香农:传播技术编年史的里程碑
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在传播思想史的研究中,杜威作为芝加哥学派的主要代表人之一,因其所持有的“多元传播观”而尤为引人注目。其中,当他直接投身现代新闻传播领域、即创办《思想新闻》时,“传播”一词被特别地赋予了信息之传递与交换的功能。而在其他场合,“传播”更多地具有社会交往、共享、参与以及激发意义等内涵。
但即便在谈论传播手段的工具作用时,杜威的“信息传递”也不完全指的是一般意义上的信息传递与信息交换,而是有着特定的倾向――它在许多场合下,是所谓“思想信息”,是杜威哲学思想的体现,富有政治意图和价值判断。杜威的哲学侧重信息和外部世界在思想上的统一。
那么,大致是从什么时候开始,“传播”不再像在杜威或芝加哥学派的成员那里如此具有广泛的社会人文含义,而开始倾向于一般的、中性的信息传递和信息交换了呢?或者说,主要借助于怎样的科学力量,“传播”逐渐地成为信息之“传递”与“传送”、尤其成为与通信活动联系特别密切的信息实践活动了呢?
当代媒介理论家尼尔・波斯曼认为:“一切现代事物的许多特征都可以追溯到千百年之前,同理,信息泛滥的源头也可以回溯千百年。有人说计算机技术开创了信息时代……(但)早在16世纪初,印刷机就开创了信息时代。”①这个观点,道出了人类思想之久远流淌的含义,但它主要立足的事实基础是:印刷机的出现使得信息标准化了,而且可以复制,因此不仅是神学典籍,而且法律、政治、农业、冶金、植物学等书籍里的信息都不再是普通人无法企及的了。
同样,电报的出现可以说是引起了更大的革命。它使以闪电式的传播路线为特征的“现代通讯”得以诞生;现代意义上物的传播、交通运输、信息的传播、思想的传播之间的关联和区别开始引起人们的注意。
但是这些都还不足以回应我们的上述问题。在更特定的意义上,“传播”侧重于信息交换,“信息”成为一个能够将许多强大的社会力量收归于旗下的共同话语,传播研究中的一些影响至今的基本范式的形成,等等,实际上在若干方面都更直接地受到克劳德・香农(Claude E.Shannon)和他的信息论的影响。
一
自上世纪四五十年代以来,人类在认识自然、探索世界方面取得了巨大的成就,也几乎在所有领域开始直面自身的创造成果――现代科学技术。其中,最初旨在为电子工程师提供有力工具的信息论,很快从一切科学技术中凸显出来,在对社会的各个领域产生无可估量的影响的同时,也与现代传播学媒介技术思想结下了不解之缘。如同南加利福尼亚大学的电子工程师S.W.戈龙布(S.M.Golomb)所认为的那样,香农信息论的重要性无论怎样都不可能被夸大,“这就像是有关字母的发明者对于文学有多么大作用的说法一样”;而香农曾经工作过的贝尔实验室的执行主任R.W.勒基(Lucky)则评价说:“在技术思想编年史上,我还不知道有什么更伟大的天才作品。”②
19世纪40年代初,香农在麻省理工学院获得电子工程硕士学位和数学博士学位;1941-1956年被任命为位于纽约城的贝尔实验室的研究数学家;第二次世界大战之后,他重返麻省理工学院,担任数学教授,直至20世纪60年代退休。
如果将第二次世界大战之前的“信息”称之为“往日的信息”的话,那么其重要性和广泛性与后来的“信息”远远不在同一个层面上。在最基本的意义上,那时信息还未进入到“技术”的视野之中,它并没有引起过多的关注,在知识谱系之中,地位还微不足道。当时的“信息”更多的是各种不相干的事实的混合和堆砌,与传播媒介的关系时而琐碎,时而古怪,或是常常出现在与“游戏”相关的节目之中;就表达而言,人们使用日常词汇便足可以谈论“信息”,而无需抽象的数学公式和专业的技术语言。
印刷媒介和广播等现代传播形态在各自的早期阶段、乃至“黄金时代”,使信息摆脱种种相互关联的制约条件,脱离特定语境,并伴之以迅速的流动性。即便如此,那个阶段的“信息”,不仅还没有成为单独的研究对象,而且无论在种类的新颖程度、出现的频率上,还是在数量和流动速度上,都与后来的信息革命所带来的若干结果无法相提并论。
以科学语言将“信息”与技术连在一起,并使之在相当大的意义上成为“现代技术”大家族的重要成员――这一过程的重要契机是第二次世界大战。信息技术的产生延续了电报等电子媒介的“发家”路径――首先是为了满足军事的需求,随即,它顺理成章地成为战争机器不可或缺的构成因素。借助于这股强大的力量,关于“传播”本身的许多问题得到了研究,其社会意义也逐渐溢出了单纯的军事目标。
贝尔实验室是通讯领域技术革新的重镇,第二次世界大战时期所从事的大量保密系统的工作,进一步为其“国家实验室”的显赫地位夯实了基础。这一实验室承担着来自军方的诸多研究项目,范围从雷达、声纳、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。其中的高射炮火力控制问题直接引发了第一台计算机的研制,并确定了战后美国五角大楼的主要方略,即:进一步明确了将计算机科学服务于军事领域的特定目标,大量资金因此得以源源不断地注入进来。
二
在弹道学、射击学之外(但与之不无关联),作为美国电话系统的研制中心,贝尔实验室的另一比较集中的方向是关注传播系统、尤其是电话系统越来越广泛的信道能力。这与香农打算将数学研究成果运用到电话转播线路中去的想法不谋而合,也为信息论的产生提供了一个恰当而又适时的温床。
