《信息传》原创读书笔记

1、读书笔记】 信息的意义就在于消 除对未知世界的不确 定性，建立新时代的 世界观和方法论. 克劳德艾尔伍德香农（Claude Elwood Shannon） 理解信息不仅有助于我们在工作和 生活中进行有效决策，也有助于我 们理解未来经济发展的趋势。 郑玮民 中国工程院院士 自发时代 第一编 自觉时代 第二编 信息时代的底层逻辑 自从人类进入文明社会以来，能量和信息就是衡量我们这个世 界文明程度的硬性标准。一种文明能够开发和利用的能量越多， 文明水平就越高；同样，一种文明能够创造、使用和传输的信 息越多，手段越有效，其文明水平就越高。 进入19世纪之后，电的使用催生了近代的信息产业，而我们能 够说得出来的对人类影响最大的那些发明创造，一大半都和信 息有关，例如电报、电影、移动通信、互联网等。自那时开始， 信息技术的发展历史，就是半部技术和商业进步的历史。可以 说，信息是带动经济和社会发展的火车头。 信息时代的底层逻辑 信息技术从本质上讲，可以概括成信息的传输、处理、和存储 技术。全世界信息技术的发展，都是沿着用更少的能量传输、 处理和存储更多的信息这条主线来进行的。在移动通信中，从 1G到

2、5g ,单位能耗的信息传输率提高了5个数量级左右，这就是 通信发展的根本趋势。 信息时代的底层逻辑 在香农之前，虽然人类有了电报、电话、无线电、电视机以及 机械计算机等信息技术的成就，但是人类并不了解信息的本质 和它的规律，因此依然处在黑暗中摸索的阶段，那时候的成功 有很大的偶然性。 香农之后，从信息的维度来看，整个世界为之一变。香农用一 个被称为“熵”的概念和三个非常简洁的定律，描述了信息科学 的本质。它们就是我们今天所说的信息论的核心。 塞缪尔 莫尔斯 历史上许多著名科学家都是极其优秀的“斜杠青年”。发明了莫 尔斯电码、倾十余年心血研制成功电报机的“电报之父”莫尔斯， 最初的职业其实就是画家。降落的朝圣者就是他最著名的 作品。他还曾是纽约观察者的专栏作家，著有外国阴谋 美国的自由一书。 莫尔斯因为爱妻在生下孩子两周后不幸离世，而他身在美国为政 要绘画肖像而未能及时知道消息，最终错过与妻子的最后一面。 这件事促使莫尔斯这位美国历史上著名的画家，后来把全部财富 和精力都用在发明一种能够迅速传递信息的设备上。 他创造性地解决了1、对信息进行编码；2、保证在没有大功率发 电机的年代，仅仅靠

3、电池供电，就能把信息传送到几十千米以外。 传输信息的信号和噪声的比例 （也就是信噪比）要足够高， 而且通常接收端的信噪比和传 输距离的平方成反比。 电报的出现让人们有了信息 传输率、通信信道以及瓶颈 的概念，开始有的放矢地提 高通信系统的传输率。 莫尔斯在设计编码时，让常用 字母使用较短的编码，不常用 字母使用较长的编码，这样就 缩短了电文整体上的编码长度。 要想让信息传输可靠，需要 在对不同信息编码时，让编 码的差异性明显一些，以免 产生混淆。 莫尔斯和他的合伙 人意识到通信中的 一些关键性问题 电报的产生标志着近代通信的诞生。 相比于过去采用新建或者信号塔这样的信息传播方式，以电为载体 的近代通信有两项根本性的改变，即它解决了传输的实时性和速率 问题。 电的传播速度近乎无限，这边发报，远在千里之外的人马上能够收 到，信息的传输几乎没有延时。而在过去，基本上是马能跑多块， 信息就能跑多快。电报的信息传输率虽然比不上后来的电话和互联 网，但在当时已经相当快了。 在电报之前最快的通信系统信号塔，一天只能传几百个字母。但是 电报一诞生，就能做到每分钟传30个字符左右，相比信号塔提高了 至少

