世界資訊理論由他開啟,中國的資訊理論研究在西電啟程!

西安電子科技大學 發佈 2022-05-22T18:19:49.070948+00:00

資訊理論是應用數學、電子學和計算機科學的一個分支,涉及到運用概率論與數理統計的方法研究信息、信息熵、通信系統、數據傳輸、密碼學、數據壓縮等問題,找出信號處理與通信操作的基本限制,如數據壓縮、可靠的存儲和數據傳輸等。

1948年,資訊理論創始人克勞德·艾爾伍德·香農(C. E. Shannon,1916-2001)發表了著名文章《通信的數學理論》(A Mathematical Theory of Communication),創建了資訊時代的理論基礎——資訊理論,香農因而被稱為「資訊理論之父」。

資訊理論(information theory)是應用數學、電子學和計算機科學的一個分支,涉及到運用概率論與數理統計的方法研究信息、信息熵、通信系統、數據傳輸、密碼學、數據壓縮等問題,找出信號處理與通信操作的基本限制,如數據壓縮、可靠的存儲和數據傳輸等。

香農為通信工程師們點亮了燈塔,為他們的探索指明了工作方向。今天是香農誕辰106周年紀念日,在此,讓我們一起回顧西電的資訊理論研究之路!

1 我國第一個資訊理論研究小組

歷史定格著這樣一個鏡頭:

1956年4月,在位於張家口中國人民解放軍通信學院(西電前身),一位戴著深度眼鏡的中年人,身旁圍坐著七八個年輕人,正在爭論著一個十分重要的問題——如何給一門新興的學科確定中文名。大家你一言我一語,各抒己見。

最後還是這位戴眼鏡的長者以其淵博的知識一錘定音:「資訊理論」。

這就是科學界公認的全國第一個資訊理論研究小組。

這位戴眼鏡的中年人就是畢德顯院士,他被公認為我國最早研究資訊理論的專家。

作為我國最早研究資訊理論的著名學者,畢德顯在資訊理論研究方面的建樹還應該前推六七年。早在1949年,畢德顯就以其淵博的知識和卓見,幾乎與資訊理論創始人香農同期提出過相似的理論。

此後幾年,儘管剛入中國人民解放軍軍委工程學校,籌建雷達工程專業的工作十分繁重,畢德顯仍始終關注著資訊理論的發展,他以頂層思維的眼光預感到,資訊理論必將成為一切通信和信息系統乃至自動控制等技術設計中具有普遍指導意義的基礎理論。

為此,畢德顯從通信和電子技術的全局出發,選定資訊理論的重要分支「雷達資訊理論」這個國際界也剛剛涉及的領域作為主攻方向,他要在科學的道路上披荊斬棘,開闢出一條新路,運用這一理論去推動雷達技術的革命,為我國雷達技術趕超世界先進水平做出中國貢獻。

很快,畢德顯就率領一批理論功底紮實,敬業精神強、立志獻身雷達事業的年輕人,開始了對雷達資訊理論的科學探索。

在研究小組成立的首次會議上,平素言語不多的畢德顯顯得很興奮,他對圍在身邊的弟子說:「在座的各位都已看過香農1948年發表的《通信的數學理論》。可以說,這篇論文是資訊理論正式誕生的標誌,因為它第一次理論上闡述了通信系統的數學模型和度量概率信息的公式,為概率信息的定量研究提供了理論根據。資訊理論揭示的規律具有高度普遍性,可以預見,在不遠的將來,將被迅速應用於科學技術的各個領域……」

稍微頓了頓,畢德顯又接著說:「但是,研究這個東西很枯燥,也很費神,沒有一種獻身的精神恐怕難以堅持,更不可能出成績,我們的原則是自願。」結果十幾個年輕人沒有一個打退堂鼓的,李祖乘、保錚、戴樹蓀、蔡希堯、徐越彥、張以傑等都是這個組的骨幹。

1956年12月,《電信科學》專題約稿,希望寫幾篇資訊理論的文章介紹給讀者。畢德顯不僅親自撰寫了《介紹資訊理論》,還要求保錚、蔡希堯等年輕人也寫一篇。這是國內最早介紹資訊理論的刊物,對資訊理論知識的推廣起到了很好的作用。

