讓人類通信史跳出藩籬

張文靜

1944年，一位鼎鼎大名的物理學(xué)家出版了一本生物科普書。這位物理學(xué)家就是薛定諤，而這本書就叫做《生命是什么》。在書中，薛定諤用熱力學(xué)和量子力學(xué)理論重新闡釋了若干生命現(xiàn)象，并提出了許多在當(dāng)時(shí)看來“毫無根據(jù)”的大膽猜想。

然而，正是這本“不務(wù)正業(yè)”的跨界之作，后來成為了20世紀(jì)最有影響力的科學(xué)經(jīng)典之一，它激勵(lì)了威爾金斯、克里克、沃森等青年物理學(xué)家“跳槽”到生物學(xué)領(lǐng)域，為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和分子生物學(xué)的建立奠定了概念上的基石。

北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授楊義先和鈕心忻的新書《通信簡史：從遺傳編碼到量子信息》（以下簡稱《通信簡史》）即以《生命是什么》為榜樣。與后者將物理學(xué)引入生物學(xué)不同，《通信簡史》是將生物學(xué)引入現(xiàn)代通信理論與技術(shù)之中，以獨(dú)特的視角回溯通信源起的歷史、展望通信發(fā)展的未來。

1 “腦洞大開”的通信史

說起通信，現(xiàn)代人幾乎無人不知、無人不曉，畢竟這個(gè)時(shí)代，誰能離得開手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)呢？無論是計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)，還是大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能，它們的核心都是通信，更準(zhǔn)確地說，是電子通信。那么在電子通信產(chǎn)生之前，世界上有沒有通信呢？當(dāng)然有，絕大多數(shù)通信史籍是從3000多年前的烽火傳情開始講起的。再往前呢，通信是否存在呢？

在楊義先看來，這個(gè)問題的答案是肯定的。他認(rèn)為，當(dāng)38億年前生命開始出現(xiàn)時(shí)，通信也就隨之產(chǎn)生了。比如，生物的生殖過程就是遺傳信息從親代傳給子代的通信過程，DNA便是信息的載體;基因突變就是遺傳通信傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)，而DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)則是一種通信糾錯(cuò)編碼方式;各種物種演化的結(jié)果就是過去38億年以來遺傳信息通信傳輸差錯(cuò)的累積結(jié)果。

再如，生物的生長過程，也是遺傳信息通過細(xì)胞分裂方式從親代細(xì)胞傳給子代細(xì)胞的通信過程。因此，人一生的新陳代謝過程就可以看作是遺傳信息從信源（嬰兒）到信宿（老人）的連續(xù)不斷中繼傳輸?shù)倪^程。癌癥等腫瘤疾病則起因于該通信傳輸過程中出現(xiàn)的“比特”差錯(cuò)，而免疫力則是該中繼傳輸系統(tǒng)的糾錯(cuò)系統(tǒng)。

這樣的視角是否顛覆了你對(duì)通信的傳統(tǒng)認(rèn)知？事實(shí)上，即便是對(duì)通信專家而言，這樣的觀點(diǎn)也是極其新鮮的?！啊锻ㄐ藕喪贰纷屓四X洞大開！誰會(huì)想到日常使用的通信技術(shù)竟然在本質(zhì)上與生物遺傳和生長等都是相通的呢？”重慶郵電大學(xué)副校長王國胤評(píng)價(jià)說。

在《通信簡史》一書中，楊義先用一大半的篇幅來介紹“自然通信”，即過去38億年來生物通信過程的演化，包括遺傳通信、生長通信、感知通信和語言通信;而人們更為熟悉的“人工通信”，包括史前通信、非電通信、電子通信和未來通信，則只占了一小半的篇幅。

“大家對(duì)這種觀點(diǎn)感到新奇，是因?yàn)殚L期以來人們都認(rèn)為，只有人與人之間才構(gòu)成通信，你說、我聽，我寫信、你收信，才叫通信。但這是一種誤解，我們馬上要迎來物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，車與車之間都能通信，那么細(xì)胞與細(xì)胞、基因與基因之間，為什么不能通信呢？”楊義先說，“我認(rèn)為，只要具備通信的三要素——發(fā)信方、收信方和載體，就構(gòu)成了通信。這樣，通信的歷史就追溯到了38億年前，我們的視野一下子打開了。”

2、以全新視角展望未來

為什么要用一種全新的甚至“腦洞大開”的視角去回溯通信的歷史？楊義先說，這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在急需用一種全新的思維去找尋通信發(fā)展的未來。

