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第19章 从香农的信息论到万维网

作为当代信息技术的重要组成部分,网络传播与通信业之间存在着重要的互动关系,这种互动关系在两者发展均居领先地位的美国尤为明显。一方面,在相当程度上,近年来通信业的震荡和变化受到网络传播需求的刺激;另一方面,通信业的发展不断地为网络传播奠定基础和开启道路。推动这一过程的主要动力不仅仅是技术力量,社会的政治、经济和文化等方面的因素也发挥着重要的制衡作用。

本章将立足于传播学的角度,来思考网络传播与通信业之间互动关系的文化和意识形态的意义。作为信息论的创始人,克劳德·香农在研究电话、电报等电子渠道的信息传播过程中,怎样富有意义地开启了一条从比特通向计算机网络的道路?相对于网络传播,通信业发展史上的一些重大事件的深刻内涵是什么?网络传播与通信业之间相互重合、又相对独立的特征怎样影响它们的互动关系?特别是发生于20世纪90年代的通信业的“阵痛”如何受制于网络等领域的发展,经历了从被动到主动的过程、并日益显示出广泛的社会文化意义?各国通信业的政策对于网络发展规模、速度的影响的基本意义是什么?等等,将是本章重点讨论的问题。

第二次世界大战期间,美国的参战带来了联邦政府军事开支的剧增。战后,在冷战的背景之下,国防部仍然是电子、航天等高科技的重要研究的发展中心。美国联邦政府向各地区投入的巨额资金促进了区域经济的发展,相当时期内,东北部的大学和科研机构是这种投入的直接受惠者,许许多多的高技术企业在数额巨大的军事订单的刺激之下,获得了惊人的发展速度。一大批与信息技术密切关联的理论和思想也得到了空前的拓展和丰富,诸如控制论、系统论和信息论,与它们相关的人工智能理论、远程传输理论,以及传播学中的建立模式的尝试、寻求传播科学之可能性的努力,等等。从早期渊源来说,在这些理论和思想中,特别能够揭示网络传播与通信业互动关系的是由克劳德·香农(Claude E。Shannon)奠基的信息论。

香农曾经在麻省理工学院获得电子工程硕士学位和数学博士学位,1941年到1956年被任命为位于纽约城的贝尔实验室的研究数学家,中年以后,任麻省理工学院数学教授。大战期间,贝尔实验室因为在电子学方面的主导地位而被卷入战事之中。它承担了美国军方大量的研究项目,范围从雷达、声呐、火箭炮、轰炸瞄准器、高射炮火力控制系统和声响鱼雷,到与无线电、电传打字电报机和电话系统中的信息保密有关的密码工作。正是在这里,香农通过密码学的战时研究,对信息论产生了兴趣。“密码问题适合于信息论,因为军事讯息被编成密码,这在理论上就等于是将欺骗性的噪音加到原初的讯息上。通过在接受方一端使用恰当的设备,伪装起来的讯息就可以凭借消除噪音而得到破译(也就是说,如果某人理解在这个过程的编码端上噪音是如何被产生出来的话)。香农在贝尔实验室进行的密码学是他正在形成的信息论的一次特殊运用。”在基本要点方面,密码学将口头的或书写的讯息变成一种代码形式,它支持正方秘密传播的有效性,同时阻止、破坏、破译反方的有效传播。

贝尔实验室是美国电话系统的研制中心,它关注传播系统,特别是电话系统的越来越广泛的信道能力。第二次世界大战期间,它为美国进行了大约2000项研究项目,当时的大部分工程技术人员都承担了军事项目,而“香农的最初目标十分简单:改进受电子干扰或噪音影响的电报、或电话线上的信息传递。他断定,最好的解决办法不是改进传递线路,而是更加有效地包扎信息。”1948年,他在《贝尔系统技术杂志》上发表了两篇文章,提出了一系列以数学形式表达的定理,涉及到讯息从一个地方向另一个地方的传递,也阐述了传播所涉及的主要因素:信源、讯息、发射器、信号、噪音、接受器和信宿,等等。这篇文章和他后来的《传播的数学理论》(或《通信的数学原理》,1949年,与W。韦弗合作),在整体上奠定了信息论的基础,香农本人在当时将之称为“传播的数学理论”。

