《信息简史》节选

donnar

     尽管一个门外汉也许会说，通信的基本问题是让自己被理解——传递“意思(meaning)”——香农描绘的场景则大不相同。

通信的基本问题是：在一点精确地或者近似地复制在另一点被选择到的消息(message)。

     “点”是一个被精心挑选出来的词：一个消息（message）的源头和目的地可以在空间和时间上相分离；信息存储，比如黑胶唱片的情况，可以视作一次通信。同时，信息不是被创造出来的；信息是被选出来的。信息是一个选择。它可以是从一副纸牌中发出来的一张，或者从3000个可能中选择的3个十进制数字，或者一个来自固定编码本的单词组合。香农几乎不可能完全忽略“意思（meaning）”，于是他用一个科学家的定义将其梳妆打扮一番后，客气地将它请出了门：

     经常地，消息（messages）都有意思（meaning）：也就是说它们指的是，或者根据某些系统与特定的物理（/概念）实体有关。通信的这些语义范畴与工程问题无关。

     但是，就像Weaver煞费苦心地试图向大家说明，这不是对通信的狭隘看法。恰恰相反，这是无所不包的：“不仅是书面和口头语言，还有音乐、绘画艺术、戏剧、芭蕾，和事实上所有的人类行为。”也包括非人类行为：为什么机器不会有消息（messages）需要发送呢？

     香农的通信模型可以用一张简单的图形来表示。

       一个通信系统必须包含下列元素：

     1）信息源是生成消息（message）——可以是象一封电报或者电传所表现的一个简单的字符序列，或者可以用数学形式表达为基于时间或者其它参数的函数，f(x, y,t)——的人或者机器。香农指出，在一个诸如彩色电视机的复杂例子中，消息（message）的基本成分是一个三维连续统内的3个函数。

     2）发送器“以某种方式对消息进行工作”——也就是说，对消息message编码——来产生恰当的信号signal。电话将声音压力转化成模拟电流。电报将字符编码成点、划和空格。相对更复杂的消息message可以被抽样、被压缩、被量化和被交织。

信道：“只是用来传输信号signal的媒介”。

     3）接收器的工作和发射器正好相反。它解码消息message，或者说从信号signal中重建消息message。

     4）目的地是另一端的人或者事物。

     在日常通话场景中，这些元素是说话者的大脑、说话者的发音器官、空气、听者的耳朵，和听者的大脑。

     在香农的示意图中，和其它元素一样显著的——因为对于工程师而言，这是无法逃避的——是一个标为“噪声源”的方框。这涵盖了破坏信号signal的一切，不管是可预测的还是不可预测的：不需要的附加物、明显的错误、随机扰乱、静电、“天电干扰”、干扰和失真。在任何环境下，它们都是不守规矩一族，而香农用了两种不同类型的系统来处理：连续和离散。在离散系统中，消息message和信号signal采用了单个分开的符号的形式，比如字符、数字、点和划。尽管有电报，连续系统的波形和函数是电气工程师们每天要面对的东西。每一个工程师，当被要求通过一条信道推送更多的信息时，都知道怎么做：提高功率。然而，在长距离情况下，这种方法失败了，因为一而再再而三地放大信号signal导致了严重的噪声累积。

     通过将信号signal当作一串离散符号来处理，香农避开了这个难题。现在，发射器不是增强功率，而是通过使用能纠错的特别符号来克服噪声——就像一个非洲鼓手长距离传递信息的方法，不是敲得更响，而是扩展他想说的话的冗余度。香农以一种更基本的数学感觉对这种离散场景进行了思考。同时他还考虑了另一点：以离散的方式处理消息message不仅能应用于传统通信，而且还可以应用于一个新的小众领域，即计算机器理论。