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第一次為信息作史,媲美《時間簡史》、《萬物簡史》的杰作。視頻脫口秀《羅輯思維》主講人羅振宇推薦!
原書名:The information:a history,a theory,a flood
原出版社: Vintage
作者: (美)詹姆斯.格雷克
譯者: 高博
叢書名: 圖靈新知
出版社:人民郵電出版社
ISBN:9787115331809
上架時間:2013-10-25
出版日期:2013 年12月
開本:16開
頁碼:458
版次:1-1
所屬分類:計算機 > 信息系統 > 綜合
百萬級銷量科普暢銷書作家詹姆斯·格雷克七年磨一劍
帶來一段人類與信息遭遇的波瀾壯闊的歷史
告訴我們如何在信息時代的信息爆炸中生存
2011年度《紐約時報》暢銷書
2011年度《出版商周刊》年度最佳圖書
2012年度英國皇家學會科普圖書獎
美國筆會愛德華·威爾遜科普文學獎
英國筆會赫塞爾-蒂爾特曼獎得主
推薦作序
雷 軍(小米董事長,金山軟件董事長)
吳 軍(《浪潮之巔》、《數學之美》作者)
劉 鋼(中國社會科學院哲學所研究員)
聯合推薦
田溯寧(寬帶資本董事長,亞信創始人)
俞敏洪(新東方董事長)
徐小平(真格基金創始人,新東方聯合創始人)
劉韻潔(中國工程院院士)
湯濤(香港浸會大學數學系主任,北京大學客座教授)
王橋(東南大學信息科學與工程學院教授)
姬十三(果殼網CEO,科學松鼠會創始人)
一部“簡”史怎么這么厚?你或許會問。那只是因為人與信息遭遇的歷史由來已久,而信息的存儲、獲取、操縱和傳遞又與我們息息相關,尤其是在一個所謂“信息社會”、“信息時代”里。科普暢銷書作家詹姆斯·格雷克(其《混沌》一書銷售已超過百萬冊)從這段厚重的歷史中精選出幾個關鍵片段,為我們勾勒出了信息的過去、現在與未來,并給我們提供了一個看待信息的全新框架,從而讓我們意識到信息是定義現代社會的特征,也是我們理解這個時代的關鍵。
很少有人敢為信息作史,畢竟這個主題太過宏大,但格雷克以極大的勇氣和七年時間的準備,成功描繪出了一幅波瀾壯闊的生動圖景。對于任何想了解信息時代是如何發展而來,它又將走向何處的讀者,這都將是次極富啟示的閱讀體驗。
《信息簡史》2011年甫一面世便登上《紐約時報》暢銷書榜,并入選當年《出版商周刊》年度最佳圖書,2012年更陸續榮膺久負盛名的英國皇家學會科普圖書獎、美國筆會愛德華·威爾遜科普文學獎、英國筆會赫塞爾-蒂爾特曼獎,引發了廣泛關注和熱情贊譽。
《信息簡史》內容簡介:克勞德·香農的信息論不僅催生了信息革命,也深刻地改變了眾多其他學科的面貌。借助信息的視角,我們看待過去(文字、詞典、電報、電話等的發明)、現在(信息時代)以及未來(信息泛濫、信息過載)的方式將大不相同。百萬級銷量科普暢銷書作家詹姆斯·格雷克歷經七年完成《信息簡史》一書,帶來一段人類與信息遭遇的波瀾壯闊的歷史,告訴我們如何在信息時代的信息爆炸中生存。
人類與信息遭遇的歷史由來已久。詹姆斯·格雷克筆下的這段歷史出人意料地從非洲的鼓語講起(第1章)。非洲土著部落曾用只有高低兩個音的鼓聲來傳遞復雜的訊息,但他們是如何做到的?后續章節進而講述了這段歷史上幾個影響深遠的關鍵事件,包括文字的發明(第2章)、羅伯特?考德里的第一本英語詞典(第3章)、查爾斯·巴貝奇的差分機與愛達·拜倫的程序(第4章)、沙普兄弟的信號塔與摩爾斯電碼(第5章)。
但人類開始自覺地理解和利用信息始于克勞德·香農于1948年創立的信息論(第6、7章)。香農的信息論不僅大大推動了信息技術的發展,也引發了其他許多學科的信息轉向(第8章),改變了人們對于諸如麥克斯韋妖(第9章)、生命的編碼(第10章)、模因(第11章)、隨機性(第12章)、量子信息論(第13章)等的理解。部分科學家甚至認為,構成世界的基礎不是物質,不是能量,而是信息。正如物理學家約翰·惠勒所說,“萬物源自比特”。
現如今,信息如洪流般淹沒了我們,使我們深陷信息焦慮、信息過載、信息疲勞的困擾。但回顧歷史,這并不是件新鮮事,人們也總是能想出應對手段。維基百科(第14章)、Google(第15章)便是我們的應對之一。無論對于信息的未來持何態度,有一點是確定無疑的,即我們人類是信息的造物。
作為《混沌》、《費曼傳》、《越來越快》、《牛頓傳》等暢銷書的作者,格雷克不僅在書中細致還原了歷史細節,通俗解釋了各種理論,還生動刻畫了幾位不為大眾所熟知的人物:可編程計算機先驅、超越時代的查爾斯·巴貝奇,第一位程序員、詩人拜倫之女愛達·拜倫,計算機科學之父、天妒英才的阿蘭·圖靈,以及全書的主人公、信息論之父克勞德·香農。
