信息時(shí)代的底層邏輯

什么是信息

70多年前，我們這個(gè)星球上最聰明的一些頭腦，時(shí)常聚集在紐約最古老的比克曼酒店，討論后工業(yè)時(shí)代層次的科學(xué)問題，其中包括馮·諾伊曼、圖靈、維納和香農(nóng)等人。信息的本質(zhì)是大家討論的熱門話題之一。

雖然有些科學(xué)家依然將信息和其中所包含的具體含義相聯(lián)系，但是香農(nóng)卻開宗明義地告訴大家，所謂信息的含義根本不重要，它的表現(xiàn)形式（比如文字、圖形或者聲音）更不重要，甚至很多信息就沒有含義。所謂信息，不過是對一些不確定性的度量。而信息的意義就在于，使用它能夠消除一個(gè)藏在黑盒子里的未知世界的不確定性，從而達(dá)到了解它的目的。用這種方式認(rèn)識(shí)世界，是信息時(shí)代最根本的世界觀和方法論。

自從人類進(jìn)入文明社會(huì)以來，能量和信息就是衡量我們這個(gè)世界文明程度的硬性標(biāo)準(zhǔn)。一種文明能夠開發(fā)和利用的能量越多，文明水平就越高；同樣，一種文明能夠創(chuàng)造、使用和傳輸?shù)男畔⒃蕉啵侄卧接行?，其文明水平就越高。中國古代文明能夠在長達(dá)上千年的時(shí)間里在世界上維持較高的水平，和便宜的紙張、普及的印刷術(shù)有很大關(guān)系。進(jìn)入19世紀(jì)之后，電的使用催生出了近代的信息產(chǎn)業(yè)，而我們能夠說得出來的對人類影響最大的那些發(fā)明創(chuàng)造，一大半都和信息有關(guān)，包括電報(bào)、電話、電影、無線電、大眾傳媒、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信、衛(wèi)星技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等?？梢灾v，自那時(shí)開始，信息技術(shù)的發(fā)展歷史，就是半部技術(shù)和商業(yè)進(jìn)步的歷史?？梢哉f，信息是帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的火車頭。

我們今天已經(jīng)無法想象每天的生活如果離開了信息或者信息技術(shù)，將會(huì)什么樣。2018年，世界上制造出來的集成電路芯片首次超過1萬億片，它們廣泛地存在于我們生活的各種日用品中，幫助我們進(jìn)行生產(chǎn)和提供服務(wù)，替我們節(jié)省了許多體力和腦力。今天，我們對整個(gè)社會(huì)的管理，對經(jīng)濟(jì)生活的維持，都是在上萬億片芯片的幫助下完成的。而這些芯片的背后，則是流動(dòng)的信息。

信息技術(shù)的本質(zhì)

理解了信息是什么，我們或許應(yīng)該更多地了解一下信息技術(shù)本身，以便我們在日常工作學(xué)習(xí)中可以更好地收集和利用信息。

信息技術(shù)從本質(zhì)上講，可以概括成信息的傳輸、處理和存儲(chǔ)技術(shù)。電報(bào)、電話、手機(jī)通信和互聯(lián)網(wǎng)，都是傳輸信息的手段，計(jì)算機(jī)和各種控制系統(tǒng)則是處理信息的工具，紙張、膠卷、磁帶、光盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，則是存儲(chǔ)信息的媒介。全世界信息技術(shù)的發(fā)展，都是沿著用更少的能量傳輸、處理和存儲(chǔ)更多的信息這條主線來進(jìn)行的。我們知道，電報(bào)比“六百里加急”（古代驛站傳送信息的方式）快，電話傳輸?shù)男畔⒈入妶?bào)多，互聯(lián)網(wǎng)則更加方便有效。其實(shí)，從本質(zhì)上來講，這些進(jìn)步都可以看成單位能耗所傳輸信息量的提高。在移動(dòng)通信中，從1G（第一代移動(dòng)通信技術(shù)）到5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)），單位能耗的信息傳輸率提高了5個(gè)數(shù)量級左右，這就是通信發(fā)展的根本趨勢。處理信息也是如此。盡管1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)埃尼亞克耗電量高達(dá)150千瓦，但是進(jìn)行一次計(jì)算依然比機(jī)械計(jì)算機(jī)更能節(jié)省能量。2016年，谷歌的AlphaGo在圍棋比賽中戰(zhàn)勝了世界冠軍李世石九段，如果用埃尼亞克的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)AlphaGo的計(jì)算量，則需要消耗掉400萬個(gè)三峽發(fā)電站的峰值發(fā)電量。類似地，在信息存儲(chǔ)方面，我們今天一臺(tái)服務(wù)器就可以存下世界上最大的圖書館——美國國會(huì)圖書館紙質(zhì)媒體上的全部內(nèi)容。這就是技術(shù)進(jìn)步，而且這個(gè)進(jìn)步的速度，比信息時(shí)代到來之前加快了很多。今天，每一個(gè)人對摩爾定律幾乎都不陌生，它道出了信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的規(guī)律。但是很多人會(huì)擔(dān)心，當(dāng)半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展到物理的極限水平時(shí)，未來的世界該如何發(fā)展。其實(shí)，我們的世界依然會(huì)沿著用更少的能量傳輸、處理和存儲(chǔ)更多信息的趨勢繼續(xù)發(fā)展。2017年，谷歌和英偉達(dá)推出了人工智能芯片，用于機(jī)器學(xué)習(xí)。這些芯片單位能耗的計(jì)算速度比英特爾的處理器要快上千倍，盡管那些芯片的復(fù)雜程度相比后者并沒有提高。

