重建世界/信息DNA19 回答:“不,先生,那是不可能的。你到底在说什么呀?让我 瞧瞧。”我让她看了我的旧“强力笔记本” overBook)①电 脑,她估计价值大约在2000美元左右。她写下了这个数字 然后才让我进去。 问题的关键是,原子不会值那么多钱,而比特却几乎是 无价之宝 不久前,我在加拿大不列颠哥伦比亚省的温哥华 coup er)参加了一次宝丽金公司 PolyGram)高级经理人员 的管理研习会。这次会议的目的是促进高级经理人员之间的 沟通,同时让大家对公司未来一年的计划有一个整体概念,因 此展示了许多即将发行的音乐作品、电影、电子游戏和摇滚 乐录像带。他们委托联邦快递公司① ederal Express)把这批 封装好、有重量、占体积的CD盘、录像带¢ ideo cassette) 和只读光盘CD-ROM)送到会场来。不幸的是,部分包裹 被海关扣了下来。同一天,在旅馆的房间里,我却利用互联 网络把比特传来传去,送到麻省理工学院和世界其他地方,同 时接收各地来的东西。我的比特完全不会像宝丽金的原子那 样,被海关扣留。 信息高速公路( Gin formation superhign way)的含义就是 以光速在全球传输没有重量的比特。当一个个产业揽镜自问 “我在数字化世界中有什么前途”时,其实,它们的前途百分 之百要看它们的产品或服务能不能转化为数字形式。如果你 制造的是开司米羊毛衫或是中国食品,那么要把产品转换成 ①美国苹果电脑公司生产的颇受用户欢迎的笔记本电脑
回 答 : “ 不 , 先 生 , 那 是 不 可 能 的 。 你 到 底 在 说 什 么 呀 ? 让 我 瞧 瞧 。 ” 我 让 她 看 了 我 的 旧 “ 强 力 笔 记 本 ” ( P o w e r B o o k ) ① 电 脑 , 她 估 计 价 值 大 约 在 2 0 0 0 美 元 左 右 。 她 写 下 了 这 个 数 字 , 然 后 才 让 我 进 去 。 问 题 的 关 键 是 , 原 子 不 会 值 那 么 多 钱 , 而 比 特 却 几 乎 是 无 价 之 宝 。 不 久 前 , 我 在 加 拿 大 不 列 颠 哥 伦 比 亚 省 的 温 哥 华 ( V a n B c o u v e r ) 参 加 了 一 次 宝 丽 金 公 司 ( P o l y G r a m ) 高 级 经 理 人 员 的 管 理 研 习 会 。 这 次 会 议 的 目 的 是 促 进 高 级 经 理 人 员 之 间 的 沟 通 , 同 时 让 大 家 对 公 司 未 来 一 年 的 计 划 有 一 个 整 体 概 念 , 因 此 展 示 了 许 多 即 将 发 行 的 音 乐 作 品 、 电 影 、 电 子 游 戏 和 摇 滚 乐 录 像 带 。 他 们 委 托 联 邦 快 递 公 司 ( F e d e r a l E x p r e s s ) 把 这 批 封 装 好 、 有 重 量 、 占 体 积 的 C D 盘 、 录 像 带 ( v i d e o c a s s e t t e ) 和 只 读 光 盘 ( C D - R O M ) 送 到 会 场 来 。 不 幸 的 是 , 部 分 包 裹 被 海 关 扣 了 下 来 。 同 一 天 , 在 旅 馆 的 房 间 里 , 我 却 利 用 互 联 网 络 把 比 特 传 来 传 去 , 送 到 麻 省 理 工 学 院 和 世 界 其 他 地 方 , 同 时 接 收 各 地 来 的 东 西 。 我 的 比 特 完 全 不 会 像 宝 丽 金 的 原 子 那 样 , 被 海 关 扣 留 。 信 息 高 速 公 路 ( i n f o r m a t i o n s u p e r h i g n w a y ) 的 含 义 就 是 以 光 速 在 全 球 传 输 没 有 重 量 的 比 特 。 