Claude Shannon, scientifique américain, aurait eu 100 ans le 30 avril 2016

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 diplômes 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