克勞德?香農(nóng),從零開始構(gòu)建出一門全新的科學(xué),奠定了當(dāng)今信息時(shí)代的基礎(chǔ)。他率性地工作,嚴(yán)肅地游戲,從不認(rèn)為這兩者之間有區(qū)別,并為任何吸引他注意力的好奇心而感到高興。他將枯燥的技術(shù)性科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅扛挥绪攘Φ闹i題,而解決謎題的方法是成年人的游戲之道。
信息早在香農(nóng)之前便已存在,被認(rèn)為是一封電報(bào)、一張照片、一段話,乃至一首歌。而在香農(nóng)之后,信息被完全抽象為比特。香農(nóng)通過把握信息的本質(zhì),使我們當(dāng)今的世界成為可能我們現(xiàn)在可以從太空將捕捉到的地球的照片完整地傳回地球,盡管香農(nóng)沒有寫出保護(hù)這一圖像免于錯(cuò)誤與失真的代碼,但是他早已證明了這種代碼的存在。
香農(nóng)是一位罕見的科學(xué)天才,既滿足于制作可以自動(dòng)穿越迷宮的電子老鼠、雜耍機(jī)器人和噴火小號(hào),又是研究數(shù)字電路的先驅(qū),發(fā)明了首臺(tái)能下國(guó)際象棋的電腦,首臺(tái)可穿戴電腦。他的天才都展現(xiàn)在他為自己設(shè)置的謎題上,展現(xiàn)在他充滿游戲精神的思維里。他的思想都留下了他深層次洞察力的烙印。
當(dāng)任正非對(duì)香農(nóng)定理的極限深感憂慮的時(shí)候,人們不禁會(huì)問香農(nóng)定理是什么,香農(nóng)是誰。
他被譽(yù)為信息時(shí)代之父,是與艾倫?圖靈齊名的科學(xué)巨人,沒有克勞德?香農(nóng),就沒有如今的互聯(lián)網(wǎng);他使有形的世界抽象化,并奇跡般地操縱它。
他擁有天才的頭腦、非凡的洞察力、內(nèi)向的性格,這些似乎都是一個(gè)天才所應(yīng)有的標(biāo)配,而且與他共事的都是那個(gè)時(shí)代*的天才科學(xué)家馮?諾依曼、范內(nèi)瓦·布什、諾伯特維納。然而香農(nóng)在32歲完成了一系列開拓性的工作之后,就放棄了自己科學(xué)名人、創(chuàng)新代言人的榮耀,轉(zhuǎn)行繼續(xù)他兒時(shí)的興趣搞發(fā)明。有人評(píng)價(jià)香農(nóng)融合了理查德?費(fèi)曼的玩興和愛因斯坦的天賦,這本書卻為我們描述了一位將工作與游戲結(jié)合到極致的科學(xué)天才的傳奇人生。在獨(dú)輪車、電子老鼠、弈棋機(jī)、機(jī)械手等各類游戲中,香農(nóng)逐漸淡出了人們的視線,他繼續(xù)沉默寡言、杳無蹤跡…… 可是我們這個(gè)時(shí)代以前虧欠香農(nóng)很多,在信息通信科技不斷升級(jí)換代的過程中,人們仿佛只關(guān)注那些科技行業(yè)的大佬,而忘記了奠定信息時(shí)代基礎(chǔ)的幕后人。如今,基礎(chǔ)科學(xué)研究越來越受到來自國(guó)家、企業(yè)層面的重視,《香農(nóng)傳》的面世無疑為我們彌補(bǔ)這份虧欠、激發(fā)科學(xué)探索精神邁出了*步。
一個(gè)天才的游戲人生
在關(guān)于他身份的傳言開始泛濫之前,這位清瘦的白發(fā)男子已經(jīng) 在于英國(guó)布萊頓舉行的國(guó)際信息論研討會(huì)上進(jìn)進(jìn)出出閑逛了好幾個(gè) 小時(shí)。起初,只有零星幾個(gè)人來索要簽名,后來他們排成了長(zhǎng)隊(duì),
擠滿了走廊。在晚宴的時(shí)候,研討會(huì)主席拿著麥克風(fēng)宣布:此刻場(chǎng) 內(nèi)有一名我們這個(gè)時(shí)代最偉大的科學(xué)家,他將與大家分享幾句 話。瞬間,這名清瘦的白發(fā)男子的聲音被淹沒在雷鳴般的掌聲里。
當(dāng)掌聲終于漸漸平息,眾人只聽到了一句:這很荒謬!他 沒有再說什么,而是從口袋里拿出了 3 個(gè)球,開始表演拋接雜耍。
之后,有人問主席如何看待剛才發(fā)生的一幕。他說:這就好 像牛頓出現(xiàn)在一場(chǎng)物理學(xué)會(huì)議上。
