北京郵電大學(xué)教授、信息安全中心主任 楊義先

　　2016年是克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)誕辰100周年，這位天才的美國(guó)科學(xué)家提出了信息熵的概念，為信息論和數(shù)字通信奠定了基礎(chǔ)，被譽(yù)為“信息論之父”。不僅如此，他還是數(shù)學(xué)家、密碼學(xué)家、計(jì)算機(jī)專家、人工智能學(xué)家……如果沒(méi)有他，就不會(huì)誕生現(xiàn)代的信息技術(shù)，他的智慧光芒照耀著信息社會(huì)的迅猛發(fā)展，不斷改變著這個(gè)世界。為了紀(jì)念這位杰出的科學(xué)家，《人民郵電》報(bào)特連載北京郵電大學(xué)教授、信息安全中心主任楊義先撰寫的《香農(nóng)外傳》，帶你走進(jìn)香農(nóng)的傳奇人生。

　　算了，閑話少扯，言歸正傳，該聊聊他神龕上的那個(gè)《信息論》了。

　　伙計(jì)，你若問(wèn)我啥叫“信息”，如何度量信息，如何高效、可靠地傳輸信息，如何壓縮信息？嘿嘿，小菜一碟，老夫上網(wǎng)一搜，馬上就可給出完整的答案。

　　可是，在1948年香農(nóng)發(fā)表《通信的數(shù)學(xué)理論》之前，對(duì)這些問(wèn)題，連上帝都不知道其答案，更甭說(shuō)世間蕓蕓眾生了。雖然，早在1837年，Morse就發(fā)明了有線電報(bào)來(lái)“傳輸信息”；1875年，Emile Baudot發(fā)明了定長(zhǎng)電報(bào)編碼來(lái)規(guī)范化“信息的遠(yuǎn)程傳輸”；1924年，Nyquist給出了定帶寬的電報(bào)信道上，無(wú)碼間干擾的“最大可用信息傳輸速率”；1928年，Hartley在帶限信道中，得到了可靠通信的最大“數(shù)據(jù)信息傳輸率”；1939～1942年，Kolmogorov和Wiener發(fā)明了最佳線性濾波器，來(lái)“清洗信息”；1947年，Kotelnikov發(fā)明了相干解調(diào)，來(lái)從噪音中“提取信息”。但是，人們對(duì)“信息”的了解，卻始終是一頭霧水。

　　香農(nóng)“溫酒斬信息”

　　經(jīng)過(guò)至少100年的“盲人摸象”后，全世界的科學(xué)家，面對(duì)“信息”這東西，仍然覺(jué)得“惚兮恍兮，其中有象；恍兮惚兮，其中有物”。

　　那么，“信息”到底是什么“物”呢？唉，“其之為物，惟恍惟惚”！

　　就算使盡渾身解數(shù)，抓條“信息”來(lái)測(cè)測(cè)吧，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)，它具有的只是“無(wú)狀之狀，無(wú)物之象，惚恍惚恍”。

　　“信息”呀，求求你，給個(gè)面子，讓科學(xué)家們哪怕只看一眼尊容，總可以了吧！結(jié)果，“信息”還是再次“放了人類的鴿子”，只讓大家“迎之不見(jiàn)其首，隨之不見(jiàn)其尾”！

　　終于，科學(xué)家們準(zhǔn)備投降了。

　　說(shuō)時(shí)遲，那時(shí)快。就在這關(guān)鍵時(shí)刻，香農(nóng)來(lái)了！

　　接下來(lái)，老夫真不知該咋寫了。只好發(fā)揮想象力演繹出如下“香農(nóng)溫酒斬信息”的故事來(lái)：

　　只見(jiàn)香農(nóng)，不慌不忙，溫?zé)崛瓚c功酒，也不急飲，騎著雜耍獨(dú)輪車，雙手懸拋著四個(gè)保齡球，“騰騰騰”就出了“中軍大帳”。他左手一揮，瞬間那保齡球就化作“數(shù)學(xué)青龍偃月刀”，只見(jiàn)一個(gè)大大的“熵”字，在刀鋒旁閃閃發(fā)光。他右手緊了緊肚帶腰梁，摸了摸本來(lái)就沒(méi)有的胡子。“嘿，還挺光滑的”，這才“嗡嘛呢唄咪”地念了個(gè)六字咒語(yǔ)，咔嚓一下，就把獨(dú)輪車變成了高蹺摩托！

　　來(lái)到兩軍陣前，香農(nóng)對(duì)“信息”大吼一聲：“鼠輩，休得張狂，少時(shí)我定斬你不饒！”