香农的最基本的贡献是提出并论述了信息概念。“信息”一词具有相当大的模糊性,但它能够离开陈述的语句意义,而成为通信交换的组成要素,与香农的工作密不可分。他在《贝尔系统技术杂志》的文章和《传播的数学理论》的著作中都涉及了这个概念,对当代的科学家和技术人员革命性地使用“信息”的方式产生了直接的影响。

在很长时间内,“信息”一词通常指的是某个具体的陈述,往往就是事实或事件发生的记录。香农为这个词赋予了一种特定的含义,使它和通常的用法分离开来,与通信传输发生了直接的联系。许多传播学及相关社会学科的学者从学科发展的角度,习惯于将香农1949年的著作称为《传播的数学理论》,而对其他的领域、尤其是工程技术领域来说,“A Mathematical Theory of Communication”就被称为《通信的数学原理》或《通讯的数学原理》,从“Communication”的“传播”、“传递”、“交流”等含义过渡到了“通信”、“通讯”等含义。这两种表述各有其适合与适用的背景,“大多数人总以为信息是指发生在谈话过程中谈话者和受话者之间的交流,而出身于贝尔实验室的申(香)农则对连接双方的电话线中会发生什么变化更感兴趣。”在网络研制过程中,计算机和通信领域的技术人员沿着香农的轨迹,首先探索的就是计算机在电话上能够相互交谈的途径和方法。

香农对于信息的本质,有一个著名的定义,即它表示的是不确定性的减少。当代美国学者E。M。罗杰斯这样阐述香农的信息概念:“‘信息’被定义为一种有别于物质-能源的东西,在需要做出决策的时候,有一个选择存在于一批选择之中,在这样的情况之下,信息影响不确定性。因此,信息是不确定的减少。香农的信息概念建立在19世纪奥地利物理学家玻尔茨提出的熵的等式的基础上,后者是热力学第二定律的一个组成部分。”在这方面,一个经常被引用的例子是天气预报和计算机的类比。正如天气预报不纯然是对未来事实的揭示,而是一种能够减少不确定性的预测一样,一个计算机的天气预测模型也不是确定性的因果关系的集合,而是根据以往的不十分精确的理论和测量结果进行推断,并进而改变人类决策的某些目标性的事实,或者改变人类决策的某些概念性的模型。

香农用来测度信息的单位是比特,这也是作为二进制的信息量的基本单位的第一次出现。比特的一个重要优势是能够运用于范围极其广泛的物质和能量:纸上的墨水,通过铜线的电冲,穿越空气的无线电电波,等等。通过这样一个纯计量单位,所有通讯技术的传输能力都可以量化了。“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。”比特非常适合于计算机和其他以计算机为基础的信息技术,因为计算机本质上是由成千上万的开-关装置组成,它们可以同时进行巨大数量的计算,而比特就是机器读取信息的最小元素。在香农之后,人们极大地扩展了二进制的语汇,使之超越了物质和能量,并且包含了大量数字、数据以外的东西。越来越多的信息,诸如声音和影像,都被简化为1和0,都被数字化了。到了20世纪90年代中期,尼古拉斯·尼葛洛庞帝的名言“比特就是比特”,已经蕴涵了这样的意思:所有字词、影像和声音都可以被缩减为计算机比特,它们可以在任何一种数字传播系统内共存并混合,彼此之间只有数量的区别,没有性质的区别。