当 一 个 个 产 业 揽 镜 自 问 “ 我 在 数 字 化 世 界 中 有 什 么 前 途 ” 时 , 其 实 , 它 们 的 前 途 百 分 之 百 要 看 它 们 的 产 品 或 服 务 能 不 能 转 化 为 数 字 形 式 。 如 果 你 制 造 的 是 开 司 米 羊 毛 衫 或 是 中 国 食 品 , 那 么 要 把 产 品 转 换 成 重 建 世 界 A信 息 D N A 1 9 ① 美 国 苹 果 电 脑 公 司 生 产 的 颇 受 用 户 欢 迎 的 笔 记 本 电 脑
20数学化生存 比特,就还有很长的路要走。要像《星际旅行》( Star Trek) 的剧中人一般,随时化为光束消逝,虽然令人神往,但恐怕 几百年内都不可能实现。因此,你还是得靠联邦快递、自行 车或步行,把原子从一地送往另一地。这并不是说,在以原 子为基础的行业中,数字技术在设计、制造、营销和管理方 面,都将毫无用武之地。我只不过是说,这些行业的核心特 点不会改变,而且其产品中的原子也不会转换成比特。 在信息和娱乐业中,比特和原子常常被混为一谈。书籍 出版商到底属于信息传输业(传送比特),还是制造业(制造 原子)呢?过去的答案是两者兼跨,但是当信息装置越来越 普遍而易于使用时,这一切将很快得到改变。现在信息装置 还很难(尽管不是不可能)和一本书的品质竞争。 书籍不仅印刷清晰,而且重量轻、容易翻阅,价钱也不 是太贵。但是,要把书籍送到你的手中,却必须经过运输和 储存等种种环节。拿教科书来说,成本中的45%是库存、运 输和退货的成本。更糟的是,印刷的书籍可能会绝版( out of print)。数字化的电子书却永远不会这样,它们始终存在。 其他媒介面临的风险和机会更是近在眼前。第一批被比 特取代的娱乐原子将是录像带出租点中的录像带。租借录像 带有一点很不方便,就是消费者必须归还这些原子,如果你 把它们随手一塞忘了归还,还得付罚款(美国录像带出租业 120亿美元的营业额中,据说有30亿来自罚款)。由于数字化 产品本身的方便性、经济上的强制驱动和管制解除等因素的 ①1966-1969年在美国上映的一部科幻电视连续剧
比 特 , 就 还 有 很 长 的 路 要 走 。 要 像 《 星 际 旅 行 》 ( S t a r T r e k ) ① 的 剧 中 人 一 般 , 随 时 化 为 光 束 消 逝 , 虽 然 令 人 神 往 , 但 恐 怕 几 百 年 内 都 不 可 能 实 现 。 因 此 , 你 还 是 得 靠 联 邦 快 递 、 自 行 车 或 步 行 , 把 原 子 从 一 地 送 往 另 一 地 。 这 并 不 是 说 , 在 以 原 子 为 基 础 的 行 业 中 , 数 字 技 术 在 设 计 、 制 造 、 营 销 和 管 理 方 面 , 都 将 毫 无 用 武 之 地 。 我 只 不 过 是 说 , 这 些 行 业 的 核 心 特 点 不 会 改 变 , 而 且 其 产 品 中 的 原 子 也 不 会 转 换 成 比 特 。 在 信 息 和 娱 乐 业 中 , 比 特 和 原 子 常 常 被 混 为 一 谈 。 书 籍 出 版 商 到 底 属 于 信 息 传 输 业 ( 传 送 比 特 ) , 还 是 制 造 业 ( 制 造 原 子 ) 呢 ? 过 去 的 答 案 是 两 者 兼 跨 , 但 是 当 信 息 装 置 越 来 越 普 遍 而 易 于 使 用 时 , 这 一 切 将 很 快 得 到 改 变 。 现 在 信 息 装 置 还 很 难 ( 尽 管 不 是 不 可 能 ) 和 一 本 书 的 品 质 竞 争 。 书 籍 不 仅 印 刷 清 晰 , 而 且 重 量 轻 、 容 易 翻 阅 , 价 钱 也 不 是 太 贵 。 