香农在以往研究的基础上,结合密码学的战时目标,发现了密码学与信息论的密切联系――这种联系的简单表述是:其中一种情况是试图将信息隐蔽起来,而另一种情况则试图将之有效地传递出去。“隐蔽”是为了不让反方获得正方的信息,有效传播则包括克服传播过程中的各种干扰,使正方的传者和受者面对的信息尽量一致。密码学的最终目的既是为了使信息得到安全的传播,也是为了准确地获取信息。它以代码的形式改变口头的、或书写的讯息,支持正方秘密传播的有效性,同时阻止、破坏和破译反方的传播,使之失效和无效。“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的噪音加到原初的讯息上。通过接受方一端使用恰当的设备,伪装起来的讯息就可凭借消除噪音而得到破译。”③这里的通信(传播)技术问题包括:理解传递过程中编码端上的噪音是如何产生的、怎样为了战争的目的而研制不可被敌方破译的密码系统、冗余度以及冗余度的降低、防止不确定性和噪音的干扰,等等。
信息论也是香农多年学术旨趣的结果。他在研究生学习期间,成为著名数学家、麻省理工学院工程系主任V.布什(Bush)的助手。在布什的建议和指导下,香农研究电子线路依据数学定理进行设计的问题。其硕士论文《转播和转换线路的符号分析》曾深刻地影响了电话系统和其他电子线路的设计领域,它“不仅有助于使电路设计从艺术变为科学,而且,它的基本设想――即:信息可以像任何其他数量(的东西)一样得到对待――对第一代计算机先驱们产生了深远的影响。”④上世纪40年代初,作为博士后,他在普林斯顿大学高级研究所师从另一位著名数学家H.W.韦尔(Herman W. Weyl)继续学习数学。这个研究所是享誉世界的思想库,香农在韦尔的允诺下,将原本作为“遗传学中的数学研究”的正式目的搁置起来,集中精力研究信息论。事实上,从上世纪30年代末至40年代中这段时间中,香农在麻省理工学院、普林斯顿大学和贝尔实验室的主要工作,都是围绕着信息论而展开的。
三
一大批科学技术研究成果为香农的信息论建立了基础,仅从传播技术思想的角度来说,就包括奥地利物理学家L.玻尔茨曼(Boltzmann)的熵的等式、RV.哈特利(Hartly)的信息传递理论、H.尼奎斯特(Nyquist)通信线路带宽研究、英国农业统计学家RA.费希尔(Fisher)的信息测度方法、JW.特基(Tukey)对于“比特”一词的有限使用,等等。此外,维纳的控制论也与信息论有着相互影响、相互渗透的关系,“控制论的科学基础与其起源于现代技术领域有着密切的关系。技术科学、物理学、特别是现代数学,构成了控制论可能发展的基础。对于控制论的发展特别重要的是数学概率,信息论,通讯理论,‘控制工程’和‘通讯工程’。” ⑤在最基本的方面,控制论已经认识到信息传播是一个统计的问题,维纳在《人有人的用处》等著作中,讨论了反馈、信息、信息与熵之间的关系,也重视对于“通讯”概念的特定使用。在信息论的问题上,按照传播学者伯洛(Bello)1953年的比较⑥,维纳和香农的各自特点是:维纳的贡献在于发现了(信息论)新大陆,掌握了它的各个方面;香农的贡献则在于详细地绘制了这个新大陆,并描绘了某些突破性的尖端问题。
控制论通常被认为是第二次世界大战之后的科学成果,但其种子同样也是孕育和发芽于战争的土壤之中。“1940年,一位英国科学家WR.阿什比(Ashby)发表的一篇论文在许多方面预示了”控制论,它“阐述了控制论的基本思想”,“至1940年年底,斯蒂比兹(Stibitz)已经成功地展示了远程计算,而阿坦纳索夫(Atanasoff)已经开始了与J.莫查利(Mauchly)的谈话――这一谈话将有助于形成ENIAC(电子数字积分计算机),后者也是今日计算机在战后的最早先行者。”⑦
作为一名承担着军事项目研究的工程技术人员,香农在贝尔实验室的最初目标简单而明确:使电报和电话线路上的信息传递受到电子干扰或噪音影响的情况,能够得到改进。他大胆地设想:最好的解决办法不仅仅在于改进传递线路,而且在于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,也从工程技术的角度阐述了传播过程所包含的基本概念和要素:信源、信道、讯息、发射器、信号、噪音、接受器和信宿,等等,其中一篇文章名为《传播的数学原理》。一年以后,这篇文章的题目成为香农与他人合作著作(1949年与W・韦弗合作)的书名。它们在整体上构筑了信息论的基本内容。⑧
四
这里,我们无意讨论香农工作的数学方面,而主要是从传播学角度,侧重于探讨香农在传播技术思想和理论发展中的独特地位。就传播技术思想的发展而言,香农的关键性作用始于对“信息”概念的阐述和改变。“信息”一词具有相当大的模糊性,但它能够离开一般陈述的语句意义,而成为通信交换的重要对象,可以说是香农信息论的功劳。香农在《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,他所开拓的方向,对当代社会革命性地使用“信息”的方式产生了直接的影响。
