信息——墨默的猜想
介绍信息
第四章 信息传递工具的历史
第一节 信息传递历史
信息的传递历史，百度百科这样说的：
远古：口耳相传或借助器物，信息传递速度慢、不精确。
古代：靠驿差长途跋涉，信息传递速度慢、信息形式单一。
近代：依靠交通工具的邮政系统，信息传递速度相对快一些、距离远相对就慢、且费用高。
现代：电报、电话。速度快、信息传递单一，以文字和语言为主。
当代：计算机网络，传递的信息量大、信息多样化，语言、声音、文字、图像都可以传递，传递速度极快、不受地域阻碍。
人类文明的进步史，也是信息传递的发明史，一路走来，人类发明了很多思想交流和传递信息的工具。
一、书信
书信是相隔较远，暂时见不到面的人们相互交流情感与思想的工具。书信拥有悠久的历史且世界各国的人们都有使用。无论是托人捎的口信，还是通过邮差邮递的书信，都用语言文字向特定对象传递信息和进行思想感情交流的。书信的特征：一是有运用文字述说事情原委和表达自己思想感情的能力；二是具备相应的书写工具；三是有人进行传递。
古代书信作为主要的通信来源，它不仅仅传达着国与国的文化交流，同时也传递着人们思想的情怀（对家乡父老、对爱人、对朋友...）。还起到了报平安的深层含义。
在没有邮政以前，长途通讯的主要方法包括有：驿送、信鸽、信狗等。驿送是由专门负责的人员，乘坐马匹，接力将书信送到目的地。建立一个可靠及快速的驿送系统需要十分高昂的成本，首先要建立良好的道路网，然后配备合适的驿站设施。在交通不便的地区更是不可行。使用信鸽通讯可靠性甚低，而且受天气、路径所限。
英国于19世纪前期在主要城市设置邮政机构，采用邮票形式作为邮资（寄递费用）已付的凭证，收集大众各种书信及邮件，集中在一起，通过汽车、火车、轮船运输工具运送到其他的邮政机构，并由其派送，这是现代邮政的开始。现代邮政极大提高了书信交往的时间。
二、电报
电报（telegram）是通信业务的一种，是最早使用电进行通信的方法。它利用电流(有线)或电磁波(无线)作载体，通过编码和相应的电处理技术实现人类远距离传输与交换信息的通信方式。1837年，英国库克和惠斯通设计制造了第一个有线电报，且不断加以改进，发报速度不断提高。
电报大大加快了消息的流通，是工业社会的其中一项重要发明。早期的电报只能在陆地上通讯，后来使用了海底电缆，开展了越洋服务。到了二十世纪初，开始使用无线电拍发电报，电报业务基本上已能抵达地球上大部份地区。电报主要是用作传递文字讯息，使用电报技术用作传送图片称为传真。
三、无线电广播
无线电广播的过程如图所示，话筒把声音信号转变成音频信号，放大后搭载到高频电磁波上，然后由天线向周围空间发送出去。
接收机上的天线，接收来自广播电台的电磁波，经调谐器选取所需信号，放大后送给扬声器，再现声音，收音机上的“调谐”旋钮就是起选台作用的。
为了使各个电台发射的电磁波互不干扰，每个电台都是只能使用特定频率的电磁波发射信号。
无线电广播的过程
四、电视
电视通过电磁波传播视频信号，其原理与传播音频信号相似。
通常由微波传送电视信号，微波只能沿直线传播，碰到高大的建筑物或高山就会被阻隔。因此，必须每隔一定距离建立中继站，发射天线也必需架设在较高的地方。
现在人们发射了距离地面约36000KM、相对地球静止的同步通信卫星，把电磁波信号先传送给通信卫星。然后由通信卫星把信号转发回地面，大大增加了信号的覆盖面积，因此，卫星电视能被广阔的地域收视，理论计算与实践表明，只要三颗通信卫星就几乎可以覆盖整个地球的表面。
五、雷达
雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器。
在发射端，把电磁脉冲——持续时间很短的电磁波发射出去，如途中碰到物体，就会反射回来一部分电磁波，测定发射波与反射波之间的时间差，便可确定物体的位置。
第一张照片由法国发明者 Joseph Nicéphore Niépce 于 1826 年所创造。
照片通过照相机拍摄出来的。
照相机(图)是利用凸透镜能成倒立，缩小的实像的原理制成的，它主要由镜头、光圈、快门和暗盒等部件组成。照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗盒中的感光胶片（或感光元件）相当于光屏。
选定被拍摄的景物后，调节镜头到胶片（或感光元件）的距离，由于被摄景物一般是在镜头的2倍焦距以外，因此胶片（或感光元件）上会出现倒立、缩小的实像，从而使胶片（或感光元件）感光，影像便记录在胶片（或感光元件）上（图）。
电话的发明家是英国人亚历山大•贝尔。
（一）电话的原理
