克勞德?香農(nóng),從零開始構建出一門全新的科學,奠定了當今信息時代的基礎。他率性地工作,嚴肅地游戲,從不認為這兩者之間有區(qū)別,并為任何吸引他注意力的好奇心而感到高興。他將枯燥的技術性科學轉變?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,被認為是一封電報、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,使我們當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)沒有寫出保護這一圖像免于錯誤與失真的代碼,但是他早已證明了這種代碼的存在。
香農(nóng)是一位罕見的科學天才,既滿足于制作可以自動穿越迷宮的電子老鼠、雜耍機器人和噴火小號,又是研究數(shù)字電路的先驅,發(fā)明了首臺能下國際象棋的電腦,首臺可穿戴電腦。他的天才都展現(xiàn)在他為自己設置的謎題上,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。
當任正非對香農(nóng)定理的極限深感憂慮的時候,人們不禁會問香農(nóng)定理是什么,香農(nóng)是誰。
他被譽為信息時代之父,是與艾倫?圖靈齊名的科學巨人,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,這些似乎都是一個天才所應有的標配,而且與他共事的都是那個時代*的天才科學家馮?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,就放棄了自己科學名人、創(chuàng)新代言人的榮耀,轉行繼續(xù)他兒時的興趣搞發(fā)明。有人評價香農(nóng)融合了理查德?費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合到極致的科學天才的傳奇人生。在獨輪車、電子老鼠、弈棋機、機械手等各類游戲中,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…… 可是我們這個時代以前虧欠香農(nóng)很多,在信息通信科技不斷升級換代的過程中,人們仿佛只關注那些科技行業(yè)的大佬,而忘記了奠定信息時代基礎的幕后人。如今,基礎科學研究越來越受到來自國家、企業(yè)層面的重視,《香農(nóng)傳》的面世無疑為我們彌補這份虧欠、激發(fā)科學探索精神邁出了*步。
一個天才的游戲人生
在關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) 在于英國布萊頓舉行的國際信息論研討會上進進出出閑逛了好幾個 小時。起初,只有零星幾個人來索要簽名,后來他們排成了長隊,
擠滿了走廊。在晚宴的時候,研討會主席拿著麥克風宣布:此刻場 內(nèi)有一名我們這個時代最偉大的科學家,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)在一場物理學會議上。
1985 年,這位雜耍匠人的工作早已結束,但從另一個角度來說,工作又才剛剛開始。當時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,他的那篇學術報告堪 比信息時代的《大憲章》,而得益于他的理念所構建的世界才剛 剛開始形成。如今我們正生活在那個世界里: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 的每一個網(wǎng)頁都要歸功于克勞德香農(nóng)。
他并不在意自己做出的貢獻,對熱門的科學潮流無動于衷,與 各類事物、各種觀點絕緣,甚至對他自己(尤其是他自己)也并不 關心。他是一個可以關起門來長期閉口不言的人,認為自己最有價
值的想法都是在斯巴達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建了一種全新的科學;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行的 研究。
當然,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,幾乎沒有人認為信息可以是一種理念,是可測的量,或 是可適配硬科學的主體。在香農(nóng)之前,信息是一封電報、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、一頁偵探
小說,都可以用通用代碼表示。正如幾何學家將沙子的圓和太陽的 圓歸為同質,物理學家將鐘擺的擺動與行星的軌跡歸為同質一樣, 克勞德香農(nóng)通過把握信息的本質,使我們當今的世界成為可能。
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)圍欄用作電報線、搭建谷倉里的臨時升降機、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 童年時光。后來,他成為更高級別的發(fā)明家,吸引了范內(nèi)瓦布什 的關注(布什很快成為美國最有實力的科學家,以及對香農(nóng)影響最
大的導師)。布什將香農(nóng)帶入麻省理工學院,讓他承擔起養(yǎng)護微分 分析儀,如房間般大小的模擬計算機,大量磁盤上的軸、齒輪、線 路以及滾輪的工作,這些剛好是那個年代最先進的、具備思考能
力的機器。
香農(nóng)對使用電子開關控制巨型機械的研究,使他洞察到了數(shù)字 時代的基礎:開關能夠做到的遠不止通過電路控制電流,它們可以 被用來評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、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 算機的基礎概念。這是香農(nóng)在抽象領域做出的第一個了不起的貢
獻。那一年,他只有 21 歲。
一篇可能是 20 世紀最重要、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,他們都是我們這個時代的奠基人。這使他時 常加入(通常是不情愿地卷入)與美國國防研究委員會的合作,秘 密地研究密碼學和火力控制系統(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驗室,一個