詹姆斯·格雷克(James Gleick),生于1954年,本科畢業于哈佛學院,曾長期在《紐約時報》担任記者和編輯,并多年為《時代》周刊撰寫技術專欄。1987年,他的首部作品《混沌:開創新科學》入圍了美國國家圖書獎和普利策獎的決賽,并成為暢銷書,使得“混沌”、“蝴蝶效應”的說法家喻戶曉,現已銷售超過百萬冊。其后他又陸續出版了《費曼傳:1000年才出一個的科學鬼才》(1992)、《越來越快:飛奔的時代飛奔的一切》(1999)、《牛頓傳》(2003)等書,它們相繼被翻譯成了二十多種語言。
他是最早一批投入互聯網創業熱潮的人。1993年11月,他與合作者聯合推出了Pipeline互聯網接入服務,率先提供了用戶友好的圖形界面。十四個月后,Pipeline以一千萬美元股票的價格出售。
高博,1983年生,畢業于上海交通大學。目前在EMC中國卓越研發集團任首席工程師,在信息科學和工程領域有近15年實踐和研究經驗。酷愛讀書和寫作,業余研究興趣涉獵廣泛。譯著包括圖靈獎作者高德納的《研究之美》和布魯克斯的《設計原本》,以及Jolt大獎作品《基元設計模式》等。近年來,出版翻譯作品近百萬字。
《信息簡史》
推薦序一 vii
推薦序二 ix
推薦序三 xi
更多推薦 xiii
引子 1
處于所有生物核心的不是火,不是熱氣,也不是所謂的“生命火花”,而是信息、字詞以及指令……如果你想了解生命,就別去研究那些生機勃勃、動來動去的原生質了,從信息技術的角度想想吧。
第1章 會說話的鼓(似是而非的編碼) 11
突然,他凝神往外傾聽了一會兒。當我們責備他分心時,他說:“你沒聽見我兒子在和我說話嗎?”我們真的沒聽見什么人的聲音,就問他怎么聽見的。他回答說:“是鼓聲在向我說話,叫我到甲板上去。”這聽起來實在奇異。
第2章 持久的文字(心智中并無詞典) 27
想象一下,你要寫一篇有關馬的專題論文(寫給那些從來沒有見過馬的讀者),但論文不是從“馬”而是從“汽車”入手……對應于輪子,這些不帶輪子的“汽車”有著增大了的腳趾甲,稱為蹄;對應于車前燈,它有眼睛;對應于車漆,它有毛發;對應于汽油燃料,它有干草;依此類推。
第3章 兩本詞典(我們文字的不確定性以及我們拼寫的隨意性) 49
有一件事在我看來非常值得贊揚,并且不僅值得贊揚,也同樣有利可圖,那就是讓某個既富有學識,而同時又勤勤懇懇的人,將我們所用英語中的所有單詞集合起來……編成一本詞典。這樣做,除了在提供每個單詞(按字母表順序排列)的正確寫法之外,還能向我們展示它們所具有的內在力量和正確用法。
第4章 將思想的力量注入齒輪機械(喔,欣喜若狂的算術家啊!) 77
有那么兩次,我被這樣問道:“請問,巴貝奇先生,假如你往機器里送入了錯誤的數值,出來的還會是正確的答案嗎?”一回是在上議院,還有一回是在下議院。我至今無法很好地理解,該是怎樣的思維混亂才會提出這種問題啊。
第5章 地球的神經系統(就那么幾根破電線,我們能指望它什么呢?) 125
電報體讓任何形式的禮貌說法都無容身之地。“May I ask you to do me the favour”(勞駕)這么一句話,傳輸五十英里的距離就要六便士。這個可憐的人要把類似溫文爾雅的形容詞無情地砍掉多少,才能將他的信函開支降到一個合理的水平呢?
第6章 新電線,新邏輯(沒有別的什么東西比它更嚴密地為未知所包裹) 167
如果說貝爾及其繼任者是現代商業建筑——摩天大樓之父,這乍聽上去似乎很荒唐。……你認為每天會有多少訊息從這些大樓里進進出出?假設沒有電話,每條訊息都需要信使來傳遞,那么你認為需要增加多少電梯,而這還能留下多少辦公區域?顯然,這樣的建筑結構從經濟上講是不合算的。
第7章 信息論(我想要的不過只是一顆尋常的大腦) 201
通信的基本問題是,在一點精確地或近似地復現在另一點所選取的訊息。這些訊息往往都帶有意義,也就是說,根據某種體系,它們指向或關聯了特定的物理或概念實體。但通信的這些語義因素,與其工程學問題無關。
第8章 信息轉向(形成心智的基本要素) 229
要是你啟動了一部這樣的機械計算機,卻忘了在出去吃午餐時關掉它,那會發生什么事呢?我來告訴你。它在美國就會像野兔在澳大利亞一樣。在你算出701 945 240乘以879 030 546等于多少之前,這個國家的每個家庭就都有了一臺自己的小計算機……
第9章 熵及其妖(你無法通過攪拌將果醬和布丁區分開來) 265
如果這個世界是個純粹的動力系統,并且如果你能精確地將該系統中所有粒子的運動在同一剎那反轉,那么所有事物就會回到它們的起點,雨滴會從地面升起,飛回云里,如此等等。人們會看見自己的朋友從墳墓回到搖籃,直到自己也來到出生之前,盡管誰也不知道那是種怎樣的狀態。
第10章 生命的編碼(關于生物體的完整描述都已寫在了卵里) 283
每種生物都有權以自己的方式“完成”自己的發育。蛋的做法[母雞不過是一只蛋用來制造另一只蛋的工具]可能看起來是繞了大彎,但那正是它自己的方式,我們人類沒有多少理由對此說三道四。憑什么認為雞比蛋更鮮活?又憑什么說是雞生蛋而不是蛋生雞?
