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(fā)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(chuàng)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?!睂τ诿绹^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?!斑匏埂苯o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(yōu)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?!斑匏埂彪m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(zhí)行。這一發(fā)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(zhí)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(fā)現在人工智能方面可謂是飛躍式的發(fā)展,其影響是深遠的。因為電子線路可以執(zhí)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(fā)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(xù)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(zhí)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(fā)表了一篇開創(chuàng)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(fā)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(chuàng)始人如何打發(fā)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(fā)明層出不窮。包括一個火焰發(fā)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(guī)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(fā)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(fā)明“有趣但毫無用處”?!拔一舜罅康臅r間在完全無用的事情上,”他說。但他是過謙了。他的發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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。