מאה שנים להולדתו של קלוד שאנון האם אנו מתקרבים לגבול קיבולת הרשת שחזה?

האינטרנט של הדברים, ביג דטה, אלו פיתוחים של השנים האחרונות החבים את יכולת קיומם לפיתוח מתמטי של תחום המכונה תורת המידע, שפיתח קלוד שנון שהיום מלאו מאה שנה להולדתו.

קלוד שנון (1916-2001) , מהנדס חשמל ומתמטיקאי אמריקאי  נחשב למייסד תורת המידע וכמי שהניח את היסודות המתמטיים המוצקים ביותר של התקשורת הספרתית. מיד עם פרסומו של מאמר מוביל בשנת 1948 הוכר כאחד המדענים המבריקים של המאה ה-20. מכל תרומותיו לעולם התקשורת בולט במיוחד הקשר הבסיסי בין קצב המידע, רוחב הסרט ויחס אות לרעש, הידוע כחסם שנון-הרטלי ונחשב לחוק המרכזי של תורת התקשורת.

בשנת 1940 סיים את עבודת הדוקטורט שלו ב-MIT שעסקה במודלים מתימטיים של גנטיקה. הוא החל ללמד במכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון, שם פגש את ענקי הרוח של המאה ה-20 ובהם אלברט אינשטיין, קורט גדל, ג'ון פון ניומן, הרמן וייל ואחרים.

המאמצים המדעיים והטכנולוגיים הכבירים שהושקעו במלחמת העולם השנייה משכו אותו להצטרף בשנת 1942 למעבדות בל ולעסוק שם בפרויקטי תקשורת והצפנה מתקדמים. במעבדות בל הכיר את אשתו המתימטיקאית אליזבט (בטי) והשניים נישאו בשנת 1949 וגידלו שלושה ילדים.

במעבדות בל השתתף בבניית מערכות הצפנה שהמפורסמת בהן היתה "טלפון X", מערבל שיחות סודי שקישר בין וינסטון צ'רצ'יל בלונדון לבין תיאודור רוזוולט בוושינגטון ואיפשר להם לתאם את מהלכי המלחמה בדיסקרטיות מוחלטת. תקופה מסוימת עבד עם אלן טיורינג, מי שעמד בראש קבוצת המדענים האנגלית שפיצחה את מכונת הצופן הגרמנית אניגמה.

למרות רשימה ארוכה זו של הישגים במתמטיקה ובהנדסה שאנון הצליח להמנע מאחת מהמלכודות הנפוצות של גאונים – לקחת את עצמו ברצינות יתר. הוא גם היה להטוטן ונראה רוכב במסדרונות מעבדות בל על חד אופן, והמציא פריסבי מופעל על ידי רקטה, וחצוצרה היורה להבות. ההמצאות שהתאפשרו כתוצאה מהרעיונות שלו נראים היום בכל עבר.

לדברי פרופ' עלי לוין ממכללת אפקה להנדסה קשה להמעיט בחשיבות מורשתו של שנון. התיזה שכתב לתואר השני משמשת עד היום לבסיס של המיחשוב האלקטרוני הדיגיטלי. כקריפטוגרף בשירות המימשל האמריקני במהלך מלחמת העולם השניה הוא פיתח את הצופן הראשון שאינו ניתן לשבירה. לצורך ההנאה הוא השתעשע עם מתגים אלקטרונים ואחת מהמצאותיו – עכבר אלקטרומכאני בשם תסוס שיכול לנווט במבוך. היום זה נשמע כמו ההתחלה של התבונה המלאכותית.עבודתו בתחום התקשורת האלקטרונית ועיבוד האותות הקנו לו את התואר "אבי תורת האינפורמציה" שהובילה לשינויים מהפכניים באיחסון ובהעברת נתונים.

כאמור בשנים האחרונות אנו נדרשים לשאלה האם אנו מתקרבים לגבול שנון. בשנת 2013 ריאיין סיינטיפיק אמריקן את מרקוס הופמן, מנהל מעבדות בֶּל למחקר בהוֹלְמְדֶל שבניו ג'רסי, כיום זרוע המחקר והפיתוח של אַלקַטֶל-לוּסֶנט.

הופמן ואנשי צוותו רואים ב"רישות מידע" את הדרך לעתיד – גישה שתאפשר להגדיל את קיבולת האינטרנט באמצעות העלאת "מנת המשכל" של הרשת.

"אנחנו יודעים שהטבע מציב לנו גבולות. יש כמות מוגבלת של מידע שאפשר להעביר בערוצי תקשורת מסוימים. תופעה זו מכונה בשם "גבול שאנון הלא-לינארי", והיא אומרת לנו עד היכן נוכל להתקדם עם הטכנולוגיות שבידינו. אנחנו כבר קרובים מאוד לגבול הזה, בסדר גודל של פי שניים לערך. במילים אחרות, כשנכפיל את נפח התעבורה הנוכחית ברשת,  וזה דבר שיכול לקרות בארבע או בחמש השנים הבאות, נגיע לגבול שאנון. יש לנו כאן  אפוא מחסום עקרוני. את הגבול הזה לא נוכל למתוח בשום דרך, בדיוק כפי שאיננו יכולים להגדיל את מהירות האור. לכן, עלינו לעבוד במסגרת הגבולות האלה ועדיין למצוא דרכים להמשיך את הצמיחה הדרושה.

"הטלפונים החכמים, המחשבים והגאדג'טים האחרים שלנו מפיקים כמות גדולה של נתונים גולמיים, שנשלחים למרכזי נתונים לצורך עיבוד ואחסון. בעתיד, לא יהיה אפשר לטפל בכל הנתונים על פני הגלובוס על ידי שליחתם למרכז נתונים ריכוזי אחד לצורך עיבוד. במקום זאת, ייתכן שנעבור למודל שבו החלטות מתקבלות בנוגע לנתונים לפני שהם מועלים לרשת. למשל, אם יש לנו מצלמת בטיחות בשדה תעופה, נתכנת אותה, או נתכנת מחשב שרת קטן ששולט בכמה מצלמות, לבצע זיהוי פנים בו במקום, בהתבסס על מסד נתונים שמאוחסן במצלמה או בשרת, לפני העלאת מידע כלשהו לרשת."