第11章 躍入模因池(它其實就是寄生在了我的大腦里) 307
照抄上述姓名,但去掉第一個并將你的姓名加到最后,然后寄給五位你希望賜福的人。……收信者必須在收到信后二十四小時內寄出。在信寄出九天內,寄信者便會被賜予福祉。桑福德太太贏得了三千美元。……豪太太中斷了傳遞連鎖,結果失去了擁有的一切。
第12章 認識隨機性(僭越之罪) 321
那么命名一個整數,這是什么意思?其實,給出計算該整數的方法就是命名了它。如果某個程序的輸出是某個整數,也就是說,它輸出了該整數,并且輸出一次后就終止,那么這個程序就是給該整數命了名。
第13章 信息是物理的(萬物源自比特) 349
我們在試圖理解量子力學所代表的世界觀時,總是會遇到很大的困難。至少我是如此……好吧,我承認我對它仍舊隱隱感到不安……我尚不能確信它當中不存在實質性問題。我也無法指出具體是什么問題,因而我猜它大概沒有問題,但我不能確認它真的沒有問題。
第14章 洪流過后(一本宏大的巴別相冊) 367
空氣本身就是一座宏偉的圖書館,其中的書頁上寫滿了世間男男女女的高聲低語。在那里,變化多端但準確無誤的字符記錄下了從古至今逝者的嘆息、未實現的誓言以及未履行的承諾。這些聲音通過每個粒子的統一運動變得不朽,成為人類意志之善變的見證。
第15章 每天都有新消息(或者諸如此類) 393
我每天都能聽到新消息和流言蜚語,關于戰爭、瘟疫、火災、洪災、盜竊、謀殺、屠殺、流星、彗星、鬼魂、神童、異象,關于法國、德國、土耳其、波斯或波蘭等地的村鎮淪陷、城市遭圍、軍隊集結和每日戰備,以及見諸如此動蕩時局的頻仍戰事、生靈涂炭、決斗、船難、海盜、海戰、媾和、結盟、謀略和新的警報,諸如此類。
尾聲 (意義的回歸) 409
我們今天深入電氣時代的程度,就如同伊麗莎白時期的人們深入印刷與機械時代的程度。他們由于同時生活在兩種反差強烈的社會和經驗之中而產生的困惑和猶豫,我們現在也感同身受。
參考文獻 423
致謝 451
圖片版權 453
譯后記 455
引子
通信的基本問題是,在一點精確地或近似地復現在另一點所選取的訊息。這些訊息往往都帶有意義。
——克勞德·香農,《通信的數學理論》(1948)
在1948年這重要的一年之后,后來的人們自以為可以找出當時激發了克勞德·香農工作靈感的某些實用目的,但這只是事后猜測罷了。而他本人對此的看法迥然不同:我任由思緒信馬由韁,種種設想會不時地冒出來。就像個科幻作家,我一直在思考的是:“假如是這樣,事情又會如何呢?”[1]
也正是在1948年,貝爾電話實驗室對外宣布他們發明了一種小型電子半導體。這是“一種出奇簡單的設備”,真空管能做的任何事它都能做,而且效率更高。它小巧玲瓏,小到一個巴掌里放得下上百個。這年5月,科學家們成立了一個委員會來為它命名。委員會給貝爾實驗室的高級工程師發放了選票,列出了幾個備選名字,如“半導體三極管”(semiconductor triode)、“微型真空管”(iotatron)、“晶體管”[transistor,由varistor(壓敏電阻)和transconductance(跨導)兩個詞混合而成]等。最終,“晶體管”脫穎而出。“它可能將對電子和電信行業產生意義深遠的影響。”貝爾實驗室在新聞稿中這樣宣布道。但這一次,現實超出了廣告的溢美之詞。晶體管引發了電子產業的革命,為電子技術的微型化和普遍應用開辟了道路,而它的三位主要發明人也很快獲得了諾貝爾獎。對于貝爾實驗室來說,它是皇冠上的明珠。然而,如果細究在那一年發生的重要進展,晶體管還只能屈居次席,因為它只是這場革命的硬件部分。
另一項更為意義深遠、也更為基礎的發明,出現在一篇專題論文中。這篇論文連載于7月和10月出版的兩期《貝爾系統技術期刊》上,共79頁。這次可沒有什么新聞發布會。論文的題目既簡單又宏大——《通信的數學理論》,而其傳達的內容也很難用三言兩語說清。但它是個支點,整個地球都將因此而被撬動。和晶體管一樣,這項發明也引入了一個新詞:比特(bit)。這個名字并沒有經過什么委員會的投票,而是由這篇論文的唯一作者、時年32歲的克勞德·香農自行選定的。[2]現如今,比特已經躋身英寸、英磅、夸脫、分鐘之列,成為量綱的一員。所謂量綱,就是測量的基本單位。
但它測量的是什么呢?“用于測量信息的單位”,香農寫道,仿佛信息是種可測可量的東西。
表面上,香農是貝爾實驗室數學研究組的成員,但他基本上獨來獨往。[3]當這個組撤離紐約的總部,搬到新澤西州郊野的新辦公室時,他留了下來,常常待在舊辦公樓的一個舒適的小開間里。這幢樓矗立在紐約西街上,是座12層高、沙磚結構的龐大建筑,背靠哈德遜河,面朝格林尼治村。香農不喜歡乘班車往返上下班,而是喜歡留在繁華的街區,在那里,他可以聽到夜總會里吹奏的爵士黑管樂。那時,他正羞澀地追求一位在貝爾實驗室微波研究組工作的年輕女士。微波研究組就在街對面的兩層辦公樓里,那棟樓原先是納貝斯克餅干公司的廠房。大家都覺得香農是個聰明的小伙子。從麻省理工學院畢業后不久,他加入了貝爾實驗室,從事與戰爭相關的工作,先是研發出了一種自動火控高射炮指揮儀,然后又集中精力研究保密通信(密碼學)的理論,并用數學推導證明了所謂“X系統”的安全性——X系統是指英國首相丘吉爾和美國總統羅斯福之間的專用電話線路。因此,上司即使弄不明白他留下來究竟要搞些什么名堂,倒也樂得對他聽之任之。
在20世紀中葉,美國電話電報公司并不要求其研究部門立即產出什么成果,甚至允許它們在看不出具有明確商業目的的數學或天體物理學方面自由研究。盡管如此,它們所做的多數現代科學研究還是直接或間接地與公司力圖使所有人都相互聯系起來的使命息息相關。范圍雖然廣闊,但這家電話公司的核心業務量卻一直以來沒有明確的描述。據美國人口普查局年度統計摘要中有關“通信”的內容,截至1948年,每天有超過1.25億次的通話要經過貝爾系統那2.22億公里的電纜和3100萬門電話機進行傳輸。但這些數字只是對通信量的粗略估算。摘要還統計了幾千家無線電廣播電臺、幾十家電視臺的數據,以及報紙、圖書、宣傳手冊和信函的數量。[4]郵局可以計算信函和包裹的數量,但貝爾系統傳輸的究竟是什么,又應該以什么單位來計數呢?傳輸的肯定不是通話,也不是字詞,當然更不是字符。或許只是電而已吧。公司的工程師都是電氣工程師,他們個個都明白,電在這里替代了人說話的聲波,空氣中的聲波進入送話器就會被轉換成電波。而電話之所以比電報先進,關鍵就是因為有了這種轉換。作為電話的前驅,電報已然顯得老舊而古怪了。電報有著完全不同的轉換原理,它用的是點和劃組成的編碼,而且這套編碼不是基于聲音,而是基于書面的字母表(字母表本身也是一種編碼)。細看之下,我們能發現這其中抽象和轉換的鏈條:點和劃代表字母表中的字母;字母代表聲音,并相互組合成字詞;字詞則代表意義的某種根基,而這恐怕最好還是留給哲學家討論吧。