通过电磁感应原理，在话筒内设有一个振动膜，你说话时声音是机械波会使振动膜震动，产生感应电流，根据声音的大小不同，振膜震动情况不同，因此通过的电流大小也不同。电流通过处理，在另一台电话中用仪器把点信号转化回声音信号。 而这仪器可以理解为绕有线圈的永久磁铁，电流通过线圈时产生感应磁场，吸引磁铁中的薄铁片产生振动，发出声音。
（二）移动电话
现代通信技术是电磁波最辉煌的应用成果之一，无绳电话、无线对讲机、移动电话、智能手机均是通过电磁波实现信号的发射与接收的。
移动电话又称为手机，每台手机都是一个小型电磁波发射台，它将用户的声音或数字信息转变为高频信号发射到空中，同时它又相当于一个收音机，捕捉空中的电磁波、使用户接收到通话对方送来的信息。
手机之间的通信示意图
甲手机通过电磁波将信号发射到它附近的基站，基站接收后利用有线方式将信号传到A地电信局的总机，A地电信局总机利用有线方式传输到B地电信局总机，再传送到乙手机附近的基站，最后由基站通过电磁波将信号传到乙手机，这样便实现了甲、乙手机之间的通信。
（三）智能手机
百度百科是这样说的：智能手机，是指像一个电脑一样，具有独立的操作系统，独立运行空间，可以由用户自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入手机类型的总称。
智能手机就像一台随身携带的电脑，它不需要键盘，但可以随时发布、接收、查询、转发，编辑各种信息，声音、图像、语言、文字等信息并能即时互通。而且可以导航、购物、订餐、订房、查找信息等各种工作。
八、互联网
互联网是一个由各种不同类型和规模的、独立运行和管理的计算机网络组成的世界范围的巨大计算机网络——全球性计算机网络，它的英文名字叫Internet。组成互联网的计算机网络包括小规模的局域网（LAN）、城市规模的区域网（MAN）以及大规模的广域网（WAN）等等。这些网络通过普通电话线、高速率专用线路、卫星、微波和光缆等线路把不同国家的大学、公司、科研部门以及军事和政府等组织的网络连接起来。
互联网是一个世界规模的巨大的信息和服务资源。它不仅为人们提供了各种各样的简单而且快捷的通信与信息检索手段，更重要的是为人们提供了巨大的信息资源和服务资源。通过使用互联网，全世界范围内的人们既可以互通信息，交流思想，又可以获得各个方面的知识、经验和信息。
互联网也是一个面向公众的社会性组织。世界各地数以万计的人们可以利用互联网进行信息交流和资源共享。而又有成千上万的人自愿地花费自己的时间和精力蚂蚁般地辛勤工作，构造出全人类所共同拥有的互联网，并允许他人去共享自己的劳动果实。互联网反映了人类所共享的无私精神，互联网也使人们学会如何更好地和平共处。
互联网是人类社会有史以来第一个世界性的图书馆和第一个全球性论坛。任何人，无论来自世界的任何地方，在任何时候，他（她）都可以参加，互联网永远不会关闭。
互联网是人类历史发展中的一个伟大的里程碑，它正在对人类社会的文明悄悄地起着越来越大的作用。也许会像瓦特发明的蒸汽机导致了一场工业革命一样，互联网将会极大地促进人类社会的进步和发展。
人类的发展历史中,还使用过很多的信息交流工具,墨默不能一一罗列出来,人类以后的发展过程,也将会出现更方便更快捷的信息交流工具。
第三节 回顾信息的发展过程
墨默有幸出生在中国改革开放的初期，他见证了传递信息工具变迁的过程。出生的那个年代，通信还不发达，邮寄信件是信息的主要方式，信息通过文字进行交流。电对信息的发展是巨大的，小时间没有电，但有电池可以听收音机，那时候最喜欢的就是听《西游记》和《水浒传》；五、六岁的时候可以通过天线接收无线信号，看黑白电视，最初看的电视剧是《铁臂阿童木》、《大西洋海底来的人》、《阿里森敢死队》、《资三四郎》，晚上吃完饭后，早早的拿着凳子在邻居家等待看电视的情形还历历在目。上小学了，学校不时会组织学生看一些电影，进行思想教育，那时候看电影是件很高兴的事情。上初中，家里终于有了第一台黑白电视，到了高中，家里换成彩色电视机，不久有了第一台电话，上大学了，接触到电脑，有了联网的系统，还是DOS的，毕业时有了WINDONS系统,毕业后装了寻呼机,人们可以通过寻呼台将信息留言，打电话给寻呼台的服务员，让她们打字将文字信息转发给要留言对方的寻呼机。那时候已经有人用水壶大的移动电话了。2000年之后,有了手机和自己的电脑,声音信息通过手机可以随时传递，文字短信也可以随时收发。电脑已经是发展到WINDONS98系统,再过了几年,能上互联网,网上的信息越来越多,发布信息的功能也越来越强。2011年,终于有了智能手机,可以随时随地收发各种信息。想看什么、学什么？网上基本都有。
第四节 数字化
一、 数字
数字是信息的最佳表现形式。数字是一种用来表示数的书写符号。
数字并不是阿拉伯人发明创造的，而是发源于古印度。数字后来被阿拉伯人用于经商而掌握，经改进，并传到了西方。
