Научные работы Ричарда Уэсли Хэмминга

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ричард Уэсли Хэмминг

“Человек - изобретатель и творец. Нравственная совесть человека должна каждое мгновение жизни проявлять творчество и изобретательность.” - Николай Бердяев.

Введение

Ричарда Хэмминга можно назвать “гением одной идеи”. Он сформулировал ее в 1950 г. в своей единственной научной статье, посвящённой кодам для коррекции ошибок. Статья содержала конструкцию блочного кода, корректирующего одиночные ошибки, которые возникают при передаче сообщений.

Ричард Хэмминг постоянно вел активные научные исследования, однако знаменитой стала его единственная работа в области теории информации, составляющая по своему объему ничтожный процент его научного творчества. Эта статья быстро получила мировую известность и принесла ему заслуженную славу.

Одним из важнейших разделов теории информации является теория кодирования, основы которой были заложены Хэммингом.

Хэмминг был первым, кто предложил конструктивный метод построения кодов с избыточностью и простым декодированием. Его труд предопределил направление большинства работ в этой области, последовавших позже.

Краткая биография

Ричард Уэсли Хэмминг родился 11 февраля 1915 г. в Чикаго. В 1937-м он окончил Чикагский университет и получил степень бакалавра. Он продолжил образование в университете штата Небраска, где в 1939 г. ему была присвоена следующая - магистерская степень. В 1942 г. Ричард стал доктором философии в области математики в университете штата Иллинойс.

В 1945-м Хэмминг участвовал в знаменитом Манхэттенском исследовательском проекте, целью которого было создание атомной бомбы.

А с 1946 г. в лаборатории Белла он начинает заниматься конструированием компьютеров. В этом знаменитом центре, где трудились К. Шеннон и многие другие выдающиеся учёные, ему суждено было проработать почти тридцать лет.

В 1976 г. Ричард переезжает в город Монтеррей (шт. Калифорния) и возглавляет научные исследования в области вычислительной техники в Высшем военно-морском училище. В этом училище он преподавал и писал книги по теории вероятностей и комбинаторике.

Пионерская работа Хэмминга была отмечена многими наградами. В 1968-м он стал почетным членом Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и был награжден премией Тьюринга Ассоциации компьютерных технологий. За исключительный вклад в развитие информационных наук и систем в 1979 г. ему присуждена премия Эммануила Пиоре. В 1980-м его избрали членом Национальной Академии инженерных наук, в 1981-м он получил премию Гарольда Пендера от Пенсильванского университета, а в 1988-м - почетную медаль IEEE. В 1996 г. в Мюнхене за работу по кодам, корректирующим ошибки, Хэмминг был удостоен престижной премии Эдуарда Рейма в размере $130 000.

Скончался Ричард Хэмминг 7 января 1998 года в возрасте 82 лет.

В его честь Институт инженеров по электротехнике и электронике учредил медаль, которой награждаются ученые, внесшие значительный вклад в теорию информации.

Работа, заложившая основы теории кодирования

Коды, способные корректировать ошибки (в каналах связи в цифровых вычислительных машинах и т. п.) при обработке сигналов, были предложены Хэммингом еще до 1948 г., когда была опубликована знаменитая статья Шеннона “Математическая теория связи”, заложившая прочную основу теории в данной области.

Работа Хэмминга сыграла ключевую роль в последующем развитии теории кодирования и стимулировала обширные исследования, выполненные в последующие годы.

В 1980 г. Хэмминг написал блестящий учебник “Теория кодирования и теория информации”, который в 1983 г. был переведен на русский язык. Эту книгу, как и другие его труды, отличает оригинальность постановки вопросов, популярность изложения, глубокое понимание практических задач, корректность и разумная степень строгости математической трактовки затронутых вопросов. Изложение материала построено таким образом, что читателю интуитивно понятно, почему справедлива та или иная теорема.

Нейронная сеть Хэмминга

Сеть Хэмминга - это одна из наиболее многообещающих распознающих и классифицирующих нейронных сетей. Свое название она получила от расстояния Хэмминга, которое используется в сети в мере сходства изображений входного и эталонных, хранимых с помощью весов связей сети. Расстояние Хемминга -- число позиций, в которых соответствующие символы двух слов одинаковой длины различны.

Сеть Хэмминга - это нейронная сеть, состоящая из двух слоев, каждый из которых содержит число нейронов M, равное числу хранящихся образов. Нейроны первого слоя имеют N связей, соединенными со входами сети (образующими фиктивный нулевой слой). Нейроны второго слоя связаны между собой отрицательными обратными связями. Единственную положительную обратную связь каждый нейрон имеет с собственным выходом.

хэмминг кодирование образ сеть

Нейронные сети Хэмминга можно использовать для реализации ассоциативной памяти в тех случаях, когда нет необходимости, чтобы сеть выдавала на выходе образ в явном виде, а достаточно только его номер (или код). По сравнению с сетью Хопфилда сеть Хемминга имеет меньшие затраты на память и объем требуемых вычислений.

Принцип работы сети Хэмминга основан на вычислении расстояния Хэмминга от входного образа до всех образов, хранимых сетью. Под расстоянием Хэмминга понимается число различающихся бит в двух бинарных векторах. Сеть должна выбрать образ с минимальным хэмминговым расстоянием до входного. При этом на выходе сети формируется не сам этот образ, а выполняется активизация выхода, ассоциированного с ним.

Заключение

Ричард Хэмминг обладал широчайшей эрудицией. В сферу его научных интересов входил обширный круг математических и технических проблем. Он получил первоклассные результаты не только в теории кодирования, но и в ряде других областей науки.

В 1956 г. Хэмминг, работая над созданием одного из первых компьютеров IBM 650, предложил язык программирования высокого уровня, который применяется и сегодня. Интересны его исследования в области численных методов решения разного рода прикладных математических задач. Он создал новые методы численной интеграции дифференциальных уравнений и спектрального анализа и предложил использовать для сглаживания данных при спектральном анализе окно Хэмминга, позволяющее осуществлять их предварительную эффективную фильтрацию, избавляясь от ошибок измерений. Хэмминг прославился не только как ученый, но и как выдающийся педагог. Выражаясь словами Бердяева, вынесенными в эпиграф к этому очерку, он “каждое мгновение жизни проявлял творчество и изобретательность”. С 1962 по 1997 гг. им написано восемь книг по прикладным численным методам анализа, цифровым фильтрам, теории кодирования и теории информации, теории вероятностей и математической статистике. В книгах проявилось большое научное и педагогическое дарование автора, и они вследствие их изумительной ясности пользовались огромной популярностью. Три его труда (по численным методам анализа, цифровым фильтрам и по теории кодирования и теории информации) были изданы в России.

Создавая эти замечательные книги, Хэмминг видел свою задачу не только в том, чтобы специалисты получили глубокие знания, он стремился к тому, чтобы они почувствовали сам дух науки. Его девизом было: “Цель расчетов - не числа, а понимание”.

Размещено на Allbest.ru