貝爾系統早在1897年就聘請了公司的第一位數學家喬治·阿什利·坎貝爾。他是明尼蘇達人,曾在哥廷根和維也納學習。他很快遇到了早期電話傳輸中的一個嚴重問題:信號在電路中會失真,傳輸距離越長,失真就越嚴重。坎貝爾給出的解決方案既用到了數學,也用到了電氣工程學知識。[5]他的老板則被告知不必太在意兩者的差別。香農在學生時代就對成為工程師還是成為數學家猶豫不決,然而在貝爾實驗室,不管愿不愿意,他都要面對電路和繼電器。不過,他最樂此不疲的還是鉆研抽象符號。大多數通信工程師都專注于物理問題,如放大和調制、相位失真以及信噪比降級等,香農則喜歡博弈和謎題。他最早被密碼學吸引,始于年少時閱讀埃德加·愛倫·坡的偵探小說。他像喜鵲一樣搜集故事里的蛛絲馬跡,試圖去破解疑案。在麻省理工學院做研究助理的第一年,他的工作是操作一臺百多噸重的原型計算機——萬內瓦爾·布什制造的微分分析機。這臺機器使用巨大的旋轉齒輪、機軸和機輪來解微分方程。在22歲那年,香農在碩士論文中把一個19世紀的思想,即喬治·布爾的邏輯代數,應用到了電子電路的設計上。(邏輯和電,這是多么不尋常的組合!)后來,他又有機會與數學家、邏輯學家赫爾曼·外爾合作,后者教給他什么是理論:“理論允許意識‘跳出自身的影子’,超越經驗而把握超驗,但這只能借助抽象符號實現(這一點是不證自明的)。”[6]
1943年,英國數學家、密碼破譯專家阿蘭·圖靈為了一個加密方面的任務造訪了貝爾實驗室。午餐期間,他與香農就人造思維機器的設想交換了意見。(“香農不僅僅想向這樣一臺大腦中輸入數據,他還想把文化的東西灌輸進去!”圖靈驚呼道,“他想給它來點兒音樂!”[7])香農同樣也和諾伯特·維納打過交道,維納曾在麻省理工學院教過他,并在1948年提出了“控制論”這門研究通信和控制的全新學科。與此同時,香農也開始特別關注起電視信號來,不過視角比較獨特。他在想,可否采用某種手法打包和壓縮電視信號,從而更快地加以傳輸。邏輯和電路的結合產生了新的結晶,就像是基因和編碼的結合一樣。為了尋找一種統一的框架來梳理他頭腦中的各種想法,香農開始著手整合一種有關信息的理論。
理論的原材料在20世紀早期的世界里隨處可見,信件和口信、聲音和影像、新聞和指令、數字和圖表、信號和標識,不一而足。無論是通過郵局、電線還是電磁波,它們都在川流不息地流動著。然而,還沒有一個詞能夠概括所有這些東西。香農在1939年寫給麻省理工學院的萬內瓦爾·布什的一封信中寫道:“時斷時續地,我一直在研究傳遞信息(intelligence)的一般系統的某些基本屬性。”[8] intelligence一詞有著悠久的歷史,語意豐富。托馬斯·埃利奧特爵士在16世紀寫道:“現在intelligence作為一個文雅的說法,用來表示通過相互交換信件或口信達成協議或約定。”[9]不過除此之外,這個詞還有了其他多個含義。一些工程師,尤其是貝爾電話實驗室的工程師,開始使用information一詞。他們用這個詞來表達一些技術性概念,如信息的數量、信息的測量等。香農后來也采納了這個用詞。
為了能應用于科學領域,必須給信息(information)一詞賦予某些特定含義。回首三個世紀前,當時物理學的發展已經到了難以突破的地步,但隨著艾薩克·牛頓將一些古老但意義模糊的詞(力、質量、運動,甚至時間)賦予新的含義,物理學的新時代開始了。牛頓把這些術語加以量化,以便能夠放在數學方程中使用。而在此之前,motion(運動)一詞(僅舉此一例)的含義就與信息一樣含混不清。對于當時遵循亞里士多德學說的人們而言,運動可以指代極其廣泛的現象:桃子成熟、石頭落地、孩童成長、尸體腐爛……但這樣,它的含義就太過豐富了。只有將其中絕大多數的運動類型揚棄,牛頓運動定律才能適用,科學革命也才能繼續推進。到了19世紀,energy(能)一詞也開始經歷相似的轉變過程:自然哲學家選取這個原本用來表示生動有力或強度的詞,使之數學化,從而賦予了它在物理學家自然觀中的基礎地位。
信息這個詞也不例外,它也需要一次提煉。
而對它加以簡化、精練,并以比特度量后,人們發現信息幾乎無處不在。香農的理論在信息與不確定性、信息與熵,以及信息與混沌之間架起了橋梁。它的出現最終引發了光盤和傳真機、電腦和網絡、摩爾定律以及世界各地的“硅巷”。信息處理、信息存儲以及信息檢索等也應運而生。人們開始將鐵器時代和蒸汽時代之后的時代稱為信息時代。“人類曾經以采集食物為生,而如今他們重新要以采集信息為生,盡管這看上去有點不和諧。” 馬歇爾·麥克盧漢在1964年如此評論道。[10]時值電子計算和賽博空間(cyberspace)剛剛出現,他的預言走在了時代的前面。
現如今,我們已經可以清晰地認識到,信息是我們這個世界運行所仰賴的血液、食物和生命力。它滲透到各個科學領域,改變著每個學科的面貌。信息理論先是把數學與電氣工程學聯系到了一起,然后又延伸到了計算領域。在英語國家稱為“計算機科學”的學科,在一些歐洲國家則被稱為了“信息科學”。現在,甚至連生物學也成為了一門研究訊息、指令和編碼的信息科學。基因封裝信息,并允許信息的讀取和轉錄;生命通過網絡擴散;人體本身是一臺信息處理器;記憶不僅存儲在大腦里,也存儲在每一個細胞中;如此等等。而隨著信息理論的興起,遺傳學也得以迅猛發展。DNA是信息分子的典型代表,是細胞層次上最先進的訊息處理器——它是一份字母表、一種編碼,用60億比特的信息定義了一個人。進化生物學家理查德·道金斯認為:“處于所有生物核心的不是火,不是熱氣,也不是所謂的‘生命火花’,而是信息、字詞以及指令……如果你想了解生命,就別去研究那些生機勃勃、動來動去的原生質了,從信息技術的角度想想吧。”[11]生物體中的所有細胞都是一個錯綜復雜的通信網絡中的節點,它們一刻不停地傳輸和接受信息,不停地編碼和解碼。進化本身正是生物體與環境之間持續不斷的信息交換的具體表現。
“如此看來,信息環路成為了生命的基本單位。”研究細胞間通信長達30年之久的維爾納·勒文施泰因如是說。[12]他提醒我們,信息一詞在科學中比在日常生活中具有更為深刻的內涵:“它意味著一種組織和有序的普適原理,也是對此的精確衡量。”基因在文化上的對應物是模因(meme)。在文化的演化過程中,模因扮演著復制者和傳播者的角色——它可能是一股思潮、一陣時尚、一封“連鎖信”,又或是一種陰謀論。運氣不好的話,模因也可能是種電腦病毒。