　　“信息”一瞧，心里納悶兒：怎么突然沖出個(gè)雜耍小丑來(lái)？也沒(méi)帶多少兵卒呀？怎么回事？“來(lái)將通名！”

　　“貝爾實(shí)驗(yàn)室數(shù)學(xué)部香農(nóng)是也！”

　　“信息”一聽(tīng)，“撲哧”笑了，心想：可見(jiàn)這人類真沒(méi)招啦，干嗎不叫個(gè)清華、北大、什么“985”的教授來(lái)呢！

　　“速速回營(yíng)，某家刀下不死無(wú)名之鬼！”

　　“信息”這“鬼”字還沒(méi)落地，香農(nóng)舉起“數(shù)學(xué)青龍偃月刀”，直奔“信息”而來(lái)，急似流星，快如閃電，“刷”的一下，斜肩帶背殺向“信息”。好快呀，“信息”再躲，可就來(lái)不及！耳邊聽(tīng)得“撲哧”一聲，腦袋就掉了。于是，“信息容量極限”等一大批核心定理，就被《通信中的數(shù)學(xué)理論》收入囊中。

　　就這么快，那個(gè)“熵”字都還沒(méi)有認(rèn)清楚，“信息”就成了刀下鬼。

　　香農(nóng)得勝回營(yíng)，再飲那三杯慶功酒，嗨，那酒還溫著呢！

　　因《信息論》成為傳奇

　　從此，信息變得可度量了；無(wú)差錯(cuò)傳輸信息的極限明確了；信源、信息、信息量、信道、編碼、解碼、傳輸、接收和濾波等一系列基本概念，都有了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)描述和定量度量；信息研究總算從粗糙的定性分析階段，進(jìn)入到精密的定量階段了；一門真正的通信學(xué)科——《信息論》誕生了！

　　其實(shí)香農(nóng)剛剛完成《信息論》時(shí)，并非一片“點(diǎn)贊”聲。由于太過(guò)于超前，貝爾實(shí)驗(yàn)室很多實(shí)用派人物，都認(rèn)為“香農(nóng)的理論很有趣，但并不怎么能派用場(chǎng)”，因?yàn)椋?dāng)時(shí)的真空管電路，顯然不能勝任“處理接近香農(nóng)極限”所需要的復(fù)雜編碼。伊利諾伊大學(xué)著名數(shù)學(xué)家J· L·Doob，甚至對(duì)香農(nóng)的論文，作出了負(fù)面評(píng)價(jià)；歷史學(xué)家 WilliamAspray 也指出，香農(nóng)的概念架構(gòu)體系“無(wú)論如何，還沒(méi)有發(fā)展到可以實(shí)用的程度”。

　　事實(shí)勝于雄辯！到了20世紀(jì)70年代初，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，《信息論》得到了全面應(yīng)用，并已深入到信息的存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)葞缀跛蓄I(lǐng)域，由此足顯香農(nóng)的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)。

　　于是，才出現(xiàn)了如今耳熟能詳?shù)娜绯焙迷u(píng)：“香農(nóng)的影響力無(wú)論怎樣形容都不過(guò)分”、“香農(nóng)對(duì)信息系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，就像字母的發(fā)明者對(duì)文學(xué)的貢獻(xiàn)”、“它對(duì)數(shù)字通信的奠基作用，等同于《自由大憲章》對(duì)于世界憲政的深遠(yuǎn)意義”、“若干年后，當(dāng)人們重新回顧時(shí)，有些科學(xué)發(fā)現(xiàn)似乎是那個(gè)時(shí)代必然會(huì)發(fā)生的事件，但香農(nóng)的發(fā)現(xiàn)顯然不屬于此類”……

　　當(dāng)人們極力吹捧香農(nóng)，甚至把他當(dāng)作圈子中的“上帝”來(lái)敬仰時(shí)，他卻再一次選擇了急流勇退，甚至數(shù)年不參加該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議。直到1985年，他突然出現(xiàn)在英格蘭布萊頓舉行的國(guó)際信息理論研討會(huì)上，引起軒然大波，那情形簡(jiǎn)直就像是牛頓出現(xiàn)在物理學(xué)會(huì)議上。有些與會(huì)的年青學(xué)者，甚至都不敢相信自己的眼睛，因?yàn)樗麄冋娌恢馈皞髡f(shuō)中的香農(nóng)仍然還活在世上”！

　　哥們兒，這就叫“雖然你已遠(yuǎn)離江湖多年，但你的神話卻仍在江湖流傳”！