信息的歷史

我們這本書講述的是信息的歷史，它的起點(diǎn)是莫爾斯發(fā)明電報(bào)碼。我們之所以選擇這件事作為起點(diǎn)，而不是更早的一些事件，比如文字的起源和印刷術(shù)的發(fā)明，不僅因?yàn)殡妶?bào)是第一項(xiàng)近代的通信技術(shù)，更因?yàn)樗臀覀兘裉炖斫獾男畔⒂休^大的相關(guān)性，或者說我們今天用到的很多信息技術(shù)，比如信息編碼等技術(shù)，都和電報(bào)有繼承性。因此，對電報(bào)的了解可以幫助我們理解今天技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)。信息的歷史大致可以分為兩個(gè)階段——自發(fā)的時(shí)代和自覺的時(shí)代，而劃時(shí)代的代表人物是香農(nóng)。

在香農(nóng)之前，雖然人類有了電報(bào)、電話、無線電、電視機(jī)以及機(jī)械計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)的成就，但是人類并不了解信息的本質(zhì)和它的規(guī)律，因此依然處在黑暗中摸索的階段，那時(shí)候的成功有很大的偶然性。如特斯拉和巴貝奇這樣的天才，他們完全無法明白自己的很多努力其實(shí)完全走錯(cuò)了方向。特斯拉的競爭對手馬可尼與其說比特斯拉水平更高，不如說比他更加幸運(yùn)。由于不了解信息的本質(zhì)，有時(shí)甚至還會(huì)受丟失信息和相信錯(cuò)誤信息之害。因此，這個(gè)階段還只能被稱為信息科技發(fā)展的自發(fā)時(shí)代。

在香農(nóng)之后，從信息的維度來看，整個(gè)世界為之一變。香農(nóng)用一個(gè)被稱為“熵”的概念和三個(gè)非常簡潔的定律，描述了信息科學(xué)的本質(zhì)。它們就是我們今天所說的信息論的核心。以后信息科學(xué)和工程的發(fā)展，其實(shí)都是在香農(nóng)信息論的指導(dǎo)下進(jìn)行的，人類從此幾乎沒有再犯過什么大的錯(cuò)誤，也沒有走太多的彎路。從1G到5G移動(dòng)通信的發(fā)展，無非是工程師按照香農(nóng)第二定律指出的方向，根據(jù)各個(gè)時(shí)代能夠獲得的技術(shù)，對信息編碼和傳輸技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)而已。在第二次世界大戰(zhàn)之后，世界上沒有再發(fā)生過災(zāi)難性的密碼被破譯事件，這在很大程度上要感謝香農(nóng)道出了信息加密的本質(zhì)，即在噪聲通道中的通信問題。因此，從那時(shí)到今天，可以講是信息科技發(fā)展的自覺時(shí)代。在信息的歷史上，一方面我們會(huì)看到一些極為聰明與智慧的頭腦，他們幾乎是以一己之力改變了文明的發(fā)展進(jìn)程。1936年，24歲的圖靈和20歲的香農(nóng)，分別解決了使用機(jī)器處理信息的兩個(gè)基礎(chǔ)理論問題，這促成了后來電子計(jì)算機(jī)的誕生。從莫爾斯開始，這種宛如超新星爆發(fā)的時(shí)刻時(shí)有發(fā)生，那些歷史讀起來讓人蕩氣回腸，那些內(nèi)容構(gòu)成了我們這本書很重要的一部分。但是，另一方面，信息科學(xué)和產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，則是很多科學(xué)家和工程師共同努力的結(jié)果。從1G到今天的5G，我們很少能聽到某一個(gè)特殊貢獻(xiàn)者的名字，但是我們今天每一個(gè)人都在享受著這個(gè)行業(yè)從業(yè)者們的貢獻(xiàn)。

內(nèi)容簡介

本書將信息的發(fā)展史分為自發(fā)和自覺兩個(gè)階段，對信息發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了詳細(xì)地梳理，為我們了解信息的本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律提供了一個(gè)全新的框架和視角。理解信息不僅有助于我們在工作和生活中進(jìn)行有效決策，也有助于我們理解未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。同時(shí)，書中講述的成功的人、成功的做事方法，也能夠?yàn)槲覀兲峁┯幸娴慕梃b和啟發(fā)，讓大家能夠獲得可重復(fù)性的成功和可疊加式的進(jìn)步。

作者簡介

吳軍，畢業(yè)于清華大學(xué)、美國約翰·霍普金斯大學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)博士。于2002年加入谷歌，是當(dāng)前谷歌中、日、韓算法的主要設(shè)計(jì)者。2010年加盟騰訊，擔(dān)任搜索業(yè)務(wù)副總裁，后回到谷歌負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)問答項(xiàng)目。2014年，作為創(chuàng)始合伙人創(chuàng)立豐元?jiǎng)?chuàng)投。著有《智能時(shí)代》《浪潮之巔》等多部暢銷書，并多次獲得包括“文津圖書獎(jiǎng)”“中國好書”“中華優(yōu)秀出版物獎(jiǎng)”在內(nèi)的國家級圖書大獎(jiǎng)。