1985 年,這位雜耍匠人的工作早已結(jié)束,但從另一個(gè)角度來說,工作又才剛剛開始。當(dāng)時(shí)距離克勞德艾爾伍德香農(nóng)在研究 成果中勾勒出信息的概念已經(jīng)過去了近 40 年,他的那篇學(xué)術(shù)報(bào)告堪 比信息時(shí)代的《大憲章》,而得益于他的理念所構(gòu)建的世界才剛 剛開始形成。如今我們正生活在那個(gè)世界里:我們所發(fā)送的每一封
電子郵件,所播放的每一張 DVD 光盤、每一份音頻文件,所加載 的每一個(gè)網(wǎng)頁都要?dú)w功于克勞德香農(nóng)。
他并不在意自己做出的貢獻(xiàn),對(duì)熱門的科學(xué)潮流無動(dòng)于衷,與 各類事物、各種觀點(diǎn)絕緣,甚至對(duì)他自己(尤其是他自己)也并不 關(guān)心。他是一個(gè)可以關(guān)起門來長(zhǎng)期閉口不言的人,認(rèn)為自己最有價(jià)
值的想法都是在斯巴達(dá)式的單身公寓和空無一人的辦公樓里產(chǎn)生 的。香農(nóng)的一位同事將他的信息論稱作炸彈,它覆蓋的范圍令 人驚嘆他幾乎是從零開始構(gòu)建了一種全新的科學(xué);令人震驚而
好奇的是,他可以一連好幾年,只字不向他人提及自己正在進(jìn)行的 研究。
當(dāng)然,信息早在香農(nóng)之前便已存在,正如慣性之于牛頓。但在 香農(nóng)之前,幾乎沒有人認(rèn)為信息可以是一種理念,是可測(cè)的量,或 是可適配硬科學(xué)的主體。在香農(nóng)之前,信息是一封電報(bào)、一張照
片、一段話,乃至一首歌。而在香農(nóng)之后,信息被完全抽象為比特
(bit)。發(fā)送者不再重要,意圖不再重要,媒介不再重要,甚至它的 意義也不再重要:一通電話、一段被抓取的莫爾斯電報(bào)、一頁偵探
小說,都可以用通用代碼表示。正如幾何學(xué)家將沙子的圓和太陽的 圓歸為同質(zhì),物理學(xué)家將鐘擺的擺動(dòng)與行星的軌跡歸為同質(zhì)一樣, 克勞德香農(nóng)通過把握信息的本質(zhì),使我們當(dāng)今的世界成為可能。
香農(nóng)能夠如此熟練地使有形的世界抽象化,還能夠頗具天賦地操縱它,這是他一生的難解之謎。他天生就喜歡擺弄小發(fā)明:將帶 刺的鐵絲網(wǎng)圍欄用作電報(bào)線、搭建谷倉里的臨時(shí)升降機(jī)、制作自家
后院里的手推車,這些故事都在述說著他在密歇根某小城里度過的 童年時(shí)光。后來,他成為更高級(jí)別的發(fā)明家,吸引了范內(nèi)瓦布什 的關(guān)注(布什很快成為美國(guó)最有實(shí)力的科學(xué)家,以及對(duì)香農(nóng)影響最
大的導(dǎo)師)。布什將香農(nóng)帶入麻省理工學(xué)院,讓他承擔(dān)起養(yǎng)護(hù)微分 分析儀,如房間般大小的模擬計(jì)算機(jī),大量磁盤上的軸、齒輪、線 路以及滾輪的工作,這些剛好是那個(gè)年代最先進(jìn)的、具備思考能
力的機(jī)器。
香農(nóng)對(duì)使用電子開關(guān)控制巨型機(jī)械的研究,使他洞察到了數(shù)字 時(shí)代的基礎(chǔ):開關(guān)能夠做到的遠(yuǎn)不止通過電路控制電流,它們可以 被用來評(píng)估我們能夠想到的任何邏輯陳述,甚至還能做出決定。
一系列二元選擇(開 / 關(guān)、真 / 假、1/0)原則上可以模擬大腦的行 為。正如沃爾特艾薩克森所指出的,這一飛躍成為所有數(shù)字計(jì) 算機(jī)的基礎(chǔ)概念。這是香農(nóng)在抽象領(lǐng)域做出的第一個(gè)了不起的貢
獻(xiàn)。那一年,他只有 21 歲。
一篇可能是 20 世紀(jì)最重要、最著名的碩士論文使他能夠 與布什、艾倫麥席森圖靈、約翰馮諾依曼這樣的思想家接觸
并合作,和香農(nóng)一樣,他們都是我們這個(gè)時(shí)代的奠基人。這使他時(shí) 常加入(通常是不情愿地卷入)與美國(guó)國(guó)防研究委員會(huì)的合作,秘 密地研究密碼學(xué)和火力控制系統(tǒng),并在二戰(zhàn)期間為丘吉爾和羅
斯福的越洋電話提供加密保障。這也讓他加入了貝爾實(shí)驗(yàn)室,一個(gè)