(自認為)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)機構。大家在貝爾實驗室做得非常好,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(信息)傳輸系統(tǒng)的基本特征, 這些情報(信息)傳輸系統(tǒng)包括電話、無線電、電視、電報等。 從數(shù)學角度看,這些系統(tǒng)似乎在本質上毫無共同之處,直到香農(nóng)證
明了其根本上的同一性。這是他在抽象領域做出的第二個了不起的 貢獻。
在他的論文《通信的數(shù)學理論》發(fā)表之前,科學家們已經(jīng)可 以追蹤電子在電線中的運動,但要證明他們的觀點可以被客觀地測 量和操控,則要依靠香農(nóng)的論證。他總結道,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,比特是信息的基礎單位。
在《通信的數(shù)學理論》之前,長達一個世紀的常識與反復進行 的工程試驗都認為通信必然會伴有噪聲這是物理世界要求我們 付出的代價。然而香農(nóng)證明了信道噪聲是可以被克服的,由 A 點發(fā) 出的信息總是可以(不僅僅是經(jīng)常能夠)在 B 點被完全接收。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,準確地說, 可能伴有少量隨機誤差)的概念工具,直到他證實噪聲可控之前, 該結論一直被當作不可能實現(xiàn)的理想主義。一名工程師驚嘆不已:
他怎么會有這樣的洞察力,甚至怎么會想到這種可能性,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器的電路里,這種洞察力的影響無處不在。 1990 年,旅行者 1 號探測器將它的相機鏡頭由太陽系邊緣轉向 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)沒有寫出保護這一圖像免于錯誤與失真的代碼,但在 40 多 年前,他早已證明了這種代碼的存在。事實的確如此。這是他遺產(chǎn)
的一部分,他的貢獻還包括互聯(lián)網(wǎng)所依賴的數(shù)字信息的無盡流動, 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)成為美國科學界最耀眼的一顆明星, 各大媒體蜂擁而至,各種獎項紛至沓來。然而,在他短暫的名望巔 峰(此時他的信息論已經(jīng)成為解釋從地質學到政治,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的潮流。除了天賦使然,他對其
他一切都不感興趣,也幾乎不知道野心、自我、貪婪或實現(xiàn)成就的 其他丑惡驅動力為何物。他最具價值的思想成果等待了數(shù)年才被發(fā) 表,而他的興趣也已轉移到了自己熱衷的領域。他在 32 歲完成了一 系列開拓性的工作之后,本可以繼續(xù)當科學名人、創(chuàng)新代言人,去 做另一個伯特蘭羅素、阿爾伯特愛因斯坦、理查德費曼或史蒂
夫喬布斯式的人物,可他卻轉行,去搞發(fā)明了。他的發(fā)明包括被命名為忒修斯的、可以自動穿越迷宮的電 子老鼠,能夠在他家散步的建造模型龜,IBM(國際商用機器
公司)深藍的遠祖 首臺能下國際象棋的電腦,首臺可穿戴 電腦,代號為 THROBAC(全稱是簡約的羅馬數(shù)字反向計算機)
的使用羅馬數(shù)字進行運算的計算機,以及私人定制的獨輪車隊。多年來,他一直致力于科學地研究雜耍。 當然,還有終極機器:由一個盒子和一個開關構成,只需輕擊一下開關,齒輪呼呼轉起,盒子里就會彈出一只機械手;將開關復 位,機械手就會縮回去。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人,他仿佛杳無蹤跡:他是一個憔悴的、 呆頭呆腦的人,是一個幾乎完全由炒作者塑造出來的人物。
但他對于滿足自己的好奇心和認真地做游戲的追求貫穿一生: 他是罕見的科學天才,既滿足于制作雜耍機器人和噴射小號,又是 研究數(shù)字電路的先驅。他率性地工作,嚴肅地游戲,從不認為這兩
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:他想知道一盒電動開關如何模仿人 的大腦,想知道為什么沒有人會說XFOML RXKHRJFFJUJ(符號 獨立且等概出現(xiàn)),這些思想都留下了他最深層次洞察力的烙印。 倘若說,當前的時代特征里承載著一些時代奠基人的性格印記,或
許有些夸張,那么不妨思考一下,對于我們而言,眾多至關重要的 事物正是本著游戲精神而被構建起來的,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》編輯,《赫芬頓郵報》執(zhí)行編輯、演講撰稿人,他的作品和評論發(fā)表在《石板》、《大西洋月刊》和美國有線電視新聞網(wǎng)等媒體上。
羅伯?古德曼(Rob
Goodman),哥倫比亞大學博士,《石板》《大西洋月刊》《政客》等刊物撰稿人,他的學術作品發(fā)表在《美國政治學評論》《政治思想史》等期刊上。
引 言 一個天才的游戲人生 III
第 1 章 小鎮(zhèn)男孩的科學基因 3
第 2 章 安娜堡的大學生活 15
第 3 章 機械大腦 25
第 4 章 麻省理工學院里的開關 39
第 5 章 與眾不同的年輕人 55
第 6 章 放棄遺傳學研究 61
第 7 章 貝爾實驗室中一流的應用數(shù)學家 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)時研究 109
第 11 章 密碼學研究 115
第 12 章 與圖靈的友誼 123
第 13 章 貝爾實驗室的三人組 131
第 14 章 無盡的黑暗 141
第 15 章 從情報到信息 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 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 服務于美國國家安全 225
第 23 章 人造機器 233
第 24 章 游戲之王 247
第 25 章 建設性不滿 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 關于雜技的研究 291
第 30 章 京都獎 303
第 31 章 阿爾茨海默病 315
第 32 章 余震 321
致 謝 331
參考文獻 337