Claude Shannon, le père du binaire

25.10.2016, par

Anne-Sophie Boutaud

Pionnier de la théorie de l’information, Claude Shannon aurait eu 100 ans cette année. Parmi les nombreux hommages émaillant cet anniversaire, un site interactif du CNRS relate son parcours.

L’année 2016 marque le centenaire de la naissance de Claude Shannon, ingénieur et mathématicien américain. Atypique et méconnu du grand public, il est le premier à s’intéresser à la question de l’information et de sa transmission. Un siècle plus tard, le père du binaire est à l’honneur : dans un dossier multimédia en ligne 1, le CNRS retrace le parcours de ce scientifique original à travers des photos, ses travaux, ses improbables passions et l’héritage considérable qu’il nous a légué.

Né en 1916 à Petoskey, dans le Michigan, diplômé en ingénierie et mathématiques, il a partagé sa carrière entre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et les Laboratoires Bell. C’est en s’inspirant des travaux du mathématicien britannique Georges Boole que, dès 1937, Shannon comprend que le monde peut se laisser décrire avec des 0 et des 1. Le calcul booléen établit deux règles de logique : le 1 vaut pour une proposition vraie et le 0 pour une proposition fausse. Shannon fait l’analogie avec le flux du courant dans les circuits électriques. Le 1 pour un circuit ouvert : le courant passe. Le 0 pour un circuit fermé : le courant ne passe pas. En plein développement des télécommunications et de l’informatique, ses travaux vont connaître un retentissement inédit.

De la cryptographie à la théorie de l’information

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Claude Shannon est employé dans le service de cryptographie de l’armée américaine. En 1948, il publie un article dans The Bell Technical Journal, « Une théorie mathématique de l’information ».

Pour Shannon, “amour” et “haine” ne sont que deux mots de cinq lettres prises dans un alphabet qui en compte 26.

Selon lui, « le problème fondamental de la communication est de reproduire exactement ou approximativement un message donné d’un point à un autre ». Un message, c’est une lettre, un nombre, un texte, une image, une vidéo. Traduite en langage binaire, l’information devient alors quantifiable et probabiliste, indifférente à la sémantique.

« Pour Shannon, “amour” et “haine” ne sont que deux mots de cinq lettres prises dans un alphabet qui en compte 26 », explique Claude Berrou, professeur au département d’électronique de Télécom Bretagne, l’un des scientifiques qui ont participé au dossier.

L’objectif est de transmettre le maximum d’information de la façon la plus efficace et la moins onéreuse possible. Claude Shannon propose une solution : ne conserver que l’information pertinente, c’est-à-dire la quantité d’information nécessaire pour que le récepteur puisse déterminer, sans ambiguïté, ce que la source a transmis. Comme dire la même chose, avec moins de mots.

Le XXI^e siècle, l’avènement de Claude Shannon

L’acquisition, le traitement, le stockage et la transmission des données sous la forme numérique reposent sur la théorie de Claude Shannon : cette conversion depuis le monde analogique vers le monde numérique a façonné le début du XXI^e siècle.

Fibres optiques, réseaux mobile, Wifi, IRM ou 3D sont des innovations initées par Shannon.

La transmission de ces données sur des fibres optiques, des réseaux mobiles ou des réseaux Wifi, mais aussi l’imagerie par résonance magnétique (IRM), ou encore l’imagerie 3D sont des innovations scientifiques récentes mais qui ont été initiées par Shannon.

L’information est au cœur de nos systèmes artificiels. « C’est arrivé parce que personne d’autre n’était familier avec ces deux champs, l’ingénierie et les mathématiques, en même temps », a dit Claude Shannon.

Il s’est éteint en 2001. Souffrant de la maladie d’Alzheimer, il a passé les dernières années de sa vie sans pouvoir prendre la mesure de l’immense patrimoine scientifique qu’il laisse derrière lui. Un patrimoine à découvrir en détail, donc, dans le dossier en ligne "Claude Shannon, le monde en binaire".

Notes