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发信人: locatelli (梵天明王), 信区: Reading
标  题: 数字化生存(2)
发信站: 紫 丁 香 (Sun Apr 11 09:27:13 1999), 转信


2.人类新空间/无限带宽从涓涓细流到浩浩江河

    60年代未，当我还是个电脑制图助理教授时，没有人知道电脑制图是什么东西，电脑
完全置身于日常生活之外。

    今天，我经常听到65岁的商界巨头们吹嘘他们伟大的电脑设备里有多少字节的内存
（memory），或是他们的硬盘（harddisk）容量有多大。有的人则一知半解地讨论他们的电
脑速度有多快——这要归功于“内置英特尔处理器”（1nterlnside）的出色广告，或兴致
勃勃地谈论操作系统（operatingsystem）的特色。我最近碰到一位社交名媛，她是个富有
而迷人的女士，由于精通微软（Microsoft）的操作系统，她甚至创办了一家小公司，专门
为在电脑上还不怎么上道的同伴提供咨询服务。她的名片上印着：“我提供‘视窗’
（windows）服务。”

    带宽就不同了。一般人不怎么了解带宽，尤其在今天，光纤已经带着我们从较窄的带宽
文步跳跃到近乎无限的带宽。带宽指某个特定信道传送信息的容量，大多数人都把它想象为
管子的直径或高速路的车道。

    这些比喻忽略了不同的传输媒介（铜线、光纤、大气）之间一些微妙和重要的差别——
我们有能力根据我们设计（及调制）信号的方式，来决定在同样的铜线。光纤或大气中每秒
传输多少比特。尽管如此，我们还是可以概略介绍一下电话铜线
（copperte1ephonewire）、光纤（flber）和无线电频谱（radiospe-ctrum）的特点，让大
家能够更好地了解没有重量的比特究竟是如何运动的。龟兔赛跑

    电话铜线通常被称为“双绞线”（twistedpair），因为早期它们像辫子一样纠结在一
起，恰如今天还能在一些古老而豪华的欧洲饭店中看到的电灯线一样。它通常的速率是
9600比特／秒（bps），或称9600波特（baud）。（bps和baud在技术上的含义并不完全
相同，但现在已可以互换使用，我在本书里也是这么用的。baud这个名称是为了纪念电信
技术先驱Emi1eBaudot，就像电报中的“莫尔斯电码”以发明人莫尔斯命名一样。）

    新型的调制解调器能以38400波特的速率工作（这仍然比连接大多数美国家庭的铜线的
潜在传输速率慢了100倍以上）。我们可以把双绞线想成“龟兔赛跑”故事中的那只乌龟，
它虽然跑得很慢，但并不像你原本想象的那么慢。

    你可以把光纤的容量想成无限大。我们并不清楚光纤每秒钟究竟可以传输多少比特。最
近的研究表明，利用光纤，我们每秒几乎可以传送：万亿比特。也就是说，像一根头发丝那
样细的光纤在不到1秒钟的时间里，可以传送《华尔街日报》创办以来每期报纸的所有内
容。以这样的速度来传递数据，光纤可以同时传送100万个频道的电视节目——大约比双绞
线快上20万倍，真是一大跃进！而且，别忘了，我说的还只是一条光纤而已。所以如果你
还嫌不够的话，你可以制造更多的光纤。毕竟，光纤只不过是玻璃罢了。

    一般人都觉得以太（ether，即大气，也就是一般人说的“无线电波”）的传输能力也
是没有止境的。它毕竟就是空气，而空气埃米勒.波多（1845一1903），法国发明家，发明
电传打字机电码“波特码”（Baudotcode）。塞缨尔.莫尔斯（SamueIMorse，1791一
1872）美国发明家，发明莫尔斯电码（Morsecode）。到处都有。我虽然通篇使用以太这个
词，但它其实只有历史上的意义。无线电波（radiowaves）一经发现，以太就被当作传播这
些电波的神秘媒介，然而科学家们无法找到它，倒是借此发现了光子（ph-oton）的存在。
同步卫星（stationarysatellite）在赤道上空22300英里的轨道上运行，这意味着地球到
同步轨道之间充斥着34万亿立方英里的以太，这么多的以太一定能够传送许多比特，同时
又能让这些比特不至于彼此碰撞。当你想到全球数以百万计的遥控器
（remotecontrolunit），正是利用和电视机及其他类似设备进行无线通信
（wirelesscommunication）的方式来操作时，这种说法确实有它的道理。由于这些遥控器
威力不大，从你的手中传送到电视机上的区区几个比特，并不会改变邻近公寓或城镇的电视
频道。但是，正如大家听到过的那样，假如换作无绳电话（cordlesstelephone），清形就
大不一样了。地空大转移