但 是 , 要 把 书 籍 送 到 你 的 手 中 , 却 必 须 经 过 运 输 和 储 存 等 种 种 环 节 。 拿 教 科 书 来 说 , 成 本 中 的 4 5 % 是 库 存 、 运 输 和 退 货 的 成 本 。 更 糟 的 是 , 印 刷 的 书 籍 可 能 会 绝 版 ( o u t o f p r i n t ) 。 数 字 化 的 电 子 书 却 永 远 不 会 这 样 , 它 们 始 终 存 在 。 其 他 媒 介 面 临 的 风 险 和 机 会 更 是 近 在 眼 前 。 第 一 批 被 比 特 取 代 的 娱 乐 原 子 将 是 录 像 带 出 租 点 中 的 录 像 带 。 租 借 录 像 带 有 一 点 很 不 方 便 , 就 是 消 费 者 必 须 归 还 这 些 原 子 , 如 果 你 把 它 们 随 手 一 塞 忘 了 归 还 , 还 得 付 罚 款 ( 美 国 录 像 带 出 租 业 1 2 0 亿 美 元 的 营 业 额 中 , 据 说 有 3 0 亿 来 自 罚 款 ) 。 由 于 数 字 化 产 品 本 身 的 方 便 性 、 经 济 上 的 强 制 驱 动 和 管 制 解 除 等 因 素 的 2 0 数 学 化 生 存 ① l 9 6 6 — 1 9 6 9 年 在 美 国 上 映 的 一 部 科 幻 电 视 连 续 剧
重建世界/信息DNA21 共同作用,其他媒体也会迈向数字化,而且其速度将会很快。 比特究竟是什么? 比特没有颜色、尺寸或重量,能以光速传播。它就好比 人体内的DNA一样,是信息的最小单位。比特是一种存在 ( being)的状态:开或关,真或伪,上或下,入或出,黑或白 出于实用目的,我们把比特想成“1”或“0”。1和0的意义 要分开来谈。在早期的计算中,一串比特通常代表的是数字 信息( numerical in formation)。 假如你数数的时候,跳过所有不含1和0的数字,得出 的结果会是:1,10,11,100,101,110,111,等等。这些 数字在二进制中代表了1,2,3,4,5,6,7等数字 比特一向是数字化计算中的基本粒子,但在过去25年 中,我们极大地扩展了二进制的语汇,使它包含了大量数字 以外的东西。越来越多的信息,如声音和影像,都被数字化 了,被简化为同样的1和0。 把一个信号数字化,意味着从这个信号中取样。如果我 们把这些样本紧密地排列起来,几乎能让原状完全重现。例 如,在一张音乐光盘中,声音的取样是每秒4410次,声波 的波形( waveform,声压的度数,可以像电压一样衡量)被 记录成为不连贯的数字(这些数字被转换为比特)。当比特串 以每秒44100次的速度重现时,能以连续音重新奏出原本的 音乐。由于这些分别取样的连续音节之间间隔极短,因此在
共 同 作 用 , 其 他 媒 体 也 会 迈 向 数 字 化 , 而 且 其 速 度 将 会 很 快 。 比 特 究 竟 是 什 么 ? 比 特 没 有 颜 色 、 尺 寸 或 重 量 , 能 以 光 速 传 播 。 它 就 好 比 人 体 内 的 D N A 一 样 , 是 信 息 的 最 小 单 位 。 比 特 是 一 种 存 在 ( b e i n g ) 的 状 态 : 开 或 关 , 真 或 伪 , 上 或 下 , 入 或 出 , 黑 或 白 。 出 于 实 用 目 的 , 我 们 把 比 特 想 成 “ 1 ” 或 “ 0 ” 。 1 和 0 的 意 义 要 分 开 来 谈 。 在 早 期 的 计 算 中 , 一 串 比 特 通 常 代 表 的 是 数 字 信 息 ( n u m e r i c a l i n f o r m a t i o n ) 。 