusieurs aspects
de l’échange d’informations via des signaux numériques. Les résultats
de cette théorie sont notamment essentiels pour les algorithmes de compression
des signaux – qui permettent d’acheminer davantage d’informations sur un même
nombre de bits – ou de chiffrement, qui permettent de sécuriser l’échange
de ces données. Ce saut conceptuel a permis d’améliorer significativement
les télécommunications et a contribué à l’émergence
de l’informatique et plus tard d’internet.
La richesse et la variété des travaux de Shannon lui ont par
ailleurs permis de laisser son nom à plusieurs théorèmes
sur la limite théorique de la compression, la capacité d’un canal
de transmission, et l’échantillonnage ; ou encore au prix Shannon, décerné
chaque année pour récompenser les avancées sur la théorie
de l’information. Il est également considéré comme un des
pionniers de l’intelligence artificielle. Ses théories ont inspiré
plusieurs autres domaines de recherche amenant par exemple à l’analyse
de l’ADN selon un code génétique.
© MFO – Auteur : Jacobs, Konrad