    一旦我们利用以太作为强大的电信和广播传输媒介，我们就必须格外小心，不要让信号
彼此干扰。我们必须乐于把自己事先定位在频谱中的某个部分，而不能贪得无厌地使用以
太。必须尽可能高效地运用它，因为不像光纤，我们无法不断制造更多的以太。大自然早已
一次性地结束了这项工作。

    想要高效使用以太，办法很多。例如，可以通过建立网格、划分传输单元的办法，使用
户在不同的信号区（quadrant）内使用相同的频率，这样频谱的各个部分可以得到重复利
用；也可以进入以前被视为禁区的部分（因为那些频率会毁了那些天真的家伙）。但是即使
你掌握了所有的窍门，最大限度地占有了频请，和光纤能提供的带宽以及我们能不断制造和
铺设光纤的能力比起来，以太能提供的带宽就显得极为有限了。因此我的建议是，今天的有
线和无线通信应该交换位置。

    内布拉斯加州（Nebraska）参议员鲍勃.凯瑞（h6kerrey）竞选总统时，曾经花了几小
时参观我们的媒体实验室。我们见面的时候，他劈头就说“尼葛洛庞帝式转换”
（TheNegroponteSwitch）。这个概念是我在北方电信公司（NorthernTelecom）的一次会议
上首次加以探讨和介绍的，那次会议上我和乔治.吉尔德（GeorgeGilder）是演讲入，它的
含义简单说来就是，目前经由地下（即电缆）传输的信息，将来会经由以太传输，反之亦
然。换句话说：空中传输的信息会走入地下，而在地下传输的信息则会升上天空。我把这叫
做“交换位置”，吉尔德则称之为“尼葛洛庞帝式转换”。这个名词不脏而走。

    我认为这种位置转换的好处是不言而喻的，因为地下管线的带宽是无限的，而以大的带
宽则是有限的。以太是唯一的，但光纤的数目却无穷无尽。尽管我们可能会越来越聪明地使
用以太，我们终究还是得扭所有元线通信的频谱节省下来，用在像飞机。轮船、汽车、手提
箱或手表等移动的物体上。它们的活动范围无法限制。光纤：自然之道

    6年前，当柏林墙倒塌时，德国联邦邮电部哀叹时间早了5到7年，因为当时光纤的价
格还太贵，在东德全面铺设光纤电话系统为时尚早。

    今天，即使加上两端的电子成本，光纤都比铜线便宜。如果你遇到的情形不是这样，只
要再耐心地等上几个月，一切就会改观，因为光纤连接设备、开关和变换器的价格都在直线
下降。除非通信线路只有几英尺或几码长，或是安装人员的技术不够熟练，否则今天实在没
有理由在电信中再使用铜线了（假如把铜线的维修费用考虑在内，那就更不划算了）。

    铜线唯一真正的优点是能够传送电力。对电话公司来说，这是个敏感话题。电话公司一
向引以为荣的是，当飓风袭来的时候，也许会造成停电，但电话系统却仍可以运转如常。如
果你的电话线采用的是光纤而不是铜线，就必须从当地电力公司取得电力，这样如果出现停
电的话，电话也一定会受到牵连。即使有备用电池，由于要花特别的功夫来维护，也不算是
什么明智之举。基于这个原因，将会出现包铜的光纤或包光纤的铜线。但是，从比特的角度
看，把整个地球连成一体的，终究还会是光纤。