假 如 你 数 数 的 时 候 , 跳 过 所 有 不 含 1 和 0 的 数 字 , 得 出 的 结 果 会 是 : 1 , 1 0 , 1 1 , 1 0 0 , 1 0 1 , 1 1 0 , 1 1 1 , 等 等 。 这 些 数 字 在 二 进 制 中 代 表 了 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 等 数 字 。 比 特 一 向 是 数 字 化 计 算 中 的 基 本 粒 子 , 但 在 过 去 2 5 年 中 , 我 们 极 大 地 扩 展 了 二 进 制 的 语 汇 , 使 它 包 含 了 大 量 数 字 以 外 的 东 西 。 越 来 越 多 的 信 息 , 如 声 音 和 影 像 , 都 被 数 字 化 了 , 被 简 化 为 同 样 的 1 和 0 。 把 一 个 信 号 数 字 化 , 意 味 着 从 这 个 信 号 中 取 样 。 如 果 我 们 把 这 些 样 本 紧 密 地 排 列 起 来 , 几 乎 能 让 原 状 完 全 重 现 。 例 如 , 在 一 张 音 乐 光 盘 中 , 声 音 的 取 样 是 每 秒 4 4 1 0 0 次 , 声 波 的 波 形 ( w a v e f o r m , 声 压 的 度 数 , 可 以 像 电 压 一 样 衡 量 ) 被 记 录 成 为 不 连 贯 的 数 字 ( 这 些 数 字 被 转 换 为 比 特 ) 。 当 比 特 串 以 每 秒 4 4 1 0 0 次 的 速 度 重 现 时 , 能 以 连 续 音 重 新 奏 出 原 本 的 音 乐 。 由 于 这 些 分 别 取 样 的 连 续 音 节 之 间 间 隔 极 短 , 因 此 在 重 建 世 界 A信 息 D N A 2 1
22数学化生存 我们耳中听不出一段段分隔的音阶,而完全是连续的曲调 黑白照片的情况也如出一辙。你只要把电子照相机的道 理想成是在一个影像上打出精密的格子(grid),然后记录每 个格子的灰度就可以了。假定我们把全黑的值设为1,全白的 值设为255,那么任何明暗度的灰色都会介于这两者之间。而 由8个比特组成的二进制位组(称为一个字节,即byte)就 正好有256种排列“1”和“0”的方式,也就是从000000 到111111用这种严密的格子和细致的明暗度层次,你可 以完美地复制出肉眼难辨真伪的图像。但是,假如你采用的 格子比较粗糙,或是明暗度的层次不够精细,那么你就会看 到数字化的斧凿痕迹,也就是依稀可见的轮廓线条和斑驳的 颗粒。 从个别的像素 pixel)中产生连续图像的道理,和我们 所熟悉的物质世界的现象非常类似,只不过其过程更为精细 而已。物质是由原子组成的,但是假如你从亚原子 ( subatomic)的层次来观察经过处理的光滑的金属表面,那么 你会看到许多坑洞。我们眼中的金属所以光滑而坚实,只不 过是因为其组成部分非常微小。数字化产物也是如此 但是,我们在日常生活中所体验的世界其实是非常“模 拟化”( analog)的。从宏观的角度看,这个世界一点也不数 字化,反而具有连续性的特点,不会骤然开关、由黑而白、或 是不经过渡就从一种状态直接跳入另一种状态。从微观的角 度看也许不是这么回事,因为和我们相互作用的物体(电线 中流动的电子或我们眼中的光子)都是相互分离的单位。但 是,由于它们的数量太过庞大,因此,感觉上似乎连续不断
