Поступив в магистратуру MIT, он начал работать в лаборатории Ванневара Буша — того самого Буша, который позже придумает «Мемекс», концептуального предтечу персонального компьютера. Лаборатория занималась дифференциальными анализаторами — гигантскими механическими устройствами, размером с гараж, из шестерёнок и валов, которые умели решать дифференциальные уравнения. Шеннон отвечал за пульт управления: систему электромеханических реле, которые включали и выключали аналитические блоки.
И тут произошло вот что. Шеннон, занимаясь этими реле, заметил, что их поведение — открыт/закрыт, ток идёт/не идёт — можно описать с помощью алгебры, которую за восемьдесят лет до этого придумал английский математик Джордж Буль. Буль развивал свою алгебру как формальное описание законов мышления — открыто/закрыто соответствовало истинно/ложно. Шеннон сообразил, что эта алгебра — буквально, без всякой натяжки — описывает работу электрических переключателей. Из этого следовало: с помощью реле, соединённых правильным образом, можно построить машину, которая будет вычислять любые логические функции. Сколь угодно сложные. Включая арифметические.
Эту догадку Шеннон оформил в магистерскую диссертацию 1937 года, под названием «Символический анализ цепей с реле и переключателями». Ему был двадцать один год. Через несколько лет историки техники назовут эту работу самой важной магистерской диссертацией XX столетия. В ней — в нескольких десятках страниц, написанных аккуратным почерком долговязого юноши из Мичигана, — лежала логическая основа всех будущих компьютеров.
В 1941 году, в возрасте двадцати пяти лет, защитив докторскую и поработав короткое время в Институте перспективных исследований в Принстоне (где он сталкивался в коридорах с Эйнштейном и Гёделем, и где, по его собственным позднейшим воспоминаниям, очень робел перед ними обоими), Шеннон поступил на работу в Bell Labs. Это был лучший промышленный исследовательский центр Америки — частный, принадлежавший телефонной компании AT&T, но по уровню сравнимый с самыми сильными университетами. Шеннон проработает в нём пятнадцать лет.
Шла война. Шеннона приставили к секретной программе по криптографии: задача была обеспечить безопасную голосовую связь между Рузвельтом в Вашингтоне и Черчиллем в Лондоне. Система называлась SIGSALY, занимала несколько комнат и весила пятьдесят пять тонн. Шеннон был одним из тех, кто доказывал её математическую стойкость.
В 1943 году в Bell Labs приезжал из Англии худой человек со скованными манерами; вечером они с Шенноном пили чай в кафетерии. Шеннон не имел права обсуждать свою работу с этим человеком, и человек не имел права обсуждать свою работу с Шенноном. Они разговаривали о машинах вообще, об абстрактной идее вычисления, о том, может ли машина однажды думать. Человека звали Алан Тьюринг. Они виделись несколько раз, попили чая, поспорили о шахматах, и Тьюринг вернулся в Англию, к своей работе в Bletchley Park, где британцы взламывали немецкие военные шифры. Они больше никогда не встретятся, но через пятнадцать лет имена обоих окажутся на обложках одних и тех же учебников.
К концу войны Шеннон написал внутренний секретный отчёт под названием «Математическая теория криптографии». В нём он впервые сформулировал то, что станет потом мощнейшей идеей: информация — это не содержание сообщения, это мера его неопределённости. Сколько разных сообщений могло бы быть передано — настолько много в этом канале информации. Сообщение, которое было заранее предсказуемо, не содержит никакой информации. Сообщение, которое могло бы быть любым из миллиона вариантов — содержит много.
Этот отчёт был засекречен. Только в 1949 году его опубликовали в открытом доступе. Но из него вырастала открытая статья 1948 года, которая всё перевернула.
Чтобы оценить размер шеннонова открытия, надо представить, как этот вопрос выглядел до него.
«Информация» до 1948 года не была научным термином. Это было слово из лексикона газетчиков, библиотекарей и философов. Никто не знал, как её измерять. Можно было сравнить две книги и сказать, что в одной из них «больше информации», но что это значит количественно — пожать плечами и попросить уточнить. Можно было передать сообщение по телеграфу и сказать, что в нём столько-то знаков. Но знаков чего? Битов чего? Если переслать одну и ту же фразу по-английски и по-китайски, в одной из них окажется заметно меньше слов — значит ли это, что в ней меньше информации? Очевидно, нет. Но как тогда мерить?