    我们还可以从另外一个角度，观察从铜线到光纤的转变。美国的电话公司每年大约会有
5％的设备被更新，出于维修和其他的原因，他们把铜线换成光纤。尽管这种升级工作在各
地的发展并不平衡，但是，饶有趣味的是，如果照这个速度进行下去，再过20年左右，整
个国家都会遍布光纤。关键是，无论我们是否需要这样的带宽，是否懂得怎样运用它，我们
很快就会发展出全国性的宽带信息结构。至少，光纤系统会为我们提供品质更高、也更可靠
的通信服务。

    我们花了十几年时间，才把哈罗德.格林法官（JudgeHaroldGreene）在1983年犯下的
错误改正过来。当时，他禁止地区性的贝尔公司（RegionaIBeIIOperaiingCompanies）进入
信息和娱乐业。一直到1994年10月20日，美国联邦通信委员会（FCC，
FederaICommunicationsCommission）才迈出重要的一步，批准了所谓的“视频拨号”
（videodialtone）。

    具有讽刺意味的是，为贝尔公司游说的人，提出了一种似是而非但却十分有效的理由，
以证明进入信息和娱乐业的正当性。他们获得了成功。

    电话公司称旧有的电话服务已经跟不上形势的需要，除非批准它们成为更广义的信息提
供者，否则它们没有积极性去承担建设新的基础设施（也就是光纤）的巨额费用。

    且慢。电话公司一向都扮演信息提供者的角色；事实上，大多数贝尔公司主要的财源都
是电话黄页（Yel1owPages）。但是让人莫名其妙的是，假如电话公司以原子方式，把这类
信息送到“视频拨号”意指获取影像就如电话拨号一样容易，即允许发送和接收影像成为电
话公司传输服务的一部分。电话号码簿的一部分，专载公司、厂商等电话用户的名称及号
码，按行业划分排列，并附有分类广告。你的家门口，就没有问题；但假如它们把信息化为
比特，以电子方式传送给你，就犯法了。显然这是格林法官的看法。

    因此，游说人士辩称，电话公司只有进入电子信息传输业，其掏钱铺设地区性光缆线路
的行为才可能具有合理性。他们的论点是，假如没有新的收入来源，就没有足够的动力来进
行大规模投资。这个论点获得了认可，电话公司正大举进入信息和娱乐业，并且铺设光缆的
速度也比过去稍微快了一些。

    我觉得这个结果是相当不错的。它会使消费者得益，但上面的这番说理却站不住脚。电
话公司以貌似有理的论调推翻了貌似有理的法律，但现在却可能迷信上了自己的论调。我们
并不需要这么大的带宽来提供信息和娱乐服务。事实上，120一600万比特／秒的带宽更适
合目前大多数媒体的需求。我们甚至还没有开始了解或发挥这一带宽的创造性潜能。律师和
电话公司的高级管理人员花了10年时间对格林法官施加压力，然而与此同时，他们却忘记
了先去看一看现有的庞大设施：双绞线。

    很少有人认识到铜线的性能有多好。一种叫做“非对称数字用户环线”的技术能够用比
较短的铜线传输大量的数据。ADSL-1能够为75％的美国家庭和80％的加拿大家庭每秒输入
154．4万比特的信息，同时每秒输出64000比特的信息。ADSL-2的操作速度超过300万比
特／秒，ADSL-3更超过600万比特／秒。而ADSL-1对VHS画质的影像而言，已经足够好
了。

    虽然从长远来看，这并不是把多媒体信息传输到家庭的好办法，但令人不解的是，大多
数人竟会在现阶段把它忘得于干净净。一种说法是，每个订户要负担的费用太高，但费用高
是因为用量小的缘故。而且，即使暂时费用偏高，就算每个订户要花掉1000美元好了，它
也是逐渐追加的，大部分费用会随着订户的增加而分摊到各家。更何况，如果服务能够引起
他们的兴趣，许多美国人愿意在3一4年的时间内，部分或全部地支付这1000美元，以分
摊启动成本。因此，尽管光纤是大势所趋，利用现有的铜线，我们还是可以有所作为、有所
获益的。