我 们 耳 中 听 不 出 一 段 段 分 隔 的 音 阶 , 而 完 全 是 连 续 的 曲 调 。 黑 白 照 片 的 情 况 也 如 出 一 辙 。 你 只 要 把 电 子 照 相 机 的 道 理 想 成 是 在 一 个 影 像 上 打 出 精 密 的 格 子 ( g r i d ) , 然 后 记 录 每 个 格 子 的 灰 度 就 可 以 了 。 假 定 我 们 把 全 黑 的 值 设 为 1 , 全 白 的 值 设 为 2 5 5 , 那 么 任 何 明 暗 度 的 灰 色 都 会 介 于 这 两 者 之 间 。 而 由 8 个 比 特 组 成 的 二 进 制 位 组 ( 称 为 一 个 字 节 , 即 b y t e ) 就 正 好 有 2 5 6 种 排 列 “ 1 ” 和 “ 0 ” 的 方 式 , 也 就 是 从 0 0 0 0 0 0 0 0 到 1 1 1 1 1 1 1 1 。 用 这 种 严 密 的 格 子 和 细 致 的 明 暗 度 层 次 , 你 可 以 完 美 地 复 制 出 肉 眼 难 辨 真 伪 的 图 像 。 但 是 , 假 如 你 采 用 的 格 子 比 较 粗 糙 , 或 是 明 暗 度 的 层 次 不 够 精 细 , 那 么 你 就 会 看 到 数 字 化 的 斧 凿 痕 迹 , 也 就 是 依 稀 可 见 的 轮 廓 线 条 和 斑 驳 的 颗 粒 。 从 个 别 的 像 素 ( p i x e l ) 中 产 生 连 续 图 像 的 道 理 , 和 我 们 所 熟 悉 的 物 质 世 界 的 现 象 非 常 类 似 , 只 不 过 其 过 程 更 为 精 细 而 已 。 物 质 是 由 原 子 组 成 的 , 但 是 假 如 你 从 亚 原 子 ( s u b a t o m i c ) 的 层 次 来 观 察 经 过 处 理 的 光 滑 的 金 属 表 面 , 那 么 你 会 看 到 许 多 坑 洞 。 我 们 眼 中 的 金 属 所 以 光 滑 而 坚 实 , 只 不 过 是 因 为 其 组 成 部 分 非 常 微 小 。 数 字 化 产 物 也 是 如 此 。 但 是 , 我 们 在 日 常 生 活 中 所 体 验 的 世 界 其 实 是 非 常 “ 模 拟 化 ” ( a n a l o g ) 的 。 从 宏 观 的 角 度 看 , 这 个 世 界 一 点 也 不 数 字 化 , 反 而 具 有 连 续 性 的 特 点 , 不 会 骤 然 开 关 、 由 黑 而 白 、 或 是 不 经 过 渡 就 从 一 种 状 态 直 接 跳 入 另 一 种 状 态 。 从 微 观 的 角 度 看 也 许 不 是 这 么 回 事 , 因 为 和 我 们 相 互 作 用 的 物 体 ( 电 线 中 流 动 的 电 子 或 我 们 眼 中 的 光 子 ) 都 是 相 互 分 离 的 单 位 。 但 是 , 由 于 它 们 的 数 量 太 过 庞 大 , 因 此 , 感 觉 上 似 乎 连 续 不 断 。 2 2 数 学 化 生 存
重建世界/信息DNA23 这本书就差不多包含了100000000000000000000 个原子(书籍是一种极其模拟化的媒体)。 数字化的好处很多。最明显的就是数据压缩( data com pression)和纠正错误( error correction)的功能,如果是在 非常昂贵或杂音充斥的信道( channel)上传递信息,这两个 功能就显得更加重要了。例如,有了这样的功能,电视广播 业就可以省下一大笔钱,而观众也可以收到高品质的画面和 声音。但是,我们逐渐发现,数字化所造成的影响远比这些 重要得多。 当我们使用比特来描述声音和影像时,就和节约能源的 道理一样,用到的比特数目当然是越少越好。但是,每秒或 每平方英寸所用到的比特数,会直接影响到音乐或影像的逼 真程度( fidelity)。通常,我们都希望在某些应用上,采用高 分辨率( resolution)的数字技术,而在其他的应用上,只要 低分辨率的声音和画面就够了。