图灵奖人物3 理查德·卫斯里·汉明

2021-09-28 16:24:43 浏览数 (1)

理查德·卫斯里·汉明

理查德·韦斯利·汉明(1915年2月11日-1998年1月7日,83岁)是美国数学家,他的工作对计算机工程和电信有许多影响。他的贡献包括汉明代码(利用汉明矩阵)、汉明窗口、汉明数、球体填充(或汉明界)和汉明距离。

汉明出生于芝加哥,曾就读于芝加哥大学、内布拉斯加州大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校,在沃尔德马尔·特吉钦斯基的指导下(1901-1973)撰写了他的数学博士论文。1945年4月,他加入了洛斯阿拉莫斯实验室的曼哈顿项目,在那里他为IBM计算机编程,计算该项目物理学家提供的方程的解。1946年,他离开医院,加入了贝尔电话实验室。在接下来的15年里,他参与了几乎所有实验室最突出的成就。由于他的工作,他在1968年获得了图灵奖,成为第三个获奖者。

1976年从贝尔实验室退休后,汉明在加州蒙特雷的海军研究生院任职,在那里他担任计算机科学的兼职教授和高级讲师,并致力于教学和写书。1997年12月,他发表了最后一次演讲,就在几周前,即1998年1月7日,他死于心脏病发作。

生平

理查德·韦斯利·汉明于1915年2月11日出生在伊利诺斯州的芝加哥,他是信贷经理理查德·j·汉明和梅布尔·G的儿子。红场地。他在芝加哥长大,在那里他进入了克重机技术高中和克重机初中。

汉明最初想学习工程学,但在大萧条期间资金很少,他获得的唯一奖学金来自芝加哥大学,该大学没有工程学校。相反,他成为了一名理科学生,主修数学,并在1937年获得了理学学士学位。后来他认为这是一个幸运的转折。"作为一名工程师,"他说,"我会成为那个往下人深钻的人,而不是兴奋于前沿研究工作的人。"

在1939年,他继续从内布拉斯加州大学获得文学硕士学位,然后进入伊利诺伊大学香槟分校,在那里他写了他的博士论文。他的论文是对特吉茨斯基在这一领域工作的延伸。他研究了格林的函数,并进一步发展了雅各布·塔马金获得特征解的方法。在他读研究生的时候,他发现并阅读了乔治·布尔的《思想法则》。

1942年,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校授予汉明哲学博士学位,并成为了那里的一名数学讲师。1942年9月5日,他与同学万达·小宝贝结婚(27岁),当时她立即获得了自己的英国文学硕士学位。他们将一直结婚到他去世,而且没有孩子。在1944年,他成为了J.B.位于肯塔基州路易斯维尔的路易斯维尔大学的Speed科学学院。

曼哈顿计划

随着第二次世界大战仍在继续,汉明于1945年4月离开路易斯维尔,在汉斯·贝斯分部的洛斯阿拉莫斯实验室从事曼哈曼项目,编程IBM计算机,计算该项目物理学家提供的方程的解。他的妻子旺达很快跟进,在洛斯阿拉莫斯找了一份人机计算机的工作,为贝特和爱德华·泰勒工作。汉明后来回忆说:

在第一次现场测试前不久,一个人让我检查他做的一些算术,我同意了,准备分给下属检测。当我问他那是什么时,他说,“这是测试炸弹是否会点燃整个大气层的算术。”

我决定自己检查一下!

第二天,当他来回答问题时,我对他说:“算术显然是正确的,但我不知道氧和氮的捕获截面的公式——毕竟,在需要的能量水平上不能进行实验。”

他回答说,就像一个物理学家和数学家说话一样,他想让我检查数学算术而不是物理学,然后离开了。

我对自己说:"你做了什么,汉明,你在冒着宇宙中所有的生命危险,你不知道什么是重要的部分?"

我在走廊上踱来踱去,一个朋友问我是什么困扰着我。我告诉他。他的回答是:"没关系,汉明,没有人会责怪你的。"

汉明一直住在洛斯阿拉莫斯,直到1946年,他接受了贝尔电话实验室(BTL)的一个职位。为了去新泽西的旅行,他买了克劳斯·福克斯的旧车。就在福克斯被揭露为间谍之前几周把它卖掉了,联邦调查局认为这个时机可疑到足以审问汉明。虽然汉明描述他在洛斯阿拉莫斯的角色是一个“电脑看门人”,他看到了实验中不可能进行的实验。当我有时间去思考的时候,”他后来回忆道,“我意识到这意味着科学将会发生改变。”

贝尔实验室

汉明距离的二维可视化。每个像素的颜色表示在16种颜色的系统中,其x和y坐标的二进制表示,模16之间的汉明距离。

在贝尔实验室,汉明和克劳德·香农曾住过一段时间的办公室。数学研究系还包括约翰·图基和洛斯阿拉莫斯的退伍军人唐纳德·凌和布罗克威·麦克米兰。香农、凌、麦克米兰和汉明都自称为年轻的土耳其人。"我们是一流的麻烦制造者,"汉明后来回忆道。"我们以非常规的方式做了非常规的事情,但仍然取得了有价值的结果。因此,管理层不得不容忍我们,我们也因此有了很多时间。"

