اكتشاف نظم تعريف المعلومات - Definition of Information

سنة الاكتشاف: 1948م

ما هذا الاكتشاف؟

• يمكن للمعلومات أن تتبع جميع القوانين الرياضية  والفيزيائية الموضوعة لوصف المادة وأن تعمل على غرار المادة الفيزيائية.

من المكتشف؟

• كلود شانون Claude Shannon

لماذا يُعد هذا الاكتشاف ضمن أفضل 100 اكتشاف في التاريخ؟

في كل مرة تركب فيها أمواج الانترنت، تحمل مقالة ما، تطبع من جهازك للكمبيوتر، تستعمل هاتفاً خلوياً، تستعير قرصاً من الDVD، فإعلم أنك تفعل ذلك بفضل إكتشاف کلود شانون.

إندلعت الثورة الرقمية برمتها مع إكتشاف كلود شانون أن المعلومات يمكن أن تحول إلى وحدات رقمية digital bits من المعلومات، وتعامل معاملة أي تدفق فيزيائي للمادة.

جعل شانون من المعلومات فيزيائية بطبيعتها، وسمح اکتشافه للعلماء والمهندسين أن يتحولوا من التقنيات التمائلية (الأنالوك) إلى الرقمية (الديجيتال)، كما فتح الطريق أمامهم إلى عصر المعلوماتية. لقد دُعيت مقالته التي نشرها عام 1948م لوصف الطبيعة الرقمية للمعلومات بماغنا کارتاª عصر المعلوماتية.

كيف جاء هذا الاكتشاف؟

ولد كلود شانون Claude Shannon في ريف ميشيغان بأمريكا عام 1916م. نشأ هناك ونشأت معه موهبة ومهارة في قضايا الالكترونيات، فكان يحول أسواراً طويلة من  الأسلاك الشائكة إلى نظام تلفون خاص به، ويتكسب النقود من تصليح وإعادة ترميم أجهزة الراديو . ثم درس شانون الدكتوراه في الرياضيات بمعهد ماساشوسيتس التكنولوجي MIT وصفه أساتذته بالفائق الذكاء ولكن من غير أي يكون مثالاً للطالب المجد في دراسته، إذ كان يقضي معظم أوقاته في تصميم لعب الأطباق الطائرة ومكائن قذف الكرات والتقاطها.

على أية حال، أجفلت رسالة شانون في الماجستير عام 1938م عالم الفيزياء، حيث وصف فيها الانسجام الكامل بين دوائر الفتح الالكترونية ورياضيات عبقري القرن التاسع عشر البريطاني جورج بول George Boole.

أظهر شانون أن دائرة إلكترونية بسيطة يمكنها أن تنجز جميع العمليات الخاضعة للمنطق الرمزي للعالم بول. كانت تلك المرة الأولى التي يبين فيها شخص ما أن رياضيات أكثر من بسيطة يمكن تجسيدها في دوائر إلكترونية. فتحت رسالة هذا الطالب الباب على مصراعيه لتطوير الكومبيوترات الرقمية، التي ظهرت بعد ذلك بعقد من الزمان.

عقب تخرجه، وظف شانون من قبل مختبرات تلفون بيل في نيو جيرسي. كان المهندسون هناك يعانون من مشكلة: كيف يمكنهم حشو مزيد من المعلومات» في سلك صاخب أو قناة موجية دقيقة (مایكروويفية)؟! فأوكلوا المهمة إلى كلود شانون، رغم أنه عُرف أكثر بركوب دراجة أحادية العجلة عبر ردهات المختبر.

تجاوز شانون محاولات غيره في العمل مع أنواع معينة من المعلومات - نص، أرقام، صور، أصوات....الخ. كما قرر ألا يعمل على أية طريقة من طرق نقل المعلومات -الأسلاك، أمواج الصوت عبر الهواء الموجات الراديوية، الموجات الدقيقة...الخ. بدلاً من كل هذا، قرر شانون أن يركز على سؤال أساسي جدا لم يفكر أحد بدراسته: ماهي المعلومات؟ ما الذي يحدث عند إنتقال المعلومات من المرسل إلى المستقبل؟

كان جواب شانون أن المعلومات تستهلك الطاقة، وتقلل من الشك عند وصولها  بأبسط أنواعها (ذرة أو كماً من الطاقة)، فإن المعلومات تُجيب سؤالاً بسيطاً من نوع نعم / لاً، هو الذي يقلل (أو يزيل ) الشك بدوره. ارمِ قطعة نقدية، هل ستكون صورة أم كتابة؟ أنت لا تعرف، ولست متأكداً لحين إستقرار القطعة، حينها ستحصل على المعلومة: نعم أو لا، كانت صورة أم لا. لا شك.

بعد الآن، تلك هي (المعلومة)! أدرك شانون أن بإمكانه تحويل جميع المعلومات إلى شريط طويل من وحدات معلوماتية منفردة بسيطة بشكل نعم /لا، وبأن التيارات الكهربائية مثالية لمعاملة ونقل هذا النوع من المعلومات الرقمية.

هذه الطريقة، حول شانون المعلومات-بأي نوع کانت- إلى شريط من النغمات واللاءات الرقمية ( آحاد وأصفار).

كان شانون قادراًً على تطبيق القوانين الفيزيائية على سيول المعلومات، وأظهر بأن هنالك حداً لكمية المعلومات التي يمكن دفعها خلال أية قناة للاتصالات - تماماً مثل كمية الماء التي يحد دفعها خلال خرطوم ما بغض النظر عن مدى كبر الضغط. كما اشتق معادلة رياضية ليصف العلاقة بين مدى الترددات المتوفرة لحمل المعلومات وكمية المعلومات التي يمكن حملها، والتي أصبحت ما نسميه الآن «عرض الموجة»..

جعل إكتشاف شانون من المعلومات فيزيائية وسهلة العمل بها مثل ماء يتدفق خلال أنبوبة أو هواء يضخ من خلال توربينة. وبهذا، اكتشف شانون ماهية المعلومات وفتح الباب العصرنا الرقمي الحديث.