隨著貨幣逐漸完成從實體到比特的轉身,從而能夠存儲到電腦內存和磁條上,使世界金融得以在全球神經網絡上運行如儀,經濟學也逐漸認識到自身實際上是一門信息科學。即便是在貨幣看上去是一種物質財富,在口袋、貨艙或銀行金庫里顯得沉甸甸時,它也是一種信息。無論是硬幣、紙幣,還是金幣、貝殼,它們都只不過是階段性的技術,用以表明誰擁有什么的信息。
那么,原子呢?物質有它自己的“通貨”,而所有科學中最硬的物理學看起來似乎已經臻于成熟。然而,物理學同樣發現自身受到了一種全新思維模式的沖擊。第二次世界大戰以后,物理學家迎來了他們的黃金時代,當時科學界的重大新聞似乎都是有關原子裂變和核能利用的。物理學家將自身聲譽和研究資源都押在了研究基本粒子及其相互作用規律、建造巨型加速器,以及發現夸克和膠子上。對于這門高高在上的學科而言,通信研究簡直與它風馬牛不相及。在貝爾實驗室時,香農沒有考慮過物理學的事,而粒子物理學家也不需要比特。
而后,突然之間,他們需要了。漸漸地,物理學家和信息理論學家殊途同歸。比特是另一種類型的基本粒子:它不僅微小,而且抽象——它存在于一個個二進制數字、一個個觸發器、一個個“是”或“否”的判斷里。它看不見摸不著,但當科學家最終開始理解信息時,他們好奇信息是否才是真正基本的東西,甚至比物質本身更基本。他們提出,比特才是不可再分的核心,而信息則是萬事萬物存在的本質。對此,物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒(他的研究跨越20世紀和21世紀,是與愛因斯坦和玻爾都曾合作過的最后一位健在者 )就用了一句頗具神諭意味的、由單音節詞組成的句子加以概括:“萬物源自比特(It from Bit)。”[13]“任何事物——任何粒子、任何力場,甚至時空連續統本身”都源于信息。這為我們提供了另一種方式來解讀觀察者悖論:實驗結果會因為它是否被觀察到而受影響,甚至被決定。觀察者不僅在觀察,而且還在提問和講述,而這些提問和講述最終都必須由離散的比特表示出來。惠勒有點隱晦地寫道:“我們所謂的實在(reality),是在對一系列‘是’或‘否’的追問綜合分析后才在我們腦中成形的。所有實體之物,在起源上都是信息理論意義上的,而這個宇宙是個觀察者參與其中的宇宙。”因此,整個宇宙可以看作一臺計算機——一臺巨大的信息處理機器。
. 而解開這個謎團的關鍵就是不見于經典物理學的所謂量子糾纏(quantum entanglement)現象。一旦粒子之間或量子系統之間發生了量子糾纏,那么即便相隔廣袤的時空,它們的基本屬性也仍然相互關聯。即使相隔數光年,它們仍然能夠共享某些實際存在,但又不只是實際存在那么簡單的東西。這時會出現幽靈般的佯謬,無法解釋,除非我們最終能夠理解量子糾纏是如何編碼信息的,無論是以比特的形式,還是以其量子力學對應物——量子比特(qubit)的形式。當光子、電子以及其他基本粒子發生相互作用時,它們實際是在做什么呢?其實是在交換比特、轉換量子態以及處理信息,而物理定律就是處理信息時所用的算法。因此,每一顆正在燃燒的恒星、每一個星云、每一粒在云室中留下幽靈般痕跡的粒子,都是一臺信息處理器,而宇宙也在計算著自己的命運。
那么,宇宙的計算量有多大?速度幾何?它可以容納多少信息,內存空間又有多大?能量和信息之間有著怎樣的聯系?翻轉一個比特的能量開銷又是多少?這些問題可不好回答,但它們也不像乍聽上去那么神秘莫測。物理學家和量子信息學家(這是種新興職業)正并肩奮斗來解答這些問題。他們計算之后,給出了初步的答案。(惠勒認為,“整個宇宙的比特數,無論以何種方式計算,都是10的一個很大次方”。[14]而根據塞斯·勞埃德的說法,宇宙的運算能力“不會超過在 個比特上執行 次基本邏輯運算”。[15])他們也以全新的視角來審視熱力學的熵,以及臭名昭著的信息吞噬者——黑洞。惠勒因而宣稱:“未來,我們將學會用信息的語言去理解和表達全部物理學。”[16]
隨著信息的功能越來越多,變得難以計數,它開始顯得有些過多了。現在人們會抱怨說,“TMI(too much information,信息過多)”。信息疲勞、信息焦慮以及信息過剩,是我們遇到的新問題。而信息過載這個魔頭及其惱人的走狗,如電腦病毒、電話忙音、網頁死鏈以及PowerPoint演示文稿等,也讓我們深受其害。所有這一切,同樣多多少少也和香農有牽連。世界變化得實在太快。約翰·羅賓遜·皮爾斯(就是那個提出了“晶體管”這個名字的貝爾實驗室工程師)在回顧香農提出信息論時可能受到的影響時說道:“現在很難還原在香農之前的人們所面對的世界圖景。盡管我們可以閱讀他們留下的著作,但我們很難重拾那種無邪、無知而蒙昧不察的狀態。”[17]
不過,我們對于過去確實有了新的認識。早在《新約·約翰福音》里就有說,“太初有道(word)”。而我們稱自己的物種為“智人”(Homo sapiens),也就是有智慧的人;后來又有人單獨區分了其中的現代人(Homo sapiens sapiens),也就是“智人中的智人”。普羅米修斯贈予人類的最寶貴的禮物,到底還不是火種:“我為人類發明了數,這是所有科學中最最重要的,還有排列字母的技術,這是繆斯諸藝的創造之母,借此可以把一切都牢牢記住。”[18]字母表是諸信息技術中的奠基性技術。而電話機、傳真機、機械計算器,以及最終的電腦,它們只是用以存儲、操作和傳遞知識的種種工具中的晚近發明。這些有用的發明已經融入我們的文化當中,成為我們日常詞匯的一部分。比如談到“數據壓縮”,我們知道這和“壓縮某種氣體”的“壓縮”截然不同。我們也知道信息可以被處理為信息流,被解析、分揀、匹配和過濾。iPod和等離子電視已成為我們家居的一部分,而發短信和用搜索引擎也融入了我們的日常技能。我們掌握這些技能,精于此道,才驀然發現信息在生活中無處不在。但其實它一直都在那里。它曾經同樣遍布于我們祖先的世界中,不論是實實在在的花崗巖墓碑,還是隱隱約約的竊竊私語,到處都有它的身影。打孔卡片、收銀機、19世紀的差分機以及電報線路,都為編織那張我們身處其中的信息網作出了貢獻。每一種新出現的信息技術,都在當時催生了信息存儲和傳輸的新需求。隨著印刷術的發明,出現了新的信息組織工具,如匯編詞匯的字典、梳理知識的百科全書,以及整理事實的年鑒等。很少有信息技術會徹底過時,每一種新興技術都會為其前輩技術賦予新的理解。因此,托馬斯·霍布斯在17世紀時就抵制他所在時代的新媒體炒作,說:“印刷術的發明,固然是天才之舉,然而較之于字母的發明,并沒什么大不了。”[19]在某種程度上,他說得沒錯。每一種新出現的媒介,都會對人類思維的性質加以改造。長遠來看,所謂歷史,就是信息逐步從自發到自覺的一個過程。
