他將世界數字化了

淺草

“大家好，我是貝爾電話實驗室的數學家克勞德·香農，”當攝像機鏡頭逐漸放大時，一位穿西裝、打領帶，身材修長的男人，用活潑輕快的語言做自我介紹。

這發生在1952年。盡管對于工程師和數學家們來說，香農早已是一個不需要介紹的傳奇人物，但對于美國的數百萬觀眾，他仍然是一張陌生面孔——但不久之后就家喻戶曉，人盡皆知了。

香農和他的“忒修斯”

香農當時是在拍攝一部宣傳片。在影片中，他演示了一只木制的、帶有銅須的玩具老鼠。他把它喚作“忒修斯”。

正如它的名字所暗示的，香農的這只木老鼠也是一個走迷宮的高手。它能通過不停地隨機試錯，穿過一座由金屬墻組成的迷宮，直到在出口處找到一塊金屬的“奶酪”。最厲害也最具獨創性的是：“忒修斯”還能記住這條路線，在下一次試驗中能漂亮地完成任務；甚至在下一次任務中，迷宮的墻壁有所移動，都難不倒它。

香農在鏡頭里告訴觀眾，“解決一個問題并記住解決方案，涉及到一定程度的心智活動，這已經有點類似大腦了。”對于美國觀眾，“忒修斯”幾乎被驚為天物：這簡直就是一臺能夠思考的機器！

這只木老鼠以及整個迷宮系統，是香農和他的妻子花了無數個夜晚建造起來的。他說，靈感來自他對兒童積木玩具的喜愛，以及他對位于倫敦漢普頓宮中的樹籬迷宮的興趣。

除了大大提高了貝爾實驗室的知名度，“忒修斯”還榮登那個時代最有影響的雜志《時代》《生活》和《通俗科學》的封面。有一期文章甚至冠以“這只老鼠比你還聰明”的標題。“忒修斯”給香農的老板們留下如此深刻的印象，他們在一陣熱情沖動中，要推選香農進貝爾電話公司的董事會。

在人工智能已經能夠擊敗世界上最優秀的棋手，并能自動駕駛汽車的今天，記住一些“奶酪”的位置似乎是一項微不足道的成就。但在當時，“忒修斯”是令人驚嘆的。它體現了香農對信息時代的兩個基礎性貢獻。

奠定計算機科學的基礎

第一個貢獻是，表明電子線路可以用二進制邏輯工作。“忒修斯”雖然是由隱藏在它身體里的磁鐵和馬達驅動的，但掌管它記憶功能的存儲器卻不在它身上，而是由隱藏在迷宮各處的75個繼電器組成的。學過物理的人都知道，在電路中，繼電器的功能很簡單，只有兩個——開/關。

香農之所以會選擇以一組繼電器來為“忒修斯”建一套記憶系統，是因為之前他已經花了數年時間探索如何用繼電器的開/關來展示大腦的記憶功能。

早在1937年，作為麻省理工學院的研究生，他了解了19世紀英國邏輯學家布爾的工作。布爾認識到，任何復雜的邏輯都基于少數幾個簡單的邏輯——比如AND（與）、OR（或）、NOT（否） 和 IF（如果）。香農則進一步證明，這些簡單的邏輯功能都可以通過電子線路的開/關來執行。這一發現意味著，從理論上說，任何復雜邏輯都可以分解成幾個簡單邏輯，然后由一套能表達或執行1/0（開/關）——或用邏輯學的術語說：真/假——的二進制裝置來完成。

這個發現在人工智能方面可謂是飛躍式的發展，其影響是深遠的。因為電子線路可以執行邏輯運算的思想，是目前整個計算機科學的基礎。即使在1937年，香農的同時代人已經認識到他的發現的重要性，為此他榮獲了很多獎，并被《紐約時報》專題報道。他的碩士論文被人稱為“本世紀最重要，也是最著名的碩士論文”。那一年他才21歲。

“信息時代之父”

這是香農的第一個偉大成就，但他并沒有就此止步。他的第二個成就也是在“忒修斯”的繼電器中體現出來的。存儲“忒修斯”迷宮路徑的系統是數字化的，也就是說，因為每個開/關代表1/0，系統存儲的是離散值，而不是在像氣壓表、電流表等模擬設備中常見的連續值。1948年，即在“忒修斯”首次亮相前4年，香農已展示了數字化系統的威力，它不僅能執行邏輯運算，還能無差錯地傳輸信息。

香農在貝爾實驗室工作期間，發表了一篇開創性論文《通信的數學理論》，文中他引入了比特（英文binary digit的簡稱，中文意思“二進制數字”）的概念。比特是度量信息的基本單位，是信息時代的基石。香農證明，用數字代碼可以代表任何類型的信息，所以，所有信息都可以數字化；數字化的信息經壓縮后再傳輸，還可以極大地減少傳輸時間和傳輸成本。最具革命性的是，他展示了數字代碼（二進制代碼）可以讓我們把數字化的信息毫無差錯地從A地傳到B地。這就是我們今天在互聯網上讀到的所有信息，不論文字、圖片還是音頻、視頻，都是由二進制碼0/1編寫并傳輸的原因。

香農的這項成果，為我們這個信息時代信息的保存和傳輸奠定了基礎，他被后人譽為“信息時代之父”是當之無愧的。

玩出來的諸多發明

香農的工作給他帶來了巨大的聲譽，這讓他得以從日常工作中解脫出來，自由地從事自己熱愛的事情。畢竟，誰有資格指揮信息論的創始人如何打發他的時間呢？

自由給他帶來更多的靈感。此后的幾年里，他的發明層出不窮。包括一個火焰發射喇叭，一個變戲法的機器人，一組獨輪車隊，一臺用羅馬數字操作的計算機器，以及一個幫助美國人在英國公路上靠左側行駛的設計圖（注：英國與美國的交通規則不一樣，英國是靠左行使，美國是靠右行使的）。后面一個設計中，香農巧妙地利用了一系列的反射鏡，以至于美國司機在使用的時候，以為他們仍在道路的右側行使。與麻省理工學院的教授艾達·索普一道，香農發明了第一臺可佩戴的計算機，可在輪盤賭時使用。他們親自還跑到拉斯維加斯測試其效果，結果賺了不少錢。

香農后來稱自己的這些發明“有趣但毫無用處”。“我花了大量的時間在完全無用的事情上，”他說。但他是過謙了。他的發明興趣幾乎是無窮無盡的，他的奇思妙想似乎也越“揮霍”越多。即使在他家的工作室，奇妙的發明已堆積如山，香農依然對AI等新興領域保持著濃厚的興趣。例如，他早期發明的會下象棋的計算機，是今天IBM“深藍”的遠祖。

香農逝世于2001年2月24日，享年84歲。逝世之后，人們在他的住處整理出無以數計未完成的手稿和發明。在香農身上，充滿激情的好奇心與杰出的大腦結合得如此完美，我們至今仍對此驚嘆不已。的確，“忒修斯”不僅僅是人工智能的典范，它也是人類智慧的化身，這種智慧使得把世界數字化成為可能。