理查德·汉明和他的汉明码

作者: Alex

来源: LiveVideoStack

发布日期: 2021-12-23

理查德·汉明是一位伟大的科学家,他为计算机科学和电信领域做出了巨大贡献,尤其以汉明码闻名。他的职业生涯跨越了从数学教育到计算机科学的转变,最终在贝尔实验室取得了显著成就,并获得了图灵奖等众多荣誉。

理查德·汉明:不想当数学老师的计算机科学家得不了图灵奖

1986年3月7日,在贝尔通信研究系列座谈会的一个研讨会上,加利福尼亚州蒙特雷海军研究生院教授、贝尔实验室退休科学家理查德·汉明博士发表了一场非常精彩的演讲,题目是《你和你的研究》。

演讲围绕“为什么做出重大贡献的科学家如此之少而长期被遗忘的科学家如此之多”这一问题展开,汉明基于过去四十年间他对身边伟大科学家们的切实观察以及对他们的生平、特质、能力、工作习惯等方面的研究,向在场听众分享了他的所学所感。这场演讲非常有名,文字版流传至今,并常常被推荐给科研工作者阅读。

毫无疑问,汉明本人就是一位伟大的科学家,他为计算机科学和电信领域做出了巨大贡献。在其硕果累累的成就中,汉明码无疑是最广为人知的。汉明码是一组可以检测和纠正计算机错误的编码,它的出现为日后计算机和通信领域的发展奠定了基础,并广泛用于调制解调器、嵌入式处理器和卫星等。

汉明在高中时期开始对数学产生兴趣。高一的代数课上,他就发现自己的能力已经超过授课老师了。

虽然拥有卓越的数学能力,但汉明并没有打算成为一名数学家,因为他当时心心念念的是去大学学习工程学,成为一名工程师。可惜事与愿违,唯一能为他提供奖学金的芝加哥大学没有工程学这个专业,他迫不得已选择了数学,并一路念到了博士。不过后来汉明评价这段经历时,反倒庆幸自己当初的选择,他说:“如果我成为一名工程师,就得天天和各种检修孔打交道,不可能体会到前沿科研工作带来的兴奋。”

1942年,汉明从伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士毕业,并留校做了一名数学老师。同年,他与同学Wanda Little走入了婚姻殿堂。1944年,他成为了路易斯维尔大学的一名助理教授。正当他以为自己将会把一生奉献给学校的时候,一封老友的来信彻底改变了他的命运。他的朋友在信上说:“我现在在Los Alamos,这里正在发生一些有趣的事,过来和我一起工作吧!

”信中提到的“有趣的事”正是举世闻名的“曼哈顿计划”。

1945年,汉明离开路易斯维尔,前往Los Alamos。一个月以后,他的妻子Wanda也跟随过去,夫妻两人一同投入到了“曼哈顿计划”的工作中。在Los Alamos实验室,汉明的工作主要是为“曼哈顿计划”进行计算的IBM计算机进行编程;Wanda则为物理学家恩利克·费米和爱德华·泰勒做计算工作。

1946年,汉明离开Los Alamos后,进入贝尔实验室数学研究部工作,当时该部门刚刚聘用了克劳德·香农、Donald P. Ling和Brockway McMillan。这四人称自己为“少壮派”。他们的年龄都在30岁左右,年富力强,并且都有过战争时期投身科研的经历。

1947年,一个周五晚上,在汉明准备回家之前,他将计算机设置为可以在周末两天继续执行复杂计算。

等到下周一,当汉明到了办公室以后,他发现计算过程早期出现了一个错误,导致全部计算失败。为了检测这一点,汉明使用奇偶校验位来校验每个序列的正确性。意识到这种纠错方法将会在未来得到广泛应用,汉明决心解决这个问题。

经过两年多的不断努力,1950年,汉明在Bell System Technical Journal上发表了一篇具有里程碑意义的论文 Error detecting and error correcting codes。

在论文中,汉明首次介绍了“汉明距离”这一概念:两个等长字符串之间的汉明距离是两个字符串对应位置的不同字符的个数,也就是将一个字符串变换成另外一个字符串所需要替换的字符个数,并由此创造了一组纠错码,用于检测和纠正数据从发送方移动或存储到接收方时可能发生的错误。这就是汉明一生中最重要的成就——汉明码。

1968年,ACM为了表彰汉明在数值方法、自动编码系统以及错误检测和纠错码方面的工作,为他颁发了图灵奖。汉明是历史上第三位获得图灵奖的计算机科学家。汉明因其开创性的工作还获得了很多其他奖项。1979年,IEEE授予他Emanuel R.Piore Award。1980年,汉明当选为美国国家工程院院士,并于1981年获得了宾夕法尼亚大学颁发的Harold Pender Award。

1986年,IEEE设立了以汉明名字命名的Richard W. Hamming Medal,表彰那些在信息科学、信息系统和信息技术领域做出突出贡献的人;1988年,汉明获得了IEEE颁发的第一枚理查德·汉明奖章。

1976年,汉明离开了工作长达30年之久的贝尔实验室,这一年,汉明61岁。离开贝尔实验室后,汉明成为海军研究生学院计算机科学系的一名教授。

也是从这时开始,汉明完全放弃了自己的科研工作,将全部精力放在教学和写书上。为了纠正数学教育中的错误,汉明写了一本新的教科书——Methods of Mathematics Applied to Calculus, Probability, and Statistics。

1997年12月,汉明从海军研究生院退休,并被特聘为名誉教授。1998年1月,即退休后的一个月,汉明因心脏病病逝。汉明一生中一共出版了9本书,发表了约80篇论文。除了与他的研究相关的出版物外,他还编写教科书,用来鼓励教师采用不同的方法教授数学。

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