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信息简史
人类与信息遭遇的历史由来已久。詹姆斯•格雷克笔下的这段历史出人意料地从非洲的鼓语讲起(第1章)。非洲土著部落在尚未直接跨越到移动电话之前,曾用鼓声来传递讯息,但他们是如何
……
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做到的呢?后续章节进而讲述了这段历史上几个影响深远的关键事件,包括文字的发明(第2章)、罗伯特•考德里的第一本英语词典(第3章)、查尔斯•巴贝奇的差分机与爱达•拜伦的程序(第4章)、沙普兄弟的信号塔与摩尔斯电码(第5章)。 但人类开始自觉地理解和利用信息始于克劳德•香农在1948年创立的信息论(第6、7章)。香农的信息论不仅推动了信息技术的发展,也引发了许多学科的信息转向(第8章),改变了人们对于诸如麦克斯韦妖(第9章)、生命的编码(第10章)、模因(第11章)、随机性(第12章)、量子信息论(第13章)等的理解。部分科学家甚至认为,构成世界的基础不是物质,不是能量,而是信息。正如物理学家约翰•惠勒所说,“万物源自比特”。 现如今,信息如洪流般淹没了我们,使我们深陷信息焦虑、信息过载、信息疲劳的困扰。但回顾历史,这并不是件新鲜事,人们也总是能想出应对手段。维基百科(第14章)、Google(第15章)便是我们的应对之一。无论对于信息的未来持何态度,有一点是确定无疑的,即我们人类是信息的造物。 作为《混沌》、《费曼传》、《越来越快》、《牛顿传》等畅销书的作者,格雷克不仅在书中细致还原了历史细节,通俗解释了各种理论,还生动刻画了几位不为大众所知的人物:可编程计算机先驱、超越时代的查尔斯•巴贝奇,第一位程序员、诗人拜伦之女爱达•拜伦,计算机科学之父、天妒英才的阿兰•图灵,以及全书的主人公、信息论之父克劳德•香农。
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作者:[美] 詹姆斯·格雷克
出版社:人民邮电出版社
定价:69.00元
ISBN:7115331804
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书摘 (21 )
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第13章信息是物理的(万物源自比特)
鐘鐘s
2017-07-10 15:38:45 摘录
量子计算则完全是另一回事。量子计算机能同时占据很多状态这一能力,立刻为我们打开了全新的视野。1994年,在尚还无人知道如何实际构造量子计算机时,贝尔实验室的一名数学家就已经想出了为量子计算机编程来分解因子的方法。他就是彼得·肖尔( Peter shor),一个解题神童,很小的时候便在数学奥林匹克竞赛和其他数学竞赛中崭露头角。其聪明的算法为这个领域开辟了了道路,因而通常被人们称为肖尔算法,虽然他自己只是简单称之为因子分解算法。两年后,贝尔实验室的另一位研究员洛夫·格罗弗( Lov grover)设计出了一种搜索大型的未排序数据库的量子算法。这种搜索问题在一个信息无穷无尽的世界里是道经典难题,就好比大海捞针。
2009年,在一次会议讨论中,希伯来大学的多里特·阿哈龙诺夫指出:“量子计算机,从根本上说,是一场革命。这场革命爆发的标志就是肖尔算法。但革命之所以出现的原因,除去量子计算机预示的令人振奋的实用前景外,还在于它们重新定义了什么样的问题是容易的,什么样的问题是困难的。
但赋予量子计算机威力的特质,也让它们变得极其难以操控。如果想从一个量子系统中获取信息,我们就需要观察该系统,但观察也就意味着会干扰到该系统的量子魔力。在众多量子比特并行处理其呈指数增长的操作时,我们是不能看的;而一旦试图去测量其错综复杂的概率,它们就会退化成经典比特。量子信息是脆弱的。欲知计算结果如何,只有等到量子操作结束。
量子信息如幻似梦——它们稍纵即逝,永远不会像白纸黑字那样稳定地存在。正如本内特所说:“许多人可以阅读同一本书,并得到相同的讯息。但在试图告诉别人你做的梦时,你对梦的记忆就变了。到最后,你会忘记那个梦,而只记得你对梦的描述。”反过来,量子擦除是一种真正的撤销:“可以说,甚至上帝也会忘掉先前之事。”
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鐘鐘s
2017-07-10 15:15:43 摘录
利用一对相纠缠的粒子,量子隐形传态可以将第三个粒子的量子信息传递任意远的距离。首先,生成一对相纠缠的粒子,并将其分别交给爱丽丝和鲍勃。爱丽丝虽然无法直接测量这第三个粒子,但她能测量出它与自己的粒子的某些关系。测量后,这两个量子比特便会被破坏。然后她将得到的经典比特信息通过经典信道传递给鲍勃,这个过程必定不会超过光速。而借助量子纠缠效应和收到的经典比特信息,鲍勃就可以还原出第三个粒子的量子信息。本内特及其同事写道:“量子隐形传态的净结果相当平淡:[量子对象]在爱丽丝手中消失,过了相应一段时间后,重新出现在鲍勃手中。这里唯一值得称道的是,在这个过程中,信息被清晰地分成了经典的和非经典的两部分。”
此后,研究者很快就想象出了许多可能的应用,比如将易失的信息传入安全的存储或内存中去。无论它是否能传送匈牙利红烩牛肉,量子隐形传态无疑都激动人心,因为它为可望而不可即的量子计算之梦开启了全新的可能性。