“在大家看來，當(dāng)下世界各國的通信技術(shù)都發(fā)展得挺紅火，但通信界內(nèi)，無論是學(xué)術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界，卻都產(chǎn)生了一種悲觀的思想，即認(rèn)為香農(nóng)信道容量危機(jī)已經(jīng)逼近，摩爾定律正在失效，也就是說數(shù)字存儲(chǔ)容量的增長速度已經(jīng)達(dá)不到摩爾定律的預(yù)期，通信的發(fā)展很快就要到達(dá)頂峰，通信理論和技術(shù)也沒什么發(fā)展空間了?！睏盍x先說。

“而這本書想告訴大家的是，與長達(dá)38億年的自然通信歷史相比，區(qū)區(qū)數(shù)千年的人工通信和100年的現(xiàn)代通信哪里算得上什么‘登峰造極？通信的‘萬里長征才剛起步?！睏盍x先說。

在楊義先看來，至今為止，人工通信都還停留在非常初級(jí)的階段，即以電流或電波為載體的、從感官到感官的信息通信。但對(duì)人類來說，真正的信源和信宿不是眼、耳、鼻、舌、身等各種感官，而是大腦或意識(shí)。

“因此，人工通信的最高境界應(yīng)該是回歸自然通信，形象地說就是‘意念通信。這聽起來像是科幻或神話小說中會(huì)提到的東西，但實(shí)際上，在人工智能領(lǐng)域，各種‘意念控制的成果已經(jīng)出現(xiàn)了，它們也許可以算是‘意念通信的曙光?！睏盍x先說。

比如，2019年8月，埃隆·馬斯克就通過直播向全世界展示了他的“三只小豬”大腦被植入腦機(jī)接口設(shè)備的新進(jìn)展。在此之前，就有猴子學(xué)會(huì)了如何通過植入猴腦的電極來控制遠(yuǎn)程的仿生肢體，癱瘓的病人也能僅依靠意念就移動(dòng)仿生肢體、操作計(jì)算機(jī)。

3、寫就一本跨界簡史

在學(xué)科領(lǐng)域細(xì)分愈發(fā)極致的當(dāng)下，寫一本這樣的跨界之作并不容易。即便是薛定諤，在寫作《生命是什么》時(shí)，也不免在序言的第一句就“甩鍋”稱：“人們普遍認(rèn)為，科學(xué)家總是在某學(xué)科中掌握了廣博深邃的前沿知識(shí)，因而他們不會(huì)在外行領(lǐng)域中著書立說。這就是所謂的尊貴者責(zé)任大?？墒?，為了《生命是什么》的寫作，我懇請(qǐng)放棄任何尊貴，從而也免去隨之而來的責(zé)任?！?/p>

對(duì)于楊義先來說，能跨界首先源于自己興趣廣泛。他在學(xué)生時(shí)期就對(duì)數(shù)學(xué)情有獨(dú)鐘，后來在信息論、密碼學(xué)和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域取得進(jìn)展，甚至在甲骨文考古方面也有所發(fā)現(xiàn)。這種對(duì)各領(lǐng)域廣泛涉獵的習(xí)慣，為本書的寫作奠定了基礎(chǔ)。

在他看來，或許原本就不存在所謂的“界”，因?yàn)椤皩W(xué)科是人為劃分的，自然界本沒有分科”。“跳出具體的專業(yè)問題，站在宏觀的或者跨領(lǐng)域的角度去思考，往往會(huì)有全新的收獲。”

為了深入研究書中涉及的生物學(xué)知識(shí)，“保證書中內(nèi)容絕無杜撰之嫌”，楊義先將課題申報(bào)、報(bào)獎(jiǎng)等“正業(yè)”暫放一旁，躲到貴州“閉關(guān)”三年多，將浩如煙海的生物學(xué)與通信科學(xué)之間相勾連的部分濃縮進(jìn)了這本“簡史”之中。

為何選擇“簡史”這種形式？在楊義先看來，長期以來，我們的歷史書寫更偏重大而全，希望盡可能把翔實(shí)的史料展現(xiàn)出來，但有時(shí)也不免變成了史料的堆砌與羅列，讓讀者望而卻步。而簡史這種形式，要求作者在一定篇幅內(nèi)講清楚某一個(gè)主題的來龍去脈，往往更能為讀者，尤其是本領(lǐng)域外的讀者所接受。

“同時(shí)，簡史的作者往往會(huì)根據(jù)自己的思考邏輯來梳理和組織相關(guān)史料，從而在展現(xiàn)歷史的同時(shí)，也能體現(xiàn)出自己的思想體系，讓外行不覺深、內(nèi)行不覺淺?！睏盍x先說。