长期以来,“信息”一词通常指的是某个具体的陈述,或者常常就是事实或事件发生的记录。香农为这个语词赋予了一种特定的含义,使它和通常的用法分离开来,并与通信传输、“信号”发生了直接的联系。传播学及相关社会学科的学者通常从学科发展的角度,习惯于将香农上世纪40年代末的科研成果称为《传播的数学理论》;而对于其他的领域、尤其是工程技术领域来说,《传播的数学原理》的英文原文‘A Mathematical Theory of Communication’或被译为《通信的数学原理》,或《通讯的数学原理》。⑨这一方面说明了“传播”一词具有多重性,另一方面显示其多重性恰恰在某种程度上反映了特定的历史时期的特定要求。而在“传播”这一语词的诸多含义中,现代社会“通信技术”的介入将使得一种使用方式越来越具有主流地位。
许多人常常认为,信息是指谈话过程中的谈话者和受话者之间的交流,而香农则对连接双方电话线路中的变化问题更感兴趣,他也因此能够将“信息”概念纳入到通讯领域的“传递”过程,并使得“传播”的各种各样的含义有可能趋向于、统合于一条重要的发展路径。
信息论,无论从字面、还是内涵上,都是关于信息传输的科学。香农以“不确定性的减少”来为“信息”一词下定义,并因此引入了或然性、偶然性和选择性。在他那里,“信息”被定义为一种与物质和能源有区别的东西。当人们需要做出决策的时候,有一个选择存在于一批选择之中,就此而言,信息影响不确定性。也因此可以说,信息是不确定的减少。
香农用“比特”来测度信息,后者也是作为二进制的信息量之基本单位的较早出现。通过这样一个纯计量的单位,所有通讯技术的传输能力都可以被予以量化。“比特是一种存在(bing)的状态。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。”⑩比特的一个重要优势是适用范围极其广泛:纸上的墨水,通过铜线的电冲,穿越空气的无线电电波,数据、图像、声音,等等。它没有颜色,没有尺寸或重量,能够以光的速度进行传播,而在每一种相关情况之下,传播过程中的信息都可以在量的方面被还原于它。多年以后,当传递过程中的信息远远超出萌芽于香农时代的数字计算范围之外、而与声音和影像发生紧密联系时,麻省理工学院的另一位教授尼葛洛庞帝(Negroponte)将“比特”与“带宽”的计算关系表述为:“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(bindwidth),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必须仔细地于呈现某一特定数据(声音、音乐、影像)所需要的比特数量相匹配。”
信息论产生之后,既被用于计算机科学,用于物理学、分子生物学和生物技术,也被用于人类科学,心理学以及语言学。就传播媒介技术思想的主题而言,信息论在其电子工程技术的应用范围内,为计算机的迅速发明与发展做出了独特的贡献,如上世纪五六十年代,在信息概念数学精确性的引导下,晶体管和集成电路超越了初级真空管,高度集成化的器件又导致了计算机体积的缩小,并进而极大地加快了计算机的运算速度。此后,“依然借助于申(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,计算机的能力不再限于局部的定点的使用。这使得计算机可以与千里之外的另一台机器通讯……。”再以后,计算机小型化和通信领域的发展,则使得最普通的个人计算机都有可能并入连接全球的信息网络。
注释
①[美] 尼尔.波斯曼:《技术垄断:文化向技术的投降》,北京大学出版社,2007年,第36页
②参见[美]E.M.罗杰斯:《传播学史:一种传记式的方法》,上海译文出版社,2005年,第384页
③[美]E.M.罗杰斯:《传播学:一种传记式的方法》,上海译文出版社,2005年,第379-380页
④James R. Beniger: The Control Revolution: Technological and Economic Origins of the Information Society, Harvard University Press,1986,p.406
⑤[荷兰] E.舒尔曼:《科技文明与人类未来》,东方出版社,1995年,第153页
⑥[美]E.M.罗杰斯:《传播学史:一种传记式的方法》,上海译文出版社,2005年,第382页
⑦ James R. Beniger: The Control Revolution: Technological and Economic Origins of the Information Society, Harvard University Press,1986,p.407
⑧C.E.Shannon:A Mathematical Theory of Communication,Reprinted with Corrections from The Bell System Technicical Journal,Vol.27,pp.379-423,623-6
56,July,October,1948
⑨殷晓蓉:《网络传播文化:历史与未来》,清华大学出版社,2005年,第105页
⑩[美]尼葛洛庞帝:《数字化生存》,海南出版社,1996年,第24页
(作者系复旦大学新闻学院博士生导师)