資訊大歷史：人類如何消除對未知的不確定

　　★兩岸最會說故事、「吳大猷科普寫作獎」得主吳軍，點評人類在資訊領域的重大時刻。
　　★獨樹一幟的史觀和理論，解讀兩百年資訊史，大膽推演發展趨勢。
　　★迎接未來產業的關鍵挑戰，身處資訊時代的全人類必讀！

　　人類用資訊探索未知，拼湊世界的真相。
　　從摩斯密碼到圖靈電腦，這是一個用資訊決戰未來的時代！

　　電報、電話、電影、無線電、大眾傳播、行動通訊、衛星技術、網際網路……
　　生活中對人類影響至鉅的發明和創造，多半都和資訊有關。資訊的本質，正是人類用以探索這個不確定世界的工具和度量！你是否好奇，從1G進化到5G，從網際網路、區塊鏈到元宇宙，人類以資訊建構的未來，會是什麼樣子？

　　■用故事來認識人類的資訊史

　　●美聯和路透社如何讓新聞即時傳送到世界角落，讓電力成為推動資訊進展的關鍵動力？
　　●跨大西洋電報電纜的鋪設堪稱傳奇！你知道讓一個聲音同時在兩塊大陸響起，需要花上多大代價？
　　●出身聾啞家庭的貝爾，如何從聲學跨界電話發明，走上交織著絕望和奇蹟的夢想旅程？
　　●世上第一位程式設計師艾達，竟是英國文豪拜倫的女兒？她如何用理性的頭腦發揮詩人的想像力，打破思考框架？

　　■談資訊，不可不知「摩爾定律」

　　摩爾定律是一種指數性增長的觀測。資訊發展依循著「摩爾定論」，每18個月以翻番的速度成長，這種事可謂人類史上頭一遭，而且數十年間保持高速不墜。30年前，一秒鐘處可以理一億個訊息的計算機已經是超級電腦，但現在任一款手機的運算、儲存和網路傳輸能力，都遠超過30年前的超級電腦。

　　■吳軍首創「資訊發展階段論」

　　作者吳軍梳理資訊發展的脈絡，將資訊史分成兩階段，為歷史規律提供了全新的視角。

　　以1936年和1948年圖靈和向農提出資訊理論為分界，在此之前為「自發階段」，此時人們對資訊規律沒有本質上的理解，實驗和發明因而大量失敗。此後進入「自覺階段」，以成熟的理論主導創新，改善技術並運用新工藝，自此資訊發展一躍千里。

　　本書將兩百年的資訊史彙整起來，從圖靈、維納到香農，全面檢視資訊發展的脈絡，並大膽歸納資訊發展的終極規律：用更少的能量來傳遞、處理和儲存各種資訊，就是資訊發展的趨勢。身處資訊時代，每日的訊息傳播對我們來說宛如空氣和水一樣稀鬆平常，但唯有回顧過去的歷史，才能理解推動整個時代的動力，得以對未來採取前瞻性策略。這本書讓我們在變動洪流中看清自己的位置，善用資訊判斷局勢、解決問題，找到前進的方向。

本書特色

　　●用生動的故事介紹人類的資訊史
　　●援引說明資訊領域的重要理論
　　●大膽提出獨特的史觀和見解
　　●在完整的脈絡下，推演資訊的「終極規律」

專業推薦

　　●李啟龍（師大附中資訊教師、臺灣科技大學資管所博士）
　　●曲建仲（曲博科技教室、知識力科技公司創辦人、台大電機博士）
　　●寒波（盲眼的尼安德塔石器匠部落主、泛科學專欄作者）
　　●葛如鈞（《寶博朋友說》Podcast）
　　●雷雅淇（PanSci泛科學總編輯）

　　●「吳軍的新作秉承一貫的寫作風格，以故事的方式描述事件，不僅寫實，而且可從中透視研究探索本來的曲折與多彩，過程不乏柳暗花明，但又順理成章，靈機一動的背後是多年積累才能達到的水到渠成。這些故事情節生動，引人入勝，彷彿資訊技術大師與我們正在近距離對話！」——中國工程院院士╱鄔賀銓

　　●「我們正經歷從過去那種科技含量較低的發展模式，朝向以技術為驅動的發展模式，從過去的工業社會，朝向智慧化的社會轉型。在這樣的關鍵時期，特別需要看《資訊大歷史》這樣的好書。本書是相關領域管理階層、產業研究人員和從業者的必讀著作，因為它能讓我們在制定產業政策和選擇發展方向上具有超越時代的視野。對於一般讀者來說，它能夠幫助大家更有效率地瞭解資訊、資訊科技和資訊產業，在新的時代找到自己的位置。」——中國工程院院士、清華大學教授╱鄭緯民