虽然汉明被雇来研究弹性理论,但他仍然花了大部分时间在计算机上。在1947年,每周五回家之前之前,他会让机器执行一个漫长而复杂的计算,当他在周一早上回来,一个错误发生在早期的过程和计算错误。数字机器将信息作为0和1序列,Tukey将其称为"比特"。如果一个序列中的一个位是错误的,那么整个序列就会是。为了检测这一点,我们使用了一个奇偶校验位来验证每个序列的正确性。"如果计算机能判断出何时发生了错误,"汉明推断,"肯定有一种方法可以告诉错误在哪里,这样计算机就可以自己纠正错误。"

汉明为自己设定了解决这个问题的任务,他意识到将有一个巨大的应用范围。每个位只能是零或1,所以如果你知道哪个位是错的,那么它可以被纠正。在1950年发表的一篇具有里程碑意义的论文中,他引入了一个概念,即两个代码词不同的位置数,因此将一个代码词转换为另一个代码词需要多少次变化,今天称为汉明距离。因此,汉明创建了一系列的数学纠错码,这被称为汉明码。这不仅解决了电信和计算机科学中的一个重要问题,也开辟了一个全新的研究领域。

汉明边界,也被称为球体填充或体积界,是对任意块代码的参数的限制。它是从球的解释包装在汉明距离到所有可能的单词的空间。它对任何纠错代码利用其代码字嵌入的空间的效率给出了一个重要的限制。一个达到汉明界的代码据说是一个完美的代码。汉明代码是完美的代码。

回到微分方程,汉明研究了对它们的数值积分方法。当时一种流行的方法是米尔恩的方法,他把它归于亚瑟·米尔恩。这有不稳定的缺点,因此在某些条件下,结果可能被圆角噪声淹没。汉明开发了一个改进的版本,汉明预测器-校正器。这已经使用了多年,但后来被亚当斯方法所取代。他对数字滤波器进行了广泛的研究,

在20世纪50年代,他编写了最早的计算机之一,IBM650,并与韦斯在1956年一起开发了L2编程语言,这是最早的计算机语言之一。它在贝尔实验室中被广泛使用,也被外部用户使用,他们知道它是Bell 2。1957年,当贝尔实验室的IBM650被IBM704取代时,它被Fortran取代。

在《编程学科》(1967)中,埃德杰·迪克斯特将其归因于汉明高效的寻找正则数的问题。这个问题被称为"汉明问题",在计算机科学中,常规数字通常被称为汉明数字,尽管他没有发现它们。

在贝尔实验室的期间,汉明避免了管理责任。他曾多次被提升为管理职位,但总是设法让这些职位只是暂时的。”从某种意义上说,我知道,通过避免管理,”他后来回忆说,“我并没有履行该组织分配给我的职责。”这是我最大的失败之一。“

晚年的生活

汉明从1958年到1960年担任计算机协会的主席。1960年,他预测贝尔实验室预算的一半将用在计算上。他的同事都没有认为它会这么高,但他的预测实际上是太低了。他的科学计算哲学是他的科学家和工程师数值方法(1962)的座右铭:计算的目的是有洞察力,而不是数字。

在晚年,汉明开始对教学产生了兴趣。1960年至1976年,当他离开贝尔实验室时,他曾在斯坦福大学、史蒂文斯理工学院、纽约城市学院、加州大学欧文分校和普林斯顿大学担任访问或兼职教授。作为一个年轻的土耳其人,汉明憎恨年纪大的科学家,觉得他们耗尽了年轻土耳其人的空间和资源。看着贝尔实验室重要成就的纪念海报,他指出,他在贝尔实验室职业生涯的前半部分为几乎所有的人工作或有联系,但在第二阶段没有。因此,在30年后,他决定在1976年退休。

1976年(61岁),他搬到加州蒙特雷的海军研究生院,在那里他担任计算机科学的兼职教授和高级讲师。他放弃了搞科研,而是专注于教学和写书。

目前的数学教学方式非常枯燥。在我们目前使用的微积分书中,我觉得没有一个学生愿意关心课本上的问题!文本中的问题能够解决填字游戏,但其结果在生活中没有任何意义。

汉明试图用一篇新的文本,即将数学方法应用于微积分、概率和统计学(1985)来纠正这种情况。1993年,他说:"当我离开BTL的时候,我知道那是我科学生涯的结束。"当我退休时,从另一个意义上退休,现在真的结束了。1997年6月,他成为名誉教授,并在1997年12月发表了最后一次演讲,1998年1月7日心脏病发作,留下妻子。

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