有些信息技術在當時就會受到重視,有些則不會。但有一種技術,長久以來被嚴重誤解,這就是非洲會說話的鼓。
注釋
[1] Robert Price, “A Conversation with Claude Shannon: One Man’s Approach to Problem Solving,” IEEE Communications Magazine 22 (1984): 126.
[2]“晶體管”一詞由約翰·羅賓遜·皮爾斯創造。“比特”一詞則由約翰·懷爾德·圖基(John W. Tukey)最早提出。
[3] Interview, Mary Elizabeth Shannon, 25 July 2006.
[4] Statistical Abstract of the United States 1950. 更準確的數字是:3186家無線電廣播電臺和電視臺、1 5000份報紙和雜志、500萬冊圖書和宣傳手冊,以及400億件信函。
[5] George A. Campbell, “On Loaded Lines in Telephonic Transmission,” Philosophical Magazine 5 (1903): 313.
[6] Hermann Weyl, “The Current Epistemological Situation in Mathematics” (1925), quoted in John L. Bell, “Hermann Weyl on Intuition and the Continuum,” Philosophia Mathematica 8, no. 3 (2000): 261.
[7] Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (London: Vintage, 1992), 251.
[8] Letter, Shannon to Vannevar Bush, 16 February 1939, in Claude Elwood Shannon, Collected Papers, ed. N. J. A. Sloane and Aaron D. Wyner (New York: IEEE Press, 1993), 455.
[9] Thomas Elyot, The Boke Named The Governour (1531), III: xxiv.
[10] Marshall McLuhan, Understanding Media: The Extensions of Man (New York: McGraw-Hill, 1964), 302.
[11] Richard Dawkins, The Blind Watchmaker (New York: Norton, 1986), 112.
[12] Werner R. Loewenstein, The Touchstone of Life: Molecular Information, Cell Communication, and the Foundations of Life (New York: Oxford University Press, 1999), xvi.
[13] John Archibald Wheeler, “It from Bit,” in At Home in the Universe (New York: American Institute of Physics, 1994), 296.
[14] John Archibald Wheeler, “The Search for Links,” in Anthony J. G. Hey, ed., Feynman and Computation (Boulder, Colo.: Westview Press, 2002), 321.
[15] Seth Lloyd, “Computational Capacity of the Universe,” Physical Review Letters 88, no. 23 (2002).
[16] John Archibald Wheeler, “It from Bit,” 298.
[17] John R. Pierce, “The Early Days of Information Theory,” IEEE Transactions on Information Theory 19, no. 1 (1973): 4.
[18] Aeschylus, Prometheus Bound, trans. H. Smyth, 460–461.
[19] Thomas Hobbes, Leviathan (London: Andrew Crooke, 1660), ch. 4.
推薦序一
投身信息產業的懷抱快三十年了,我有時也在想:信息何以會具備如此強大的力量?它的力量來自哪里?我們又該如何駕馭這一力量?在這三十年間,信息極大地釋放了人類的能量,它所創造的價值超過了之前五千年的財富總和,但“信息”依然是個大家耳熟能詳卻又含義模糊的詞。在這三十年間,產業化的信息就像一部兩百邁的汽車行駛在未來之路上,但我們并不知道它要開往何方。也許詹姆斯·格雷克也遇到了同樣的問題。不過,他采用了一個獨特的角度,用歷史這面鏡子,去照射現實和未來。因此,用今天的視角去看他的這部《信息簡史》會是一次有趣且有意義的思想旅行。
這一代的互聯網也許屬于“技術的互聯網”,大家習慣于用推動技術進步去解決所有的問題,大家關注數據并依靠數據分析去尋求成長的軌跡。很少有人跳出這一基礎去思考因為香農的信息論本身就是以數理統計為立足點,并進而延伸到了通訊、心理、語言等各個領域;因為圖靈的理論計算機就是一個邏輯概念,從0和1出發到模擬人工智能。然而,當顛覆和被顛覆成為信息產業的主旋律,當我們被海量的信息包圍,卻難以找到有用的信息時,我們大概應該回到信息開始的地方,去問問自己為什么出發?