<序>

前言

資訊時代的底層邏輯

　　我們生逢資訊社會，需要對資訊有所瞭解。然而不同於農耕時代的穀物，或者工業時代的鋼鐵，資訊是看得見卻摸不著的東西。對於穀物和鋼鐵，我們可以從數量上衡量它們的多寡，同時度量相應的地區和文明的發達程度，但是資訊不同，我們很難度量它們。即便我們能夠度量它們，似乎也不能把它們直接和財富、經濟發展或者生活水準掛鉤。因此，我們雖然人人生活在資訊時代，卻很少有人能說明白資訊是什麼，它又是如何決定和影響我們的生活。這便是促使我寫《資訊大歷史》一書的原因。

　　要理解資訊，可以從以下三個方面入手。

　　什麼是資訊

　　七十多年前，我們這個星球上最聰明的一些頭腦，時常聚集在紐約最古老的比克曼酒店討論後工業時代的科學問題，其中包括馮．紐曼、圖靈、維納和向農等人。資訊的本質是大家討論的熱門話題。雖然有些科學家依然將資訊和其中所包含的具體涵義互相關聯，但是向農卻開宗明義告訴大家，所謂資訊的涵義根本不重要，它的表現形式（比如文字、圖形或聲音）更不重要，甚至很多資訊本身就沒有涵義。所謂資訊，不過是對一些不確定性的度量。而資訊的意義就在於，它能夠消除一個藏在黑盒子裡未知世界的不確定性，從而達到瞭解它的目的。用這種方式認識世界，是資訊時代最根本的世界觀和方法論。

　　自從人類進入文明社會以來，能量和資訊就是衡量我們這個世界文明程度的硬性標準。一種文明能夠開發和利用的能量越多，文明水準就越高；同樣的，一種文明能夠創造、使用和傳輸的資訊越多，手段越有效，文明水準就越高。中國古代文明能夠在長達上千年的時間裡在世界上維持較高的水準，和便宜的紙張、普及的印刷術有很大的關係。

　　進入十九世紀之後，電的使用催生出近代的資訊產業，而我們能夠說得出對人類影響最大的那些發明和創造，大半都和資訊有關，包括電報、電話、電影、無線電、大眾傳媒、電腦、行動通信、衛星技術、網際網路等。自那時開始，資訊技術的發展史就可謂半部技術和商業的進步史，資訊可說是帶動經濟和社會發展的火車頭。

　　今天，我們已無法想像每天的生活如果離開了資訊或資訊技術，會是什麼樣子。二○一八年，世界上製造出來的積體電路晶片首次超過了一萬億片，它們廣泛存在於各種生活用品之中，幫助我們進行生產和提供服務，替我們節省了許多體力和腦力。如今，我們對整個社會的管理，對經濟生活的維持，都是在上萬億片晶片的幫助下完成的。而這些晶片的背後，則是流動的資訊。

　　資訊技術的本質

　　理解了資訊是什麼，我們或許應該更進一步瞭解資訊技術的本身，以便在日常工作學習中更有效率地收集和利用資訊。資訊技術從本質上來說，大致涵括了資訊的傳輸、處理和存儲技術。電報、電話、手機通信和網際網路，都是傳輸資訊的手段，電腦和各種控制系統則是處理資訊的工具，紙張、膠捲、磁帶、光碟、半導體存儲器，則是存儲資訊的媒介。全世界資訊技術的發展，都是遵循著「用更少的能量傳輸、處理和存儲更多的資訊」這條主線來進行的。

　　我們知道，電報比「六百里加急」（古代驛站傳送資訊的方式）快，電話傳輸的資訊比電報多，網際網路則更方便而有效。其實，從本質上來說，這些進步都可以看成單位能耗所傳輸資訊量的提高。在行動通信中，從1G到5G，單位能耗的資訊傳輸率提高了五個數量級左右，這就是通信發展的根本趨勢。