美国麻省理工学院计算机科学实验室是今天万维网的大本营,其主任迈克尔·德图佐斯在谈到因特网的发展过程时说,40年前,“我是家乡雅典的美国信息服务图书馆中的一个少年,我忽然想起设计一种电动鼠,它能在任何迷宫中寻路。我的心思全给这个小机器迷住了。我知道,在麻省理工学院设计机器鼠是我毕生努力的事业。我并不知道,该机器的设计者就是后来成为我同事的大名鼎鼎的克劳德·香农。他是‘信息论’的先驱,使比特这个词家喻户晓。我也不可能知晓,这个小小的自动机竟是一条长长技术链上的许多关键进展之一,这条链通向计算机,并最终抵达‘万维网’。”信息技术的许多研究者都对克劳德·香农怀有这样的感激之情,他们的工作相当程度上正是建立在香农的基本思想和概念的基础上的。

除了信息概念本身和作为其测度单位的比特以外,从香农工作中衍生出来的传播(通信)模式,也有助于人们以一种新的方式看待信息传播系统。第二次世界大战以后,以信息传播现象及其规律为对象的传播学越来越受重视,这方面的一个突出表现是以建立模式的方法,就传播科学的可能性问题进行讨论。可以说,关于传播模式的卓有成效的研究主要发生于20世纪40~70年代,它最初由政治学家拉斯韦尔的“五个问题”的模式所引发,以后的模式通过数学的、心理学的、语言学的、控制论的以及社会学的方法,对之不断进行修正和补充。其中,数学的传播模式就是香农的杰作,它第一次从技术的角度来论述传播行为和传播理论,表明传播不是一个偶然的过程,而是涉及到信息、编码、解码、再编码、冗余度、噪音等概念。

香农的传播模式的关键部分在于:“‘信源’在一系列可能的讯息中选择一个称心的‘讯息’……‘发射器’将这个‘讯息’改变成‘信号’,后者实际上是通过‘传播信道’被从发射器送到‘接受器’……‘接受器’是一种相反的发射器,将被发射的信号重新变成一个讯息,并将这个讯息传递到信宿……在被发射的过程中,不幸的特征是:某些东西被加到了信号上面,它们在信源的意图之外……被发射的信号中的所有这些变化就被称为‘噪音’。”可以说,香农的模式最早以技术的语言表达了传播过程所包含的主要因素。

与香农的模式相比,后来的有关论述特别集中在两个问题上。首先是传播过程中的反馈因素的作用。反馈的出现,目的在于采用更有效地适应接受者的传播方式,从而使传播意图能够得到比较理想的贯彻。其次是对于传播过程的非直线形的性质的认识。围绕这个问题,先后有奥斯古德和施拉姆的循环模式,丹斯的螺旋形模式,以及格伯纳的传播总模式——它的特点在于:可以根据不同的传播情况而采取不同的形式,等等。在香农之后,出现了各式各样的传播模式,某种程度上,它们都是以修正和补充香农的模式为自己的出发点。尽管如此,香农的传播模式始终占据着独一无二的地位,如同约翰逊和克赖尔在1961年所说:“今天,在所有促使人们普遍对模式发生兴趣的贡献之中,要数香农的贡献最为重要。就传播研究的技术方面来讲,后来在这方面所作的许多努力,都是由香农的数学公式激起的。”

香农的传播模式的简单性主要被归因于其直线性和缺少反馈因素。但实际上,就香农以数学家的身份在当时所承担的使命来说,他的传播模式的现有形式有其存在的充分理由。与后来的传播学者主要重视传播效果的做法不同的是,香农特别重视的是传播渠道,也就是信道能力。他当时就任于贝尔电话实验室,其模式和思想主要限于工程和技术传播,大致是包括通过诸如电话、电报和无线电广播等电子信道的传播。他所涉及的是这样一些问题:哪一种传播渠道能够运载最大数量的信号?从发射器到接收器的途中,所产生的噪音会对信号的传递造成怎样的破坏?“有效的传输包括以不会超过波道容量的最高速度进行编码。它还表示在使用代码时有足够的冗余以校正波道中出现的噪音。如果冗余过量,传输效果就很差,如果太少,传输就不准确。”