這本書以非洲“會說話的鼓”作為開篇。這是個有趣的故事,但更值得注意的是,它對“冗余信息的價值”給出了不同以往的解釋。那些看似有損于精煉和簡潔的冗余信息反而提升了信息傳播的精準性。而今,當我們對碎片化、無序化的信息頭痛不已時,我們是否意識到,在依托大數據系統的組織與傳播模式下,碎片可以為我們描繪出事物的全貌?
在之后的“持久的文字”一章中,作者對于這一問題進行了更深入的探討,也通過翁神父的觀點道出了互聯網文化的核心特征——口語文化的復興。翁神父在五十年前的這一預言在今天已經變成了現實。我們每天接觸最多的文字已經由書本變為社交網絡,文字的意義已經在潛移默化中變遷,從而導致思維的變化。當對話取代聽講,當個性取代共性,當封閉轉向開放,人的思想力得到了空前的釋放,信息成為了社會的第一生產力。
從這個角度來看,我們也不難理解,為何這本書對信息的產業化進程中浩如煙海的數字英雄與明星產品都未提及,卻唯獨用了整整一章的篇幅去詳解維基百科。維基百科是完全互聯網的內容組織與傳播方式,它通過話題去凝聚興趣人群,用規則去鼓勵與管理內容,將技術與人的力量融合在一起。通常說到紙書的消亡,我們總是從技術更新的角度去理解。但更為重要的,互聯網所打破的其實是以紙書為代表的知識凝聚與傳播方式。也許當我們忘記書是“一本本”的時候,我們才會看到互聯網時代圖書的未來。
信息是人的鏡子,它在技術更新與模式興替中展現出變化萬端的色彩。但我們回視人的心靈,卻發現它在千百年來并沒有太多的變化。“科技的互聯網”不能描述信息的全部,信息只有作用于思維,才能顯示出強大的力量。
最后回過頭來談談這本書本身。閱讀該書是一段美妙的歷程,我時常會驚喜于作者裁剪材料、呈現細節的能力——竟能把如此漫長的一段歷史濃縮在一本書中,同時又能用通俗的語言解釋深奧的理論,用奇聞軼事讓人手不釋卷。此外,本書的譯文上佳,這在如今尤其難能可貴。因此,無論是以信息為業的信息產業從業者,還是愿意更深入地理解周圍世界的普通讀者,我都愿意向大家推薦這本詹姆斯·格雷克的《信息簡史》。
雷軍
小米董事長,金山軟件董事長
推薦序二
《信息簡史》是一本有意思的書。我一直覺得應該有一本這樣的書介紹一下信息的歷史,詹姆斯·格雷克的這本書正好補上了我這個缺憾。不過,這本書與其說是一部科技史書,不如說總結了一種世界觀,即信息是宇宙固有的組成部分,就和力、運動等概念一樣。而世界上幾乎任何事物都可以用信息的方式量化,或者說就是“萬物皆比特”。
為了證實這個觀點,作者回顧了信息的歷史,或者說是人類使用信息的歷史,而這個歷史遠遠比人類開始研究信息要悠久得多。遠古的人類已經懂得將信息對應成幾種信號,然后用鼓聲或者號聲傳遞到遠方。隨著人類活動的增加,更多的信息產生了出來。為了表達和傳遞信息,文字和數字應運而生。
到了近代,電的發明和廣泛使用,導致了信息的大量產生、廣泛使用和在傳輸上的飛躍。人們也不自覺地開始了對信息的研究,尤其是信息的編碼和使用電來傳遞信息。莫爾斯在設計著名的莫爾斯電碼時,已經懂得了對常見的字母采用較短的編碼,而對少見的采用長的編碼,這樣可以減少平均編碼的長度。這比香農發明信息論還早了一百多年。而電話的出現使得信息的即時雙向傳輸成為了可能。
電和編碼,導致了信息數字化的快速發展,繼而導致信息處理工具的發明和信息理論的發展,這就是計算機和信息論誕生的背景。在此之后,人類對信息的研究從自發狀態進入到了自覺狀態,而計算機正好為處理大量信息提供了可能性。我們的社會從此進入信息時代。
接下來,作者就用信息論這個工具將物理學、生物學和音樂等其他學科聯系起來,最后統一到他想說明的主題“萬物皆比特”。
《信息簡史》一書富有知識性,作者介紹了很多信息和通信科學發展過程中的故事,以提高讀者的興趣。如果用一句話來概括它,那就是“這是一本可以讓你長知識的書”。
吳軍
2013年秋于美國硅谷
推薦序三
. 《信息簡史》是美國著名科學作家詹姆斯·格雷克的一部精彩著作。作者從人類處理信息的歷史中擷取了幾個重要節點,將人類處理信息的歷史大致劃分為兩個階段,即歷史和超歷史階段。歷史階段經歷的時間很長,大約有數千年,而超歷史階段則剛剛開始。在歷史階段,人類有信息與計算技術,但更重要的還是利用傳統的生產資料生存;而在超歷史階段,信息則成為第一位的資源,其地位遠超出傳統的生產資料。
這本書的精彩之處在于,它集中討論了歷史階段向超歷史階段轉換的部分,也就是說,從1948年香農的信息論和晶體管的問世后半個多世紀內所發生的變化。作者對香農的信息論的解讀非常到位,將香農的《通信的數學理論》這篇專業文獻的精髓用比較通俗的語言,介紹給了有一定科學素養的讀者。信息論徹底改變了人們的世界觀,這就是所謂的“信息轉向”。轉向讓人們認識到,信息是物理的,即“萬物源于比特”。作者的這種思想貫穿了全書。
該書的另一特色就是趣味性。作為科學傳播的著作,不僅要有很精到的專業知識,而且要引起讀者的興趣,使之從閱讀中獲得快樂和營養,從中得到專業知識之外或圍繞專業知識的軼事趣聞以及在科技研究中的苦辣酸甜。作者在這方面下了很大工夫,查閱了大量的非專業文獻和相關傳記,此非一般科學作家所能比擬。該書在美國甫一問世,就受到市場的追捧,成為暢銷書。僅兩年時間,它獲得的榮譽和獎項就達十多項。
作為科學傳播的著作,僅有專業性和趣味性還不夠,文采也不可或缺。而格雷克在這方面可以說駕輕就熟,文筆老道。此前他已經出版過《混沌》、《費曼傳》、《越來越快》和《牛頓傳》,都是受到讀者歡迎的書籍。從2003年以來,作者便集中精力于《信息簡史》的寫作,很少有作家能花如此長的時間于一本書上。所以它的成功不是偶然的,而是格雷克上下求索的激情所致。書后的參考文獻共涉及560種著作,足見其用心良苦。
劉鋼
中國社會科學院哲學所研究員
閱讀該書是一段美妙的歷程,我時常會驚喜于作者裁剪材料、呈現細節的能力——竟能把如此漫長的一段歷史濃縮在一本書中,同時又能用通俗的語言解釋深奧的理論,用奇聞軼事讓人手不釋卷。此外,本書的譯文上佳,這在如今尤其難能可貴。因此,無論是以信息為業的信息產業從業者,還是愿意更深入地理解周圍世界的普通讀者,我都愿意向大家推薦這本詹姆斯·格雷克的《信息簡史》。
——雷軍(小米董事長,金山軟件董事長)
在信息“碎片化”時代,這是一本值得收藏并反復閱讀的書。生動的語言,哲學式的思考,超群的洞察力,為我們描繪信息史。而這個歷史正在開始它最壯麗的時代:大數據時代。“萬物源自比特”,大數據如同波濤洶涌的海洋,在這個數據大航海時代,我們會扮演什么角色?有何作為?