(自認(rèn)為)與其說是電話公司的分支部門,不如說是天才之家 的工業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)。大家在貝爾實(shí)驗(yàn)室做得非常好,香農(nóng)的一位同事說道,他們做的事在其他人看來根本是不可能的。香農(nóng)自己嘗
試的不可能是分析一般情報(bào)(信息)傳輸系統(tǒng)的基本特征, 這些情報(bào)(信息)傳輸系統(tǒng)包括電話、無線電、電視、電報(bào)等。 從數(shù)學(xué)角度看,這些系統(tǒng)似乎在本質(zhì)上毫無共同之處,直到香農(nóng)證
明了其根本上的同一性。這是他在抽象領(lǐng)域做出的第二個(gè)了不起的 貢獻(xiàn)。
在他的論文《通信的數(shù)學(xué)理論》發(fā)表之前,科學(xué)家們已經(jīng)可 以追蹤電子在電線中的運(yùn)動(dòng),但要證明他們的觀點(diǎn)可以被客觀地測(cè) 量和操控,則要依靠香農(nóng)的論證。他總結(jié)道,所有的信息,無論信
源、發(fā)送者、接收者還是它的意義,都可以通過比特序列有效地表 示,比特是信息的基礎(chǔ)單位。
在《通信的數(shù)學(xué)理論》之前,長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的常識(shí)與反復(fù)進(jìn)行 的工程試驗(yàn)都認(rèn)為通信必然會(huì)伴有噪聲這是物理世界要求我們 付出的代價(jià)。然而香農(nóng)證明了信道噪聲是可以被克服的,由 A 點(diǎn)發(fā) 出的信息總是可以(不僅僅是經(jīng)常能夠)在 B 點(diǎn)被完全接收。香農(nóng)
向工程師提供了使信息數(shù)字化并將其可靠發(fā)送(或者,準(zhǔn)確地說, 可能伴有少量隨機(jī)誤差)的概念工具,直到他證實(shí)噪聲可控之前, 該結(jié)論一直被當(dāng)作不可能實(shí)現(xiàn)的理想主義。一名工程師驚嘆不已:
他怎么會(huì)有這樣的洞察力,甚至怎么會(huì)想到這種可能性,我完全 不知道。
在我們的電話、電腦、衛(wèi)星電視,以及被代碼 0 和 1 操控的、
地球之外的空間探測(cè)器的電路里,這種洞察力的影響無處不在。 1990 年,旅行者 1 號(hào)探測(cè)器將它的相機(jī)鏡頭由太陽系邊緣轉(zhuǎn)向 了地球,咔嚓一聲捕捉到了我們賴以生存的地球家園的照片,照片被壓縮至不足 1 像素大小卡爾薩根稱之為懸浮在陽光下
的塵埃。它最終穿越了 40 億英里1 的距離,被傳回了地球?藙诘孪戕r(nóng)沒有寫出保護(hù)這一圖像免于錯(cuò)誤與失真的代碼,但在 40 多 年前,他早已證明了這種代碼的存在。事實(shí)的確如此。這是他遺產(chǎn)
的一部分,他的貢獻(xiàn)還包括互聯(lián)網(wǎng)所依賴的數(shù)字信息的無盡流動(dòng), 以及讓我們將自身定義為現(xiàn)代人的無所不包的信息。剛過而立之年的香農(nóng)成為美國(guó)科學(xué)界最耀眼的一顆明星, 各大媒體蜂擁而至,各種獎(jiǎng)項(xiàng)紛至沓來。然而,在他短暫的名望巔 峰(此時(shí)他的信息論已經(jīng)成為解釋從地質(zhì)學(xué)到政治,再到音樂等一
切事物的流行語),香農(nóng)發(fā)表了一篇只有 4 段內(nèi)容的文章,善意地敦 促世界切勿盲目追捧他所引領(lǐng)的潮流。除了天賦使然,他對(duì)其
他一切都不感興趣,也幾乎不知道野心、自我、貪婪或?qū)崿F(xiàn)成就的 其他丑惡驅(qū)動(dòng)力為何物。他最具價(jià)值的思想成果等待了數(shù)年才被發(fā) 表,而他的興趣也已轉(zhuǎn)移到了自己熱衷的領(lǐng)域。他在 32 歲完成了一 系列開拓性的工作之后,本可以繼續(xù)當(dāng)科學(xué)名人、創(chuàng)新代言人,去 做另一個(gè)伯特蘭羅素、阿爾伯特愛因斯坦、理查德費(fèi)曼或史蒂
夫喬布斯式的人物,可他卻轉(zhuǎn)行,去搞發(fā)明了。他的發(fā)明包括被命名為忒修斯的、可以自動(dòng)穿越迷宮的電 子老鼠,能夠在他家散步的建造模型龜,IBM(國(guó)際商用機(jī)器