数字是古代印度人在生产和实践中逐步创造出来的。在古代印度，进行城市建设时需要设计和规划，进行祭祀时需要计算日月星辰的运行，于是，数学计算就产生了。
大约在公元前3000多年，印度河流域居民的数字就比较先进，而且采用了十进位的计算方法。
到公元前三世纪，印度出现了整套的数字，但在各地区的写法并不完全一致，它的特点是从“1”到“9”每个数都有专字。现代数字就是由这一组数字演化而来。在这一组数字中，还没有出现“0”（零）的符号。“0”这个数字是到了印度笈多王朝（公元320—550年）时期才出现的。这样，一套从“1”到“0”的数字就趋于完善了。（百度百科：数字）
数据是信息的一种表现形式和载体，信息有多种表现形式，可以是符号、数字、言语、声音、文字、图像、视频等，但由于数据的定位、定性、定量、定时等性质，因此它是信息的最佳表现形式。（百度百科：数据）
数字本身是最简单的文字，但它有着简单、量化、准确和计算的特征，它消除了其它信息的随机性。收集信息的工作往往是收集具体的数据。随着计算机的发展，信息的语言、声音、文字、图型都以数字的形式存储和传递。同时由于计算机运行处理速度的提高，信息像是被数据点燃了的炸药库，猛烈暴发，我们进入了信息时代。越来越多的人从事着信息的职业。如何将信息转化为数字？
二、数字化
数字化信息指一切以数字形式生产和发行的信息资源。所谓数字形式，是以能被计算机识别的，不同序列的“0”和“1”构成的形式。 数字资源中的信息，包括语言，文字，图片，声音，动态图像等，都是以数字代码方式存储在硬盘、光盘等介质上，通过计算机输出设备和网络传送，最终显示在用户的终端上。
数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，通常用模数转换器执行这个转换。引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。
早在40年代，香农证明了采样定理，即在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数。采样定理为数字化技术奠定了重要基础。
数字化的优缺点。
（一）优点：
1、数字信号与模拟信号相比，前者是加工信号。加工信号对于有杂波和易产生失真的外部环境和电路条件来说，具有较好的稳定性。可以说，数字信号适用于易产生杂波和波形失真的录像机及远距离传送使用。数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。
2、数字信号需要使用集成电路(IC)和大规模集成电路(ISI) [2] ，而且计算机易于处理数字信号。数字信号还适用于数字特技和图像处理。
3、数字信号处理电路简单。它没有模拟电路里的各种调整，因而电路工作稳定、技术人员能够从日常的调整工作中解放出来。
例如，在模拟摄像机里，需要使用100个以上的可变电阻。在有些地方调整这些可变电阻的同时，还需要调整摄像机的摄像特性。各种调整彼此之间又相互有微妙的影响，需要反复进行调整，才能够使摄像机接近于完善的工作状态。
在电视广播设备里，摄像机还算是较小的电子设备。如果摄像机100%的数字化，就可以不需要调整了。对厂家来说，降低了摄像机的成本费用。对电视台来说，不需要熟练的工程师，还缩短了节目制作时间。
4、数字信号易于进行压缩。这一点对于数字化摄像机来说，是主要的优点。
（二）缺点：
1、数字信号本身与模拟信号相比，确实受外部杂波的影响较小，但是它对被变换成数字信号的模拟信号本身的杂波却无法识别。因此，将模拟信号变换成数字信号所使用的模/数(A/D)变换器是无法辨别图像信号和杂波的。
2、由于数字化处理会造成图像质量、声音质量的损伤。换句话说，经过模拟→数字→模拟的处理，多少会使图像质量、声音质量有所降低。严格地说，从数字信号恢复到模拟信号，将其与原来的模拟信号相比，不可避免地会受到损伤。这一点与下面的缺点有着密切的联系。
3、模拟信号数字化以后的信息量会爆炸性地膨胀。为了将带宽为(f)的模拟信号数字化，必须使用约为(2f+α)的频率进行取样，而且图像信号必须使用8比特(比特就是单位脉冲信号)量化。
具体地说，如果图像信号的带宽是5MHz，至少需要取样13×106至14×106次(13M至14M次)，而且需要使用8比特来表示数字化的信号。因此，数字信号的总数约为每秒1亿比特(100M比特)。且不说这是一个天文数字，就其容量而言，对集成电路来说，也是难于处理的。
因此，这个问题已经不是数字化本身的问题了。不过，为了提高数字化图像质量，还需要进一步增加信息量。这就是数字化技术需要解决的难题，同时也是数字信号的基本问题。（百度百科：数字化）
