ziv日常 90 岁程序员:他的压缩算法改变了世界!

 网络   2022-10-04 13:01   23

大数据文摘转载自21CTO

克日,国际电气鼓鼓与电子工程学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,简称 IEEE)发布,授与 IEEE 终身 Fellow Jacob Ziv 2021 年度 IEEE 信誉勋章。

Jacob Ziv

这位如今已 90 岁的长辈,是一名以色列迷信家,他开垦了通用无损收缩算法 Lempel-Ziv,为以后的 GIF、PNG 以及 ZIP 文件的开垦奠基了坚贞的根底。

无损收缩算法繁华史

20 世纪 70 年代,随着互联网及 PC 时期的惠临,若何正在有限内存空间的设施上节流出更多的空间,并削减对于带宽的占用,让文件正在较低的收集带宽下完结更快的传输,成为彼时 IT 行业亟需束缚的一浩劫题。

正所以,数据收缩本领也从面前逐渐走入公共视野,并结束正在算计机范畴串演主要角色。

现如今,想必良多人都分解,数据收缩主要有两品种型:一种是有损收缩,一种是无损收缩。

所谓有损收缩,主假如运用了人类对于图像或声波中的某些频次身分没有敏锐的个性,禁止收缩历程中亏空特定的信息,凡是糊口中,咱们常见的语言、图像、视频收缩本来都是有损收缩的办法。

与有损收缩比拟,无损收缩要更为繁复一些,对于此,IEEE 官方利用了「幻术」一词来形貌这门本领,个中缘由主假如由于无损收缩本领是运用数据的统计冗余施行收缩,正在解压之后,可全面恢恢复始数据而没有引起一切失真。这就像一名幻术师拿着幻术棒一挥,手中的货色没有见了,再一挥,又原封没有动地呈现了,无损压损本领就像扮演幻术一律。

而 Jacob Ziv 便是这位正在数据收缩范畴拿着幻术棒的专家。

没有过,正在 Jacob Ziv 这位幻术师带来十分的幻术以前,收缩算法也履历了百年的繁华历程:

真相上,创造于 1838 年的 Morse code,是最早的数据收缩实例。

随着大型机的兴盛,数学家喷鼻农以及 Robert Fano(CSAIL的算计先驱以及开创人)创造了 Shannon-Fano(喷鼻农-范诺)编码算法。他们的算法基于符号(symbol)呈现的概率来给符号分配编码(code)。一个符号呈现的概率巨细与对于应的编码成反比,进而用更短的办法来示意符号。

1951 年,算作麻省理工的一位学生,David Huffman 挑选写学期论文而非期末测验的办法来告竣学业义务,彼时他的论文题目是追寻二叉编码的最优算法。没有过,遗恨的是,颠末多少个月的尽力后照旧没有一切结果,Huffman 确定摒弃一切论文相干的处事,结束练习为投身期末测验做打算。就正在其时,Huffman 有时间找到一个与 Shannon-Fano 编码相一致不过更无效的编码算法,这种编码办法效用高、运算速率快。

以后到了 20 世纪 70 年代,随着正在线保存的呈现,哈夫曼编码失去了精深利用。没有过,颠末不停地实验,没有少迷信家发明哈夫曼编码所得的编码长度仅仅对于信息熵(形容信源的没有决定度)算计了局的一种近似,还没法真正迫近信息熵的限度。同时,它须要两次经过数据文件:一次算计文件的统计性格,第二次编码数据。将字典与编码数据一统保存,推广了收缩文件的巨细。

1977 年,来自以色列的 Jacob Ziv 以及 Abraham Lempel 两位本领大神冲破传统的妄图思维,发觉出一种哈夫曼编码更无效的收缩算法,并以两集体名字来定名。同时,他们还宣布了一篇名为《A Universal Algorithm for Sequential Data Compression》(秩序数据收缩的一个通用算法)的论文,揭晓了创造的 LZ77 算法,这也是第一个利用字典来收缩数据的算法。

次年,Jacob Ziv 以及 Abraham Lempel 再次宣布一篇革新版的论文(《Compression of Individual Sequences via Variable Rate Coding》),并带来了 LZ78 的收缩算法。与 LZ77 分歧,LZ78 剖析输入数据,天生一个静态字典,没有像 LZ77 动静孕育。该算法成为 80 年代初利用的 Unix 收缩法式的根底;作用了 90 年代的 WinZip 以及 Gzip,为 GIF、TIFF 图片花样的开垦带来了特定的诱导。

假设没有这些算法的生存,而今的咱们没有特定恐怕利用更为便利的收集就也许发送大型数据文件,或还停歇正在将大型数据文件拷贝到光盘上施行传输时期;听音乐时,还有大概须要 CD 而没有是经过流式传输......