　　處理資訊也是如此。儘管一九四六年世界上第一台電子電腦埃尼亞克耗電量高達一百五十千瓦，但是進行一次計算依然比機械電腦更能節省能量。二○一六年，谷歌的AlphaGo 在圍棋比賽中戰勝了世界冠軍的九段棋手李世石，如果用埃尼亞克的技術來實現AlphaGo 的計算量，需要消耗掉四百萬個三峽發電站的峰值發電量。同樣地，在資訊存儲方面，今天一台伺服器就可以存下世界上最大的圖書館—美國國會圖書館紙質媒體上的全部內容。這就是技術進步，而且進步的速度比起資訊時代到來之前加快了許多。

　　今天，每個人對摩爾定律幾乎都不陌生，它道出了資訊產業高速發展的規律。但很多人擔心，當半導體積體電路技術達到物理的極限水準，未來的世界該如何發展。其實，我們的世界依然會依循著用更少能量傳輸、處理和存儲更多資訊的趨勢繼續演進。二○一七年，谷歌和輝達推出了人工智慧晶片，用於機器學習。這些晶片單位能耗的計算速度比英特爾的處理器要快上千倍，儘管那些晶片的複雜程度相比後者並沒有提高。

　　資訊的歷史

　　這本書述說的是資訊的歷史，它的起點是摩斯發明電報碼。我們之所以選擇這件事作為起點，而非更早的一些事件——比如文字的起源和印刷術的發明——不僅因為電報是第一項近代的通信技術，更因為它和我們今天理解的資訊有較大的相關性。或者說，我們今天用到的很多資訊技術，比如資訊編碼技術、資訊傳輸技術，都和電報有承襲性。因此，對電報的瞭解，可以幫助我們理解今天技術發展的脈絡。

　　資訊的歷史大致可以分為兩個階段「自發時代」和「自覺時代」，而劃時代的代表人物是向農。在向農（Claude Elwood Shannon）之前，雖然人類有了電報、電話、無線電、電視機與機械電腦等資訊技術的成就，但是人類並不瞭解資訊的本質和它的規律，因此依然處在黑暗中摸索的階段，那時候的成功有著很大的偶然性。如特斯拉和巴貝奇這樣的天才，他們完全無法明白自己的很多努力其實完全走錯了方向。特斯拉的競爭對手馬可尼與其說比特斯拉水準更高，不如說比他更加幸運。由於不瞭解資訊的本質，有時甚至還會受丟失資訊和相信錯誤資訊之害。因此，這個階段還只能被稱為資訊科技發展的「自發時代」。

　　在向農之後，從資訊的角度來看，整個世界為之一變。向農用一個被稱為「熵」的概念和三個非常簡潔的定律，描述了資訊科學的本質—這些就是我們今天所說資訊理論的核心。此後資訊科學和工程的發展，其實都是在向農資訊理論的指導下進行的，人類從此幾乎沒有再犯過什麼大的錯誤，也沒有走太多的彎路。

　　從1G 到5G 行動通信的發展，無非是工程師按照向農第二定律指出的方向，根據各個時代能夠獲得的技術，對資訊編碼和傳輸技術進行持續改進而已。在第二次世界大戰之後，世界上沒有再發生過災難性的密碼被破譯的事件，這很大程度要感謝向農道出了資訊加密的本質，即在雜訊通道中的通信問題。因此，從那時到今天，可稱為資訊科技發展的「自覺時代」。

　　在資訊的歷史上，一方面我們會看到一些極為聰明與智慧的頭腦，他們幾乎以一己之力改變了文明的發展進程。一九三六年，二十四歲的圖靈和二十歲的向農分別解決了使用機器處理資訊的兩個基礎理論問題，促成了後來電腦的誕生。從摩斯開始，這種宛如超新星爆發的時刻時有發生，那些歷史讀起來讓人盪氣迴腸，也構成了本書很重要的一部分。但是，另一方面，資訊科學和產業的進步，則是很多科學家和工程師共同努力的結果。從1G到今天的5G，我們很少能聽到某個特殊貢獻者的名字，但是我們今天每一個人都在享受著這個行業從業者們的貢獻。同樣地，雖然我們把描述資訊產業規律的定律以摩爾的名字命名，但真正讓這個產業在半個多世紀輪番增長的原因，卻是英特爾等公司默默奉獻的工程師們。

　　我們希望這本書可以幫助大家進一步瞭解資訊，瞭解資訊的歷史，這有助於我們在現今的工作和生活中利用資訊進行決策，也有助於我們理解資訊技術和經濟發展的趨勢。同時，也希望歷史上那些成功的人、成功的做事方法能夠為讀者們提供有益的借鑒和啟發，讓大家能夠事半功倍地做事，獲得可重複性的成功、可疊加式的進步。