2 資訊理論專業在西電的創辦與發展

我校的資訊理論專業開辦於1960年。

1960年,中央軍委從全國各地篩選了一批科技人才來充實西軍電的力量,這些人中有些是從蘇聯、東歐一些國家留學歸來的科技人員。在這種形勢下,我院領導決定在這所工科院校建立一個理科系,當時為五系。該系設有六個專業:資訊理論、計算機科學、量子無線電、半導體物理、電子元件和電真空。

當時全國工科院校中成立理科系的院校為數不多,設有資訊理論專業的就更少。五系的特色是特別重視基礎理論,這無論在科研方面還是在教學方面均可體現出來,而且對我國後來的發展有深遠影響。

資訊理論專業成立以後,陳太一教授和胡征教授領導了資訊理論研討班。學院當時研討班的主要成員有肖國鎮教授、王育民教授、梁傳甲教授和王新梅教授等人。那時大家熱情很高,幹勁很大,許多同志連星期天都不休息參加討論班。

值得特別指出的是,陳太一教授和胡征教授對學院資訊理論專業的建立和發展所做的貢獻十分顯著,他們自始至終主持這個研討班,在班上倡導學術、創造自由討論的環境。

這種精神鼓舞著當時研討班的年輕人,而且一直延續下來。歷史證明這個研討班培養了一批資訊理論方面的優秀人才。

70年代,隨著衛星通信、計算機通信網和VLBI等技術的發展,國外信息理論有了較大進展,特別是率失真理論和數據壓縮、多用戶編碼理論等新領域,糾錯編碼理論發展更快。代數編碼方面的代表作是Berlekanp的《代數編碼理論》一書。

1970年,肖國鎮、王育民、梁傳甲、王新梅等人重新組建研討班。主要討論資訊理論和編碼理論。當時國內工程技術界對代數編碼理論還很陌生,西北電訊工程學院(西電前身)在這方面起步最早。

1972年,尼克森訪華期間為我國帶來了一套地面衛星站,人們又開始認識到編碼理論的重要性。那時全國許多單位邀請學院的肖國鎮、王育民、梁傳甲、王新梅等老師去講學。其中有19所,南京714廠、武漢22所、北京總參55所和無錫的一些研究所。

為了適應新形勢的需要,學院於1975年和1976年分別舉辦了編碼理論和信息系統的一年制培訓班,為國防口有關部隊和研究所培訓了一批人才,因此學院資訊理論方面的工作人員為資訊理論在我國的普及、軍用及高科技方面的應用做出了重大貢獻。

1976年,公鑰體制提出以後,保密通信理論的研究工作開始在國際上出現了一股熱潮,學院資訊理論專業人員意識到密碼在未來信息化社會中必將扮演十分重要的角色。

因此,學院調整決策,既要保持在資訊理論和編碼方面的優勢,也要擴大專業面,特別是要迅速加強密碼領域的研究。

隨後幾十多年來的發展證明,這個決策是十分正確的。

1986年,西安電子科技大學王育民與王新梅兩位教授參加在美國密西根大學舉辦的國際資訊理論會議時,有幸見到了香農,王新梅教授回憶道:聽說我們是中國大陸來的,他感到很詫異,也很高興,因為之前很少見到大陸的人,我們還合影作為留念。

1988年,西電獲准設立密碼學碩士點。1993年,西電獲准設立密碼學博士點,這是全國首批兩個密碼學博士點之一,也是我國當時直至現在唯一的軍外博士點。

經過30多年的建設,學院的信息學科已成長為一個嶄新的、在國內外有一定知名度的密碼學學科。

2011年,西電密碼學獲批軍隊指揮學一級學科,成為軍外唯一的密碼學國家重點學科和軍事學一級學科授權點。

2016年1月,西電成為首批獲得網絡空間安全一級學科博士點學位授予權的高校。

2017年9月,以總分排名第一的成績,西電獲得了由中央網信辦和教育部聯合評選的「國家一流網絡安全學院建設示範項目高校」稱號。

今天,西電已成為我國培養密碼學和信息安全人才的重要基地,為國家和軍隊培養了一批密碼和信息安全專業的優秀人才。

未來已來,未來可期!

在西安電子科技大學資訊理論與密碼學的發展道路上,離不開信息泰斗香農的指引。

正如他的「資訊理論」巨著剛一面世時,美國《財富》雜誌立即稱此理論為:一個人最傑出和最令人為之驕傲的創造;一個偉大的、能夠迅速而深刻地改變人們對於世界看法的科學理論。

來源:西電記憶微信公眾號

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