4、两个数量级。此外，电报系统的成本要比信号塔低得多，体积 也小得多，因此也比较容易普及。 电报的出现，让全球的信息完全连为一个整体。当然，这种变化催 生了很多新的产业，也改造了很多已有的产业，并逐渐改变了社会。 本章小结 1849年1863年18551866 1849年，一位德国人看到了金融信息对社 会的重要性，开始用信鸽在德国和比利时 之间传递股价信息。几年后，和伦敦证券 交易所签下一纸合约通过海底电报线向 英国提供欧洲大陆的故事行情，以换取英 国故事的信息。这就是著名通讯社路透社 的前身。 独立新闻社的出现和报业的极速发展，培养了 全民阅读的习惯，商业信息也就随着报纸开始 传播，并且促进了全球化企业的诞生和发展。 谁掌握了报业，谁就能影响舆论，并且在一定 程度上影响商业。这里面对典型的代表人物就 是“报业大王”赫斯特 报业大王 电报业务和报业的发展还受益于 同期发展起来的铁路业，因为长 途电报线常常伴随着铁路的架设。 1855年，格林尼治标准时间的 信号沿着英国全国的铁路电报网 发送到全国各地。全世界普遍采 用时区则是在二战后。 时间统一 1865-1866年，菲尔德的企业经过多次失

5、败， 最终在1866年9月7日完成了跨大西洋电缆的 铺设，从此，两条电报线让旧大陆欧洲和新 大陆美洲的脉搏一同跳动。茨威格在人类 群星闪耀时中用一整章篇幅介绍了这一通 信史上最伟大的壮举。 跨海电缆 从电报产业改造、替代和升级现有产业的历史，我们可以看到每一次 重大的信息技术革命改造商业和社会的模式。 今天互联网对产业和社会的改造，不过是100多年前电报发展的翻版。 这就是了解信息历史对理解当下的意义。 早期通信业的发展并没有得到什么信息理论的指导，因为根本不存在 所谓理论。 因此，一种努力，一种尝试，是否成功，运气的成分非常大。我们介 绍了这么多的成就，其实不是是大量尝试中成功的，并且产生结果后 被人记住的那些，而大量的失败几乎无人知晓。 本章小结 英国著名诗人拜伦的女儿埃达 洛夫莱斯从织布机上得到启发， 设计了巴贝奇分析机上计算伯努利数的一个程序，被称为世界 上第一位程序员。 埃达 洛夫莱斯 1843年，以为英国数学家提出了分析机原理，这个构思将在103年后由后人付诸 实践，并有了一个为大家熟知的名字计算机。 很遗憾，巴贝奇终其一生也没能实现造出分析机的愿望，但他依旧是当之无愧的

6、计算机先驱。直到今天，许多计算机数据扉页里仍然登载着他的照片，以表纪念。 查尔斯 巴贝奇 巴贝奇失败的原因 总是在设计发明的半路又产生了新的想法； 在进行工程项目时不知道做减法。在获得英 国政府资助后，他并没有集中精力完成一台 当时急需的、能够进行高精度科学计算的机 器。当时无论是高精度的航海导航、天文学 计算还是工程计算，都需要这样一台计算机。 根本原因是选反了技术路线 巴贝奇和埃达都看的太远，他们对分析机的 设想超出了所处时代至少半个世纪。尽管巴 贝奇和埃达都很聪明，但在当时其他所有条 件都不具备的情况下，完全没有实现他们设 想的可能性。 他们为了进行复杂计算，就把计算机搞得越 来越复杂，甚至复杂到难以做出来。因为当 时全世界的通常做法就是如此。而用简单部 件实现模块、完成复杂功能是19世纪末才出 现的设计思想。当时，他们使用了几千年的 十进制计算，根本不会想到机器在处理信息 时需要用更为简单的二进制。 从巴贝奇研制计算机的失败过程中可以看出，信息处理是需要理论指 导的。在信息史的自发时代，人类很难制造出具有通用性的处理信息 的机器。 在巴贝奇去世后大约70年，即20世纪30年代末

7、，德国计算机科学家 和机械式楚泽用机械实现了制造人类第一台可编程的计算机Z-1.和巴 贝奇不同的是，楚泽了解布尔的理论，知道应该用简单的计算搭建起 实现复杂计算的模块，再用模块搭建通用的计算机。 本章小结 伟大瞬间 历史的延续常常是由那些伟大人物的谢幕和登场来衔接的。 1642年，当意大利最伟大的科学家伽利略走完了他传奇的一生时， 在英国有一位早产儿呱呱坠地，他就是后来带领人类进入科学时代的 牛顿。 同样，1871年当巴贝奇爵士在英国悄无声息地谢幕时，一位苏格 兰人也默默地从加拿大来到了美国波士顿，他在那里开始了改变历 史的伟大事业。 这个人就是大名鼎鼎的亚历山大 格拉汉姆 贝尔。 让声音在同一时刻于世界的另一端响起也许是我们早已习惯了这件事，才时 常忘了，这是多么的不可思议！ 继承了祖辈衣钵的贝尔，一生都致力于聋哑人的教育与声音的研究。他创建了贝 尔电话公司，是世界上第一台可用的电话机专利权的拥有者，同时也是美国著名 作家、教育家、慈善家、社会活动家海伦 凯勒一生的挚友。 亚历山大 格拉汉姆 贝尔 1877年开始，贝尔的电话研究工作和商业推广 就同时进行，这一年，贝尔在波士顿架设了第