Ziv 的过往履历

这全部都须要报答 Jacob Ziv 以及 Abraham Lempel。

"LZ 算法是第一个乐成的通用收缩算法",一名支柱 Ziv 获奖的工程师如是说。这些算法和 Jacob Ziv 对于它们的分解,为后续对于通用算法的大普遍处事奠基了根底。

回首 Ziv 的过往履历,其越过了半个世纪,将自身周身心肠参预到收缩算法范畴中。

1931 年,出身正在其时由英国操持的巴勒斯坦都会 Tiberias(现属于以色列)的 Ziv,正在很小的时分,Ziv 就对于电力以及电子产物有着粘稠的趣味,例如,正在操练小提琴的时分,他会实验把乐谱架变为一盏灯。其余,他还试图用钢琴弹奏的金属部件创造一个马可尼发射机。

1948 年,第一次阿以打仗迸发时他正在读高中,以后被征召到前线永远地服过役。因为一群母亲构造***,他才畴前线回到了前方,正在空军受训担负雷达技师。打仗停止后,他投入以色列理工学院练习电气鼓鼓工程。

正在 1955 年告竣硕士学位后,Ziv 重回国防界,并参加了以色列国防争论测验室(现为拉斐尔先辈提防系统),开垦用于导弹以及其他军事系统的电子元件。

1959 年,Ziv 当选为以色列国防测验室为数没有多的放洋留学的争论人员之一。其时,Ziv 讨论连续进行通信处事,但他没有再只对于硬件感趣味。有时机遇之下,他赏玩了《信息外貌》(Prentice-Hall,1953年)的书籍,他确定将信息外貌算作他存眷的中心。然而,除了麻省理工学院之外,还有甚么地点也许争论信息外貌呢?

固然依然麻省理工!因而,1960 年,Ziv 投入 MIT 读博,正在信息外貌方面深造,正在结业前往以色列掉队入了国防部担负通信部门主管。

1968 年,他前往美国,投入了贝尔测验室。

两年后,Ziv 以及多少个共事一统参加了以色列理工学院。便是正在这边,他碰到了 Abraham Lempel,两集体独特议论了若何革新无损数据收缩。

Ziv 以及 Lempel 都想分解他们是否也许开垦一种无损数据收缩算法,该算法合用于一切类别的数据,没有须要预处置,并且恐怕完结数据的最好收缩,这个目的被称为 Shannon 熵的工具定义。正在假想时,他们并没有领会是否也许完结他们的目的。因而,他们确定找出答案。

正在深切争论多少年后,随着 LZ77 以及 LZ78 的呈现,代表了其争论乐成。Ziv 以及 Lempel 开创了通用源编码,一系列无需分解固有信息收缩数据的算法,削减了从没有失真以及失真数据重修图像所需的数据率。

对于此,斯坦福大学进行信息外貌的电气鼓鼓工程教授 Tsachy Weissman 示意:"正在他们宣布撰述时,算法认识温存,易于完结,算计繁复度低,这一真相多少乎无关主要。更多的是对于外貌了局,为接下来的争论带来主要意思。"

其它,Ziv 还促进了正确考订代码的低算计繁复性解码外貌。并于:

1993 年,因准确迷信而被授与以色列奖(Israel Prize);

1995 年,因其“对于信息外貌、数据收缩的外貌以及尝试的奉献”取得 IEEE 理查德 · 汉明奖章;

1997 年,取得 IEEE 信息论学会的克劳德 · 喷鼻农奖;

2008 年,取得 BBVA 基金会学识前沿奖。

ziv日常 90 岁程序员:他的压缩算法改变了世界!

如今,凭仗「其对于信息外貌以及数据收缩本领的主要奉献以及不凡的争论引导职位」,被授与 2021 年度 IEEE 信誉勋章,可谓实至名归,向仍然奋战正在争论一线的长辈致意!

IEEE 信誉勋章的华人获奖者

胡正明(2020)

胡正明 1947 年 7 月出身于中国北京,1973 年获美国加州大学伯克利分校博士学位,1991-1994 年任清华大学(北京)微电子学争论所信誉教授,1997 年人选为美国工程迷信院院士。他是是微电子微型化物理及切实性物理争论的一名主要开辟者,对于半导体器件的开垦及他日的微型化做出了远大奉献。

张忠谋(2011)

张忠谋 1931 年出身于浙江宁波,曾经就读于哈佛大学、麻省理工学院等高校,台积电开创人,被誉为「芯片大王」、台湾「半导体教父」。

卓以以及(1994)

卓 1937 年出身于北京,是分子束外表(Molecular beam epitaxy)本领的鼻祖,量子级联激光器的独特创造人,对于 Ⅲ-V 族化合物半导体、金属以及绝缘体的异质外表以及人工组织的量子阱、超晶格及调制掺杂微组织质料系统地进步了大度先驱性的争论处事。卓以以及是美国国家迷信院院士、美国工程院院士、中国迷信院外籍院士,1993 年获美国国家迷信奖章,2007 年获美国国家本领奖章。

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