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  劍9Test3雅思閱讀Passage3原文翻譯

  信息理論——偉大的構(gòu)想

  從根本上說，信息理論是一切事物的中心——從DVD播放器、DNA遺傳密碼，到宇宙物理學(xué)。一直以來信息理論對通信科學(xué)的發(fā)展都極為重要，它使數(shù)據(jù)可以電子化傳送，因而也對我們的生活產(chǎn)生了重大影響。

  2002年4月發(fā)生的一件事展現(xiàn)了信息理論的一大應(yīng)用。1977年發(fā)射的太空探測器“旅行者1號”發(fā)回了木星和土星的壯觀照片，然后飛出太陽系開始它的單程旅行，飛往其他恒星執(zhí)行任務(wù)。25年來，“旅行者1 號”始終暴露在寒冷的深空中，它的性能開始逐漸衰退，傳感器和電路已經(jīng)接近崩潰的邊緣。美國宇航 局專家意識到他們必須采取措施，否則就會永遠和“旅行者1號”失去聯(lián)系。為了解決這一問題,他們的方案是給“旅行者1號”發(fā)去信息，指導(dǎo)它用備件更換已經(jīng)出現(xiàn)故障的部件。考慮到“旅行者1號”距離地 球120億公里之遠，這并不是一項簡單的任務(wù)。信息最終通過美國宇航局深空網(wǎng)的無線電天線傳送到了太空深處。該信息雖然以光速傳播，卻還是花了11個小時才到達遠在冥王星軌道之外的目標。然而令人難以置信的是，這顆小小的探測器成功接收到了來自故鄉(xiāng)星球微弱的召喚，并順利地更換了零件。

  這是有史以來最遠距離的修理工作，也是美國宇航局工程師的一大成功。但是，這也突出顯示了(信息)技術(shù)的驚人力量，這些技術(shù)由一年前(注：2001年)剛剛離世的美國通信工程師Claude Shannon研發(fā)。.Claude Shannon于1916年出生于密歇根州的佩托斯基。他少年時便展示出了在數(shù)學(xué)與制作小器械方面的天賦，而且在學(xué)生時期就在計算機的基礎(chǔ)技術(shù)上取得了多項突破。在貝爾實驗室時，Shannon發(fā)展了信息理論，但他并不看重因此而獲得的榮譽。20世紀40年代，他一手創(chuàng)立了完整的通信科學(xué)理論，隨后該理論得到了廣泛應(yīng)用，從DVD到衛(wèi)星通信，再到條形碼——總之，需要快速而又準確傳送數(shù)據(jù)的所有領(lǐng)域都應(yīng)用到了通信科學(xué)。

  C 1939年，22歲的Shannon是著名的麻省理工學(xué)院工程系的研究生，那時候通信科學(xué)的實際應(yīng)用似乎遙不 可及，與當時他在研究工作中實際使用的技術(shù)相差很遠。他從一個再簡單不過的目標開始著手確 定“信息”的準確概念。Shannon認為最基本的信息形式是判斷事物正確與否，這可以用二進制單位“比 特”以1或者0的形式記錄。確定了這個最基本的單位后，Shannon開始闡釋關(guān)于信息的其他模糊概念以 及如何在不同地點之間傳送信息;在這一過程中，他得到了驚人的發(fā)現(xiàn)一信息總是能夠克服“噪聲”的隨機干擾而被完整傳送。

  “噪聲”通常是指干擾真正信息的無用聲音——通過用精確的數(shù)學(xué)計算得出噪聲影響的定理，信息理論概括出了上述這個觀點。Shannon特別指出，噪聲決定了信息通過信道無誤差傳送的極限速度。這個速度取決于信號與噪聲在信道中傳送時的相對強度以及信道傳送數(shù)據(jù)的能力(即帶寬)。該速度單位為比 特/秒，是在給定的信號強度和噪聲水平下，信息無誤差傳送的最大絕對速度。Shannon指出，提高這一 速度的有效方法是在所使用的通信系統(tǒng)的傳送能力(即帶寬)范圍內(nèi)，找到將信息打包(即編碼)的方式 來應(yīng)對噪聲的破壞。

  多年以來科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)計出了許多編碼方式，也證實了這些方式對許多技術(shù)成就而言是至關(guān)重要的。旅行者號航天器利用編碼傳送數(shù)據(jù)，這些編碼在每比特信息上都額外增加了一比特信息，使錯誤率 僅為萬分之一，因而得到了行星的極其清晰的圖片。其他一些編碼已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑热缤ㄓ蒙唐反a或稱條形碼。這些編碼都使用了一個簡單的糾錯系統(tǒng)，確保超市的掃碼器能夠讀出 甚至是在一個弄皺了的薯條袋上的價格。就在最近的1993年，工程師們?nèi)〉昧艘豁椫卮笸黄疲l(fā)現(xiàn)了所謂的Turbo碼，這與Shannon提出的信息可以安全傳送的最大速度極限非常接近。現(xiàn)在，Turbo碼在移動可視電話變革中起著關(guān)鍵的作用。

  通過去除含有較少真實信息的多余數(shù)據(jù)，Shannon也為開發(fā)更有效率地存儲信息的方式奠定了基礎(chǔ)。 正如手機短信“ICNCU”(I can see you的縮寫)一樣，往往在省略很多數(shù)據(jù)之后，意思基本保持不變。然而，由于存在信息糾錯，省略也有一個極限，一旦超越這個極限信息就會變得含糊不清。Shannon說明了如何計算這一極限，為設(shè)計信息壓縮方法從而將最大的信息量塞進最小的空間開辟了道路。

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