8、 一条商用电话线路。从发展过程可以看出，电 报和电话的第一批使用者都是企业家和记者， 信息时代一旦开始，信息的价值和它的时效性 密切相关，而且总有一些人愿意付费来获得这 种时效性。 1876年1877年18951914 1876年3月10日可以算作人类第一次实现 远距离语音通信的日子：“华生先生，快 来这里，我需要你的帮忙”，贝尔的声音 通过电话线被另一端的华生接收 ，两个 月后，在此基础上进一步实现双向通话， 电话才算真正被发明出来。 商业推广 1895年，无论是对贝尔电话公 司还是美国电信业来讲，都是一 个具有关键意义的年份。这一年， 贝尔电话技术的专利到期，为加 强市场竞争，贝尔开会学习爱迪 生，也办起了研究所，这就是后 来贝尔实验室的前身。 专利到期 1914年，AT&T公司建成了首条横跨美洲大陆 的电话线路，将东海岸的纽约和西海岸的旧 金山紧密地连在了一起。这条线路长达5000 千米，用了13000多个电线杆。 今天 今天全球电信产业（不包含互联网）规模已 经接近4万亿美元（包括电信设备和电信服 务），几乎相当于德国GDP。电话让政府管 理更加高效，让商业行为更加顺畅

9、。通常， 在通信领域每投入一元，至少可以带来两元 以上其他产业的收入。因此，今天，我们中因此，今天，我们中 国将国将5G作为引领未来产业的核心，是很有战作为引领未来产业的核心，是很有战 略眼光的。略眼光的。 AT&T公司 全球电信产业 贝尔发明电话对于世界的意义，我们无论如何形容都不过分。但是贝尔成功的 原因过去先有人进行系统的分析和研究，大家通常只是把成功归结于贝尔的勤 奋努力、运气和特殊的经历（周围都是聋哑人），然而，有4个不可或缺的因 素常常被人们忽略。 第一，虽然贝尔一开始也是聚焦于改进电报，但是他很快将焦点转移到了传输 语音的技术研究领域。 第二，贝尔和华生在无意中找到了用简单的方式解决复杂问题的方法。如果贝 尔一直坚持用很多不同的簧片构成发声器来合成不同频率的声音，那将是一个 复杂的且不可能完成的任务。 第三，贝尔发明的不仅仅是一项技术，而是一套系统。同时代和他竞争电话发 明专利的人，在工作的深度和广度上都是无法和他的研究成功相提并论的。 第四，贝尔背后雄厚的资本力量和职业经理人的作用常常被人有意无意地忽视。 贝尔的名字总是和AT&T这家伟大的公司联系在一起

10、，然而，后者的经营很多 地要感谢老哈伯德、福布斯和韦尔等人的努力。 在19世纪末，电话的诞生让世界发生了翻天覆地的变化。不过，电话依然有一 个非常重要的问题没有解决，那就是在电线连不到的地方，它也无能为力。而 解决这个问题，就需要另一项关键技术了。 本章小结 1937年7月的某一天，英国所有的无线电话与无线电报都停止工作两分钟，这次静 默不是技术故障，而是众人对已逝“无线电之父”马可尼的致敬。 马可尼是无线电工程师、企业家、使用无线电报通信的创始人，曾在1909年获得 了诺贝尔物理学奖。尽管发明无线电的专利在1943年被宣布无效，但他为无线电 事业做出的贡献却永远刻在了历史的记忆中。 伽利尔摩 马可尼 开发交流电系统，研究X射线，制造出人造闪电，设计尼亚加拉 水电站，发明收音机、传真机、真空管、霓虹灯管、飞弹导弹等， 这位传奇的塞尔维亚裔绅士，风度翩翩的天才科学家 ，医生共有 约1000项（有说700项）专利，为世人惊叹，甚至有人猜测他是 拥有“特异功能”的“时空穿越者”。 为世界创造了太多惊喜的他于1943年去世，就在同一年，美国最 高法院重新认定马可尼1904年的无线电专利无效。 旷世奇才特斯拉的一生，也

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