    很多人都忽视了铜线这块踏脚石。他们以为必须全面而迅速地转换到光纤上，利用其无
限的带宽，才能维持强大的竞争优势。然而，他们没有认识到，吹自然和商业利益会比法规
上的种种诱因，更能促进光纤的自然发展。就像春情发动的狗具有异常灵敏的嗅觉，提倡宽
带的学者，能够嗅出建立宽带网络的每一个政治机会，仿佛这是全国的当务之急或必须力争
的人权一样。事实上，毫无限制的带宽可能会是自相矛盾的，并造成一定的负面影响：人们
被过多的比特所淹没，外围的机器设备变得毫无必要地蠢笨。拥有无限带宽并不是坏事，也
不见得有错，但就像性开放一样，也不一定就是好事。我们真的想要或需要这么多比特吗？
少就是多

    “少就是多”这一说法来源于建筑家米斯.范.德.罗赫（MiesvanderRohe）。我在思考
需要传输的信息量和接收信息的方式时，从这句话中得到了许多启示。对于任何新媒介的初
学者而言，这句话都切中了要害。初学者并不明白“少就是多”。

    就以家用摄像机（homevideocamera）为例。当你第一次得到并操作摄像机时，你很可
能会不停地转换拍摄角度，不时地拉近或推远，同时试验各种你刚发现的新花招。结果是录
制了一盘你羞于示人的蹩脚的录像带，连你的家人都退避三舍，因为层出不穷的镜头变换令
他们简直烦透了。经过一段时间以后，你冷静下来，才会更姻熟而自制地运用新技术带给你
的自由。

    大多的自由对于我们从激光打印机（laserprinter）上拿到的打印稿也有不良影响。能
改变字体和字号的诱惑污染了现在许多大学和企业的文件，许多人浑然不觉地混用不同形态
和大小的字母，一会用正常字体，一会用黑体，一会又用斜体，一会再给它们加上阴影。只
有在对印刷版式（iypography）有了更深一层的了解后，才会明白，坚持用单一字体
（typeface）反而更恰当，变换字号大小也只能偶一为之。“少”其实可能反而意味着
“多”。

    带宽的情形也是一样。许多人大力主张：既然我们拥有宽带，就应该采用宽带。这种主
张缺乏头脑。一些关于带宽的自然法则显示：对某人发射更多的比特，并不比开大收音机音
量以获取更多信息的做法更有道理或更合乎逻辑。

    举例来说，在1995年，对于所谓“VHS画质的影像”来说，120万比特／秒是一个门
槛。假如你想要得到更佳的画面，尽管把传输速率提高2到3倍好了，但是超过600万比特
／秒的容量就没有什么大的用处。我们并不会因为有了这么多的带宽，而享受到富于想象力
的新服务。