公司)深藍(lán)的遠(yuǎn)祖 首臺(tái)能下國(guó)際象棋的電腦,首臺(tái)可穿戴 電腦,代號(hào)為 THROBAC(全稱是簡(jiǎn)約的羅馬數(shù)字反向計(jì)算機(jī))
的使用羅馬數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī),以及私人定制的獨(dú)輪車隊(duì)。多年來,他一直致力于科學(xué)地研究雜耍。 當(dāng)然,還有終極機(jī)器:由一個(gè)盒子和一個(gè)開關(guān)構(gòu)成,只需輕擊一下開關(guān),齒輪呼呼轉(zhuǎn)起,盒子里就會(huì)彈出一只機(jī)械手;將開關(guān)復(fù) 位,機(jī)械手就會(huì)縮回去。香農(nóng)通過這樣的方式淡出了人們的視線。 畢生致力于通信的思想家們,幾乎沒有誰像他這樣沉默寡言。我們
從文件資料中去探索這個(gè)人,他仿佛杳無蹤跡:他是一個(gè)憔悴的、 呆頭呆腦的人,是一個(gè)幾乎完全由炒作者塑造出來的人物。
但他對(duì)于滿足自己的好奇心和認(rèn)真地做游戲的追求貫穿一生: 他是罕見的科學(xué)天才,既滿足于制作雜耍機(jī)器人和噴射小號(hào),又是 研究數(shù)字電路的先驅(qū)。他率性地工作,嚴(yán)肅地游戲,從不認(rèn)為這兩
者之間有任何區(qū)別。他的天才都展現(xiàn)在他為自己設(shè)置的謎題上,展 現(xiàn)在他充滿游戲精神的思維里:他想知道一盒電動(dòng)開關(guān)如何模仿人 的大腦,想知道為什么沒有人會(huì)說XFOML RXKHRJFFJUJ(符號(hào) 獨(dú)立且等概出現(xiàn)),這些思想都留下了他最深層次洞察力的烙印。 倘若說,當(dāng)前的時(shí)代特征里承載著一些時(shí)代奠基人的性格印記,或
許有些夸張,那么不妨思考一下,對(duì)于我們而言,眾多至關(guān)重要的 事物正是本著游戲精神而被構(gòu)建起來的,豈非一件樂事?
吉米索尼(Jimmy Soni),《紐約觀察家》和《華盛頓觀察家報(bào)》編輯,《赫芬頓郵報(bào)》執(zhí)行編輯、演講撰稿人,他的作品和評(píng)論發(fā)表在《石板》、《大西洋月刊》和美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)等媒體上。
羅伯?古德曼(Rob
Goodman),哥倫比亞大學(xué)博士,《石板》《大西洋月刊》《政客》等刊物撰稿人,他的學(xué)術(shù)作品發(fā)表在《美國(guó)政治學(xué)評(píng)論》《政治思想史》等期刊上。
引 言 一個(gè)天才的游戲人生 III
第 1 章 小鎮(zhèn)男孩的科學(xué)基因 3
第 2 章 安娜堡的大學(xué)生活 15
第 3 章 機(jī)械大腦 25
第 4 章 麻省理工學(xué)院里的開關(guān) 39
第 5 章 與眾不同的年輕人 55
第 6 章 放棄遺傳學(xué)研究 61
第 7 章 貝爾實(shí)驗(yàn)室中一流的應(yīng)用數(shù)學(xué)家 75
第 8 章 生活中的掙扎 91
第 9 章 火力控制研究 101
第 10 章 戰(zhàn)時(shí)研究 109
第 11 章 密碼學(xué)研究 115
第 12 章 與圖靈的友誼 123
第 13 章 貝爾實(shí)驗(yàn)室的三人組 131
第 14 章 無盡的黑暗 141
第 15 章 從情報(bào)到信息 147
第 16 章 信息論炸彈 161
第 17 章 信息論史上的里程碑 191
第 18 章 杜博的批評(píng) 197
第 19 章 維納的控制論 203
第 20 章 終身伴侶 211
第 21 章 信息狂熱 217
第 22 章 服務(wù)于美國(guó)國(guó)家安全 225
第 23 章 人造機(jī)器 233
第 24 章 游戲之王 247
第 25 章 建設(shè)性不滿 255
第 26 章 香農(nóng)教授 263 第 27 章
股市密碼281
第 28 章 發(fā)明家的天堂 287
第 29 章 關(guān)于雜技的研究 291
第 30 章 京都獎(jiǎng) 303
第 31 章 阿爾茨海默病 315
第 32 章 余震 321
致 謝 331
參考文獻(xiàn) 337