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鐘鐘s
2017-07-10 10:38:52 摘录
扔掉现有的量子理论公理,哪怕它们既精致又数学化,转而去研究更深层的物理学原理。“这些原理应当是清晰明确、令人信服且激动人心的。”但这样的物理学原理在哪里才能找到?富克斯自己给出了答
案:在量子信息论中。
“理由很简单,并且我认为也很充分。”他指出,
“量子力学从来就是围绕着信息展开的,只不过物理学界已经忘记了这一点罢了。”
但还是有人没忘记,或者说又重新发现了这一点,
其中之一就是约翰·阿奇博尔德·惠勒,核裂变的先
驱、玻尔的学生、费曼的老师、黑洞的命名者、20世纪物理学最后一位健在的巨人。惠勒多有格言警句传世,“黑洞无毛”就是他的名言之一。这指的是,从黑洞外部能够观察到的只有黑洞的质量、电荷和自旋,其他信息(“毛”)都观察不到。他写道:“黑洞给我们的启示是,空间可以像纸那样压缩成一个无穷小的点,时间可以像被扑灭的火焰那样消亡,而我们视为‘神圣’不可侵犯的物理定律则被证明并非如此。”1989年,惠勒提出了他最后一个流行语:万物源自比特。这是种极端的观点,完全不唯物:信息第一性,物质第二性。
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鐘鐘s
2017-07-10 10:20:21 摘录
能量越多,比特翻转得越快。土、气、火、水,归根究底,都是由能量构成,但其不同形态却由信息决定。无论做任何事都需要能量,而要明确说明做了什么也需要信息。
——塞思·劳埃德(2006)
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第1章会说话的鼓(似是而非的编码)
第2章持久的文字(心智中并无词典)
第3章两本词典(我们文字的不确定性以及我们拼写的随意性)
第4章将思想的力量注入齿轮机械(喔,欣喜若狂的算术家啊!)
第5章地球的神经系统(就那么几根破电线,我们能指望它什么呢?)
第6章新电线,新逻辑(没有别的什么东西比它更严密地为未知所包裹)
第7章信息论(我想要的不过只是一颗寻常的大脑)
第8章信息转向(形成心智的基本要素)
第9章熵及其妖(你无法通过搅拌将果酱和布丁区分开来)
第10章生命的编码(关于生物体的完整描述都已写在了卵里)
第11章跃入模因池(它其实就是寄生在了我的大脑里)
第12章认识随机性(僭越之罪)
第13章信息是物理的(万物源自比特)
第14章洪流过后(一本宏大的巴别相册)
第15章每天都有新消息(或者诸如此类)
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第11章跃入模因池(它其实就是寄生在了我的大脑里)
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第4章将思想的力量注入齿轮机械(喔,欣喜若狂的算术家啊!)
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2009年,在一次会议讨论中,希伯来大学的多里特·阿哈龙诺夫指出:“量子计算机,从根本上说,是一场革命。这场革命爆发的标志就是肖尔算法。但革命之所以出现的原因,除去量子计算机预示的令人振奋的实用前景外,还在于它们重新定义了什么样的问题是容易的,什么样的问题是困难的。
但赋予量子计算机威力的特质,也让它们变得极其难以操控。如果想从一个量子系统中获取信息,我们就需要观察该系统,但观察也就意味着会干扰到该系统的量子魔力。在众多量子比特并行处理其呈指数增长的操作时,我们是不能看的;而一旦试图去测量其错综复杂的概率,它们就会退化成经典比特。量子信息是脆弱的。欲知计算结果如何,只有等到量子操作结束。
量子信息如幻似梦——它们稍纵即逝,永远不会像白纸黑字那样稳定地存在。正如本内特所说:“许多人可以阅读同一本书,并得到相同的讯息。但在试图告诉别人你做的梦时,你对梦的记忆就变了。到最后,你会忘记那个梦,而只记得你对梦的描述。”反过来,量子擦除是一种真正的撤销:“可以说,甚至上帝也会忘掉先前之事。”
此后,研究者很快就想象出了许多可能的应用,比如将易失的信息传入安全的存储或内存中去。无论它是否能传送匈牙利红烩牛肉,量子隐形传态无疑都激动人心,因为它为可望而不可即的量子计算之梦开启了全新的可能性。
案:在量子信息论中。
“理由很简单,并且我认为也很充分。”他指出,
“量子力学从来就是围绕着信息展开的,只不过物理学界已经忘记了这一点罢了。”
但还是有人没忘记,或者说又重新发现了这一点,
其中之一就是约翰·阿奇博尔德·惠勒,核裂变的先
驱、玻尔的学生、费曼的老师、黑洞的命名者、20世纪物理学最后一位健在的巨人。惠勒多有格言警句传世,“黑洞无毛”就是他的名言之一。这指的是,从黑洞外部能够观察到的只有黑洞的质量、电荷和自旋,其他信息(“毛”)都观察不到。他写道:“黑洞给我们的启示是,空间可以像纸那样压缩成一个无穷小的点,时间可以像被扑灭的火焰那样消亡,而我们视为‘神圣’不可侵犯的物理定律则被证明并非如此。”1989年,惠勒提出了他最后一个流行语:万物源自比特。这是种极端的观点,完全不唯物:信息第一性,物质第二性。
——塞思·劳埃德(2006)