    光纤进入家庭并不意味着新的信息和娱乐服务会随之而来。这一服务要想发展，想象力
才是关键。把100000比特区缩为1带宽与数字计算之间的关系十分微妙。今天，在可视电
话（videotelephone）和更昂贵的电视会议系统（videoconferencingsystem）上，带宽与
计算之间的交换条件十分明显。如果在线路的两端都进行数字计算，你就可以减少来回传输
的比特。在线路的两端投入一些资金进行数字影像处理，你所占用的信道容量就会较小，传
输费用也会因之降低。一般而言，可以把数字影像视为不问信息内容而对数据进行压缩的一
个例子。无论节目是橄榄球比赛、热门的新闻访谈，还是詹姆斯.邦德的追逐战，人们都采
用同样的编码技术。即便对计算机科学是外行，你也可能会猜到所有这些节目的压缩办法是
可以有所不同的。一旦考虑到信息内容，我们可以用截然不问的方式压缩数据。只要看看下
面这个人际沟通的例子就会明白了。假设有6个人围坐一桌共进晚餐，他们正热烈谈论一个
不在场的人——甲先生。在讨论中，我向坐在对面的妻子伊莲眨了眨眼。晚饭后，你走过来
问我：“尼古拉，我看到你向伊莲递眼色，你想告诉她什么？”我对你解释说，前天晚上，
我们恰好和甲先生一起吃晚饭。当时他说，和如何如何相反的是，他实际上如何如何，即使
大家都以为如何如何，最后他的真正决定却是如何如何，等等。换句话说，我大约要花10
万比1的比特度，才能跟你讲明白我用1个比特就能和我太太沟通的话（请容许我暂且假
设，眨一下眼睛，正好等于在以太中传送了1个比特）。这个例子告诉我们的是，传输者
（我）和接收者（我太太）有共同的知识基础，因此我们可以采用简略的方式沟通。在这个
例子中，我通过以太向她发射了一定的比特，触发了她脑子里的更多信息。当你问我，我和
她交流了什么时，我不得不把所有的10万比特全部传送给你。我因此失去了10万比1的数
据压缩度。有个故事说，有对夫妇把数百个笑话记得滚瓜烂熟，因此只需提到笑话的编号，
彼此就能心领神会。寥寥几个数码就会唤醒他们对整个故事的记忆，使他们大笑不止。把这
个方法更平实地用在电脑数据压缩上，就是把常用的较长的词编上号，然后传递·这
几个比特而不是全部的字符串。当我们以共享的知识来换取更多的带宽时，这类技术会越来
越普遍。浓缩信息不仅节省了信息传送的成本，同时也节省了我们的时间。同样的比特，不
同的身价采用今天的电话计费方式，如果我要把关于甲先生的事情告诉你而不是我太太，我
可能得付出10万倍的电话费。对电信公司而言，如果来回传送少量比特，根本就无利可
图。目前，通话的经济模式是，根据每秒传送多少比特或传送每个比特需要多长时间来计
费，比特究竟代表什么，完全无关紧要。而要了解带宽的经济学，真正的问题在于，是否有
些比特比其他比特价值更高？答案显然是肯定的。但是，更复杂的问题是，一个比特的价值
是否不仅应该随其本质而变化（例如，它是电影比特、对话比特，还是心脏起搏器比
特？），而且、也应参照使用者的身分、使用时间或方式而变化？包括美国《国家地理杂
志》（NatzoriaIGeographic）的工作人员在内，大多数人都同意，一个使用该杂志图片档
案来完成作业的6岁儿童，应该免费或基本免费地得到这些图片比特。相反，如果我使用这
些比特来写论文或拟订商业计划，就应该支付一定的费用，甚至作出额外贡献，以贴补这位
六龄重。于是，比特不仅具有不同的价值，而且这种价值还会因使用者和使用方式而发生变
化。突然之间，社会福利比特、少数民族比特和残疾人比特都纷纷出现了！国会必须很有创
意地拟定出一个公正的制度框架才行呢。为比特设定不同的价格，并非始于今日。我在道.
琼斯公司（DowJones）开了个户头，借此和股票市场搭上了线。我只能从户头上得到15分
钟后的股票市场行情。如果我想和我那86岁、从事股票经纪的叔父一样，随时拿到最新的
报价，我还得另付一笔可观的费用给道.琼斯公司或我叔父。这就好像平信和航空信的价格
差异一样，搭飞机和乘火车来的比特，身价自然不同。在实时（real一time）通信的情况
下，所需要的带宽要视对话的媒介而定。如果我是在跟你通话,那么，想要以比我说话还快
的速度把声音传给你，简直毫无意义。当然，比说话的速度慢上许多，或延迟一小段时间才
传给你，也令人无法接受。通过卫星线路打电话时，即使是1／4秒的迟滞，都令大多数人
不安。但假如我把讯息录下来，希望将其传给你，并且是按分钟付电话费的，那么我当然希
望每秒传输的比特越多越好。全国各地利用调制解调器来获取和传送信息的人，都会有同
感。几年前我们还觉得2400波特的速率已经相当不错了，而今天，却随处可见38400比特
／秒的调制解调器，并因之减少了94％的电话费用。对电话公司而言，幸运的是，50％的
跨太平洋电话通信和30％的跨大西洋电话通信是以9600比特／秒、而不是64000比特／秒
的速率传送的传真资料。虽然64000比特／秒的调制解调器也已经面市。星状和环状网络

    重要的不仅是信道的带宽，还有它们的设置（configuration）。简单他说，电话系统
是“星状”网络（"star"network），电话线从一个固定点放射出去，就像华盛
顿或巴黎的街道一样。从你家到当地最近的电话交换站之间相隔一段距离，如果你愿意的
话、可以从家里沿着电话线，一直跑到那里去看一看。