举例来说,我们希望用分辨 率很高的数字技术印出彩色图像,但是电脑辅助的版面设计 ( computer aided page layout)却不需要太高的分辨率。由 此可见,比特的经济体系有一部分要受存储和传输比特的媒 介所限 在特定信道(例如铜线、无线电频谱或光纤)上每秒钟 传输的比特数,就是这个信道的带宽( band width)。可以据 此衡量每一管线能够容纳的比特数量。这个数量或叫做容量, 它必须仔细地与呈现某一特定数据(声音、音乐、影像)所 需要的比特数量相匹配:对于传输高品质的声音而言,每秒 64000比特已经算是相当大的数量了;每秒传输120万比特
这 本 书 就 差 不 多 包 含 了 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 个 原 子 ( 书 籍 是 一 种 极 其 模 拟 化 的 媒 体 ) 。 数 字 化 的 好 处 很 多 。 最 明 显 的 就 是 数 据 压 缩 ( d a t a c o m B p r e s s i o n ) 和 纠 正 错 误 ( e r r o r c o r r e c t i o n ) 的 功 能 , 如 果 是 在 非 常 昂 贵 或 杂 音 充 斥 的 信 道 ( c h a n n e l ) 上 传 递 信 息 , 这 两 个 功 能 就 显 得 更 加 重 要 了 。 例 如 , 有 了 这 样 的 功 能 , 电 视 广 播 业 就 可 以 省 下 一 大 笔 钱 , 而 观 众 也 可 以 收 到 高 品 质 的 画 面 和 声 音 。 但 是 , 我 们 逐 渐 发 现 , 数 字 化 所 造 成 的 影 响 远 比 这 些 重 要 得 多 。 当 我 们 使 用 比 特 来 描 述 声 音 和 影 像 时 , 就 和 节 约 能 源 的 道 理 一 样 , 用 到 的 比 特 数 目 当 然 是 越 少 越 好 。 但 是 , 每 秒 或 每 平 方 英 寸 所 用 到 的 比 特 数 , 会 直 接 影 响 到 音 乐 或 影 像 的 逼 真 程 度 ( f i d e l i t y ) 。 通 常 , 我 们 都 希 望 在 某 些 应 用 上 , 采 用 高 分 辨 率 ( r e s o l u t i o n ) 的 数 字 技 术 , 而 在 其 他 的 应 用 上 , 只 要 低 分 辨 率 的 声 音 和 画 面 就 够 了 。 举 例 来 说 , 我 们 希 望 用 分 辨 率 很 高 的 数 字 技 术 印 出 彩 色 图 像 , 但 是 电 脑 辅 助 的 版 面 设 计 ( c o m p u t e r - a i d e d p a g e l a y o u t ) 却 不 需 要 太 高 的 分 辨 率 。 由 此 可 见 , 比 特 的 经 济 体 系 有 一 部 分 要 受 存 储 和 传 输 比 特 的 媒 介 所 限 。 在 特 定 信 道 ( 例 如 铜 线 、 无 线 电 频 谱 或 光 纤 ) 上 每 秒 钟 传 输 的 比 特 数 , 就 是 这 个 信 道 的 带 宽 ( b a n d w i d t h ) 。 可 以 据 此 衡 量 每 一 管 线 能 够 容 纳 的 比 特 数 量 。 这 个 数 量 或 叫 做 容 量 , 它 必 须 仔 细 地 与 呈 现 某 一 特 定 数 据 ( 声 音 、 音 乐 、 影 像 ) 所 需 要 的 比 特 数 量 相 匹 配 : 对 于 传 输 高 品 质 的 声 音 而 言 , 每 秒 6 4 0 0 0 比 特 已 经 算 是 相 当 大 的 数 量 了 ; 每 秒 传 输 1 2 0 万 比 特 重 建 世 界 A信 息 D N A 2 3