克劳德·香农将世界数字化了

大家好，我是贝尔电话实验室的数学家克劳德·香农，”当摄像机镜头逐渐放大时，一位穿西装、打领带，身材修长的男人，用活泼轻快的语言做自我介绍。

这发生在1952年。尽管对于工程师和数学家们来说，香农早已是一个不需要介绍的传奇人物，但对于美国的数百万观众，他仍然是一张陌生面孔——但不久之后就家喻户晓，人尽皆知了。

香农和他的“忒修斯”

香农当时是在拍摄一部宣传片。在影片中，他演示了一只木制的、带有铜须的玩具老鼠。他把它唤作“忒修斯”。

正如它的名字所暗示的，香农的这只木老鼠也是一个走迷宫的高手。它能通过不停地随机试错，穿过一座由金属墙组成的迷宫，直到在出口处找到一块金属的“奶酪”。最厉害也最具独创性的是：“忒修斯”还能记住这条路线，在下一次试验中能漂亮地完成任务；甚至在下一次任务中，迷宫的墙壁有所移动，都难不倒它。

香农在镜头里告诉观众，“解决一个问题并记住解决方案，涉及到一定程度的心智活动，这已经有点类似大脑了。”对于美国观众，“忒修斯”几乎被惊为天物：这简直就是一台能够思考的机器！

这只木老鼠以及整个迷宫系统，是香农和他的妻子花了无数个夜晚建造起来的。他说，灵感来自他对儿童积木玩具的喜爱，以及他对位于伦敦汉普顿宫中的树篱迷宫的兴趣。

除了大大提高了贝尔实验室的知名度，“忒修斯”还荣登那个时代最有影响的杂志《时代》《生活》和《通俗科学》的封面。有一期文章甚至冠以“这只老鼠比你还聪明”的标题。“忒修斯”给香农的老板们留下如此深刻的印象，他们在一阵热情冲动中，要推选香农进贝尔电话公司的董事会。

在人工智能已经能够击败世界上最优秀的棋手，并能自动驾驶汽车的今天，记住一些“奶酪”的位置似乎是一项微不足道的成就。但在当时，“忒修斯”是令人惊叹的。它体现了香农对信息时代的两个基础性贡献。

奠定计算机科学的基础

第一个贡献是，表明电子线路可以用二进制逻辑工作。“忒修斯”虽然是由隐藏在它身体里的磁铁和马达驱动的，但掌管它记忆功能的存储器却不在它身上，而是由隐藏在迷宫各处的75个继电器组成的。学过物理的人都知道，在电路中，继电器的功能很简单，只有两个——开/关。

香农之所以会选择以一组继电器来为“忒修斯”建一套记忆系统，是因为之前他已经花了数年时间探索如何用继电器的开/关来展示大脑的记忆功能。

早在1937年，作为麻省理工学院的研究生，他了解了19世纪英国逻辑学家布尔的工作。布尔认识到，任何复杂的逻辑都基于少数几个简单的逻辑——比如AND（与）、OR（或）、NOT（否） 和 IF（如果）。香农则进一步证明，这些简单的逻辑功能都可以通过电子线路的开/关来执行。这一发现意味着，从理论上说，任何复杂逻辑都可以分解成几个简单逻辑，然后由一套能表达或执行1/0（开/关）——或用逻辑学的术语说：真/假——的二进制装置来完成。

这个发现在人工智能方面可谓是飞跃式的发展，其影响是深远的。因为电子线路可以执行逻辑运算的思想，是目前整个计算机科学的基础。即使在1937年，香农的同时代人已经认识到他的发现的重要性，为此他荣获了很多奖，并被《纽约时报》专题报道。他的硕士论文被人称为“本世纪最重要，也是最著名的硕士论文”。那一年他才21岁。

“信息时代之父”

这是香农的第一个伟大成就，但他并没有就此止步。他的第二个成就也是在“忒修斯”的继电器中体现出来的。存储“忒修斯”迷宫路径的系统是数字化的，也就是说，因为每个开/关代表1/0，系统存储的是离散值，而不是在像气压表、电流表等模拟设备中常见的连续值。1948年，即在“忒修斯”首次亮相前4年，香农已展示了数字化系统的威力，它不仅能执行逻辑运算，还能无差错地传输信息。

香农在贝尔实验室工作期间，发表了一篇开创性论文《通信的数学理论》，文中他引入了比特（英文binary digit的简称，中文意思“二进制数字”）的概念。比特是度量信息的基本单位，是信息时代的基石。香农证明，用数字代码可以代表任何类型的信息，所以，所有信息都可以数字化；数字化的信息经压缩后再传输，还可以极大地减少传输时间和传输成本。最具革命性的是，他展示了数字代码（二进制代码）可以让我们把数字化的信息毫无差错地从A地传到B地。这就是我们今天在互联网上读到的所有信息，不论文字、图片还是音频、视频，都是由二进制码0/1编写并传输的原因。

香农的这项成果，为我们这个信息时代信息的保存和传输奠定了基础，他被后人誉为“信息时代之父”是当之无愧的。

玩出来的诸多发明

香农的工作给他带来了巨大的声誉，这让他得以从日常工作中解脱出来，自由地从事自己热爱的事情。毕竟，谁有资格指挥信息论的创始人如何打发他的时间呢？

自由给他带来更多的灵感。此后的几年里，他的发明层出不穷。包括一个火焰发射喇叭，一个变戏法的机器人，一组独轮车队，一台用罗马数字操作的计算机器，以及一个帮助美国人在英国公路上靠左侧行驶的设计图（注：英国与美国的交通规则不一样，英国是靠左行使，美国是靠右行使的）。后面一个设计中，香农巧妙地利用了一系列的反射镜，以至于美国司机在使用的时候，以为他们仍在道路的右侧行使。与麻省理工学院的教授艾达·索普一道，香农发明了第一台可佩戴的计算机，可在轮盘赌时使用。他们亲自还跑到拉斯维加斯测试其效果，结果赚了不少钱。

香农后来称自己的这些发明“有趣但毫无用处”。“我花了大量的时间在完全无用的事情上，”他说。但他是过谦了。他的发明兴趣几乎是无穷无尽的，他的奇思妙想似乎也越“挥霍”越多。即使在他家的工作室，奇妙的发明已堆积如山，香农依然对AI等新兴领域保持着浓厚的兴趣。例如，他早期发明的会下象棋的计算机，是今天IBM“深蓝”的远祖。

香农逝世于2001年2月24日，享年84岁。逝世之后，人们在他的住处整理出无以数计未完成的手稿和发明。在香农身上，充满激情的好奇心与杰出的大脑结合得如此完美，我们至今仍对此惊叹不已。的确，“忒修斯”不仅仅是人工智能的典范，它也是人类智慧的化身，这种智慧使得把世界数字化成为可能。