    相反地，有线电视从诞生之日起就呈“环状”（“1oop”），好像圣诞树上的彩灯串一
样，串联起一户户的人家。电话双绞线的窄带和同轴电缆（coaxia1cab1e）的宽带自然而然
地造就了不同的星状和环状网络。在第一个例子里，每个家庭都接入一条专用的窄带电话线
（dedicaied1ow-bandwidthline）。在第二个例子里，许多户人家共享一种宽带服务。

    星状和环状网络的体系结构（architecture）也会受信息内容的性质的影响。在电话网
络中，每次的对话内容都不一样，传给一户人家的比特和其他人毫不相于；本质上，这是个
多点对多点（vast-point-tovast-poini）的作业系统。电视则不同，你和邻居收看的是相
同的节目内容，因此采用圣诞树彩灯串的通信方式——一点对多点（poini一
tomultipoint）的方式，再合理不过了。有线电视经营者传统上一直都照搬我们都熟悉的无
线电视传播的做法，只不过把电视信号传输从空中转入地下罢了。

    但是，传统智慧毕竟非常传统。未来，电视节目的传送方式将发生剧烈的变革，你将不
再满足于和邻居收看同样的电视节目，或是只能在特定的时间内，看你想看的节目。因此，
有线电视公司的想法将越来越接近电话公司，需要有很多的交换机和“基地”。事实上，25
年后，不仅电话公司和有线电视公司不再有任何差别，电话和有线电视的网络体系结构也将
趋于一致。

    结果，大多数的网络都将是星状网络，只有地区性的或无线广播网络才会采用环状，以
便能在同一时间把信息传给所有家庭。通用汽车的休斯电子公司（GMHughesE1ecironics）
喜欢把它的卫星电视直播系统（DirectTVsystem）称为“弯曲的管线”，而且还会告诉你，
直播卫星电视系统就等于可以传送信息到每个家庭的有线电视系统。的确，假如你人在美
国，正读到这一页时，除非撑起一把铅伞，否则休斯公司的卫星会在：秒钟内把10亿比特
一股脑泼到你的身上，躲也没处躲。水管和滑雪缆车

    许多刚刚跨入数字世界的人往往把带宽理解成管子工的活计。假如你把比特想象为原
子，脑海中就会浮现大大小小的管子、水龙头和给水栓的形象。最常见的一个比喻是，使用
光纤就好像使用水管饮水一样。这个比喻很有建设性，但是也很容易引起误解。水不是流动
就是不流动，你可以依靠拧紧水嘴来控制花园中水管的水流量。但是，即使水管中的水流减
慢到只剩下涓涓细流，水原子仍然是作为一个群体在移动。

    比特就不同了。或许用运载滑雪游客的缆车来比喻更恰当。缆车以稳定的速度移动，途
中或多或少的乘客上上下下。同样地，你用一组比特构成一个信息包（packei），然后把这
个信息包放进能以每秒百万比特的速率传输信息的管道中。现在，假如我把一包速率为10
比特／秒的信息丢进一个快速流动的管道中，则我的有效带宽是每秒10比特，而不是这个
管道的速度。

    听起来好像很浪费，但事实上这是个聪明的想法。因为其他人也把信息包丢进同样的管
线中棗这种管线构成了互联网络和异步传输模式系统的基础（在不久的将来，所有的电话网
络都会以ATM模式工作）八你将不会再像现在传送声音一样，把整条电话线占满，而是把一
个个标好了名字和地址的信息包送入管线中循序前进，它们知道什么时候在什么地方走下缆
车。你为每个信息包付费，而不是按分钟付费。

    这种分封带宽的方式，还可以从另外一个角度来理解：达到10亿比特／秒的速率的最
好办法，就是在百万分之一秒中，传送1000比特；在于分之一秒中，传送100万比特，以
此类推。拿电视来说，可以把这一过程想象为在几秒钟内接收整整一个小时的影像，而不是
那种用水龙头控制水流的情况。

    与其把1000个电视节目传送给每个人，还不如在：灿的实时瞬间，把某个节目传送给
某个人。这将彻底改变我们对广播电视媒体的看法。传播比特的速度和人类消费比特的速
度，将变得毫不相干。

        


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      宁    淡
      静    泊
      致    明
      远    志

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