——田溯寧(寬帶資本董事長,亞信創始人)
《信息簡史》讓我聯想到《時間簡史》,但這次我是能看懂其中的大部分內容了。與霍金一樣,詹姆斯·格雷克選取了一個宏大的主題,大概很少有人敢這樣去想吧。但他敢想敢做,并且在我看來,做得還相當不錯。
——俞敏洪(新東方董事長)
這似乎是本無所不包的書,其中既有我們熟悉的文字、詞典、電話、電報,也有我們不熟悉的,如非洲會說話的鼓、麥克斯韋妖、隨機性、量子比特等。但這正表明信息無處不在,各個領域都可以從信息和信息論的視角重新加以認識。我個人最感興趣的是第3章“兩本詞典”(第一本英語詞典以及著名的《牛津英語詞典》)。相信各位讀者也能從中找到自己感興趣的章節,獲取有益的信息。
——徐小平(真格基金創始人,新東方聯合創始人)
從2003年以來,作者便集中精力于《信息簡史》的寫作,很少有作家能花如此長的時間于一本書上。所以它的成功不是偶然的,而是格雷克上下求索的激情所致。從書后的參考文獻的統計來看,共涉及560種著作,可見其用心良苦。
——劉鋼(中國社會科學院哲學所研究員)
香農的信息論的意義怎么評價都不過分。無論是大數據、移動互聯網等新趨勢,還是我們日常使用的網絡、電腦、電話、手機等,其中的很多原理都可以追溯到1948年香農的那篇開創性論文。但香農的地位往往為主流科學史所低估,更不為普通公眾所了解。詹姆斯·格雷克的《信息簡史》將很大篇幅放在了刻畫香農的生平及其影響上,可謂精當。
——劉韻潔(中國工程院院士)
此書寫的歷史:編碼、電報、電話、信息;穿插之間的理論家和實踐家:巴貝奇、愛達、貝爾、香農、圖靈、維納、柯爾莫哥洛夫;以及由這個信息史產生的理論:信息論、熵、編碼、隨機性。通過此書,讀者好像在人類文明史、科學史的森林中漫步,吸取養分;好像在知識的海洋中漫游,極目遠望。……書翻譯得不錯,比較流暢,專業術語翻譯得也比較到位。這是這幾年看到的比較成功的科學翻譯作品。
——湯濤(香港浸會大學數學系主任,北京大學客座教授)
除了格雷克,很難設想還有誰能夠以如此恢弘、理性而又充滿詩意的文筆將“信息”融入人類文明的整體進程進行審視。他的宏大視野穿透了計算機、通信以及互聯網的技術表象,從詩人拜倫之女愛達、藝術家摩爾斯、量子力學大師薛定諤、分子生物學家沃森、計算機科學先驅者圖靈,一直談到天才香農在貝爾實驗室、普林斯頓高等研究院和麻省理工學院的非凡經歷。格雷克讓我們深信——香農所創造的絕不僅僅只是一個支撐起了通信技術體系的數學理論。如果說科學革命讓“物質”和“能量”占據了我們的世界觀,那么自香農創立信息論之后的六十多年,“信息”已然成為我們世界觀的核心。
——王橋(東南大學信息科學與工程學院教授)
《信息簡史》是一本有意思的書。我一直覺得應該有一本這樣的書介紹一下信息的歷史,詹姆斯·格雷克的這本書正好補上了我這個缺憾。不過這本書與其說是一部科技史書,不如說總結了一種世界觀,即信息是宇宙固有的組成部分,就和力、運動等概念一樣。而世界上幾乎任何事物都可以用信息的方式量化,或者說就是“萬物皆比特”。
——吳軍(《浪潮之巔》、《數學之美》作者)
大家常說,我們身處一個“信息時代”。但轉念想想,其實我們對于“信息”了解得并不多。詹姆斯·格雷克的《信息簡史》讓我們對信息有了全新的認識,這是一段愉快的閱讀體驗(盡管你需要耐下心來慢慢品味)。因此,我愿意向所有有興趣理解我們的世界、我們的時代,以及它是怎樣發展而來,又將走向何處的讀者推薦這本書。
——姬十三(果殼網CEO,科學松鼠會創始人)
. 雖然生活在信息時代,但大部分人并不知道“信息是什么”。這本書可以讓人多一個視角來看待和理解世界,即“信息視角”。
——張小龍 (騰訊集團副總裁,微信之父)
詹姆斯·格雷克的《信息簡史》是一本信息量大、又富含洞見的杰作。說信息量大,是因為其中的內容上下數千年(上迄文字的發明,中到香農的信息論,下至現在互聯網上的Google和 Wikipedia)、縱覽各個學科(不僅有信息科學,更有語言學、邏輯學、數學、物理學、遺傳學、量子理論等)。而作者洞見則體現在了內容的挑選、材料 的選擇、文字的組織上。這是一次令人欽佩的努力,也相信讀者們都會從中得到有益的啟示。
——吳建平 (清華大學計算機科學與技術系教授,博士生導師)
網載 2015-09-05 22:40:05
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