香农本人曾经谨慎地限定他的信息论的运用:“传播的基本问题是:在一端或是准确地,或是大致地再造与另一端相关的讯息。这些讯息通常有意义;就是说,它们关涉到某些具有一定的物理的或概念的实体系统,或被按照这些系统加以纠正。传播的这些符号学的方面与工程学问题无关。”他比较严格地将技术传播与人类传播区分开来,认为他的模式限于工程传播或技术传播,主要是指通过诸如电话、电报和无线电广播等电子信道的传播。作为一个具有强烈数学倾向的研究者,香农在他的工程技术传播中不考虑人的意义和主观解释的问题,并坚持认为后者是一种软性数据,不能被还原为准确的数学公式。他的合作者韦弗(1949.27)提供了香农模式的有限性的例子:“一个工程传播理论就像一个收到你的电报的、非常循规蹈矩、举止谨慎的姑娘,她对意义一点儿也不注意,不管它是令人悲哀的,或是令人高兴的,还是令人尴尬的。”这里,我们看到信息在香农那里的特殊使用方式,它与信息的其他多重含义不能混为一谈,尤其是不能与情感、态度和意义等等混为一谈。

考察信息时代发展历史的学者和人文科学者对于香农的态度往往是两重的:一方面肯定了他的思想对于当代通信业发展的革命性作用,另一方面也看到由于将工程传播和人类传播截然分开,或者说将人类传播的意义要素限定在他的概念之外,所以香农陷入了矛盾之中,这也是他后来不时受到——尤其是来自社会科学、人文科学的——批评的一个原因。“人们可以看到这种通讯传输的计算对于电子工程师处理电话或空间卫星的电路讯号问题并使处理方法尽可能的简明多么有用。但从一开始,申(香)农就陷入了由于他的‘信息’的限制使用和这个词的传统的词义所产生的可以理解的混乱之中。”不管怎么说,香农的信息论在工程技术方面的影响都非同小可。自1948年以来,一大批电子工程师和技术人员致力于重要的推进工作,使之成为过去几十年进步最快的理论。信息论已经被广泛运用于高科技之中,运用于信息时代和知识经济之中,并因此在新的意义上对当代社会的思想文化领域产生了无可替代的作用。

香农重视信道能力,尤其是重视连接谈话双方的电话线中所发生的变化。从他的思想中直接孕育出了两个技术进步,即:计算机微型化和长途通讯的扩展,它们是通过晶体管、集成电路、通信卫星、电话性质的改变等诸多阶段所达到的,彼此之间有着连动和促进关系,经历了长期的酝酿、准备过程,也受制于信息论在物理学、生物学和社会科学中的普遍运用,受制于社会政治、经济与文化因素的制约。借助于香农的研究,“计算机找到了进入迅速发展的通讯网络的方法,于是,计算机的能力不再局限于局部和定点的使用。这使得计算机可以与千里之外的另一台机器通讯;实际上,随着空间卫星的发展,计算机可以与世界各地保持联系。在计算机的体积缩小到桌面大小的同时,它就有了全新的、无形的电子‘能力’,使以往所有的技术都相形见绌。”

计算机微型化,是网络传播崛起的一个重要前提和阶段;而没有通信业的改革与革命,计算机就像是一个个的智慧孤岛,就无法发挥内在的巨大潜力,相互之间也不能进行有意义的交流。

进入90年代以后,技术的发展已经允许最为普通的计算机并入连接全球的信息网络,而这一网络本身的互动性和开放性又包含着超越简单传播模式的本质要点:信息传播不再局限于实验室里的某一个传播领域,也不再是从信源到信宿的单向的、线型的过程。当然,不可否认的是,随着网络传播范围的日益扩大,香农的矛盾和问题也以新的形式延续下来,而其核心仍然是技术传播和人类传播的关系。对于网络传播研究来说,信息概念的整合能力、信息的测度单位(比特)的社会文化意义、以技术为中介的人际传播、电话等信息传播渠道的能力等问题,正在引起关注。

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