美国 20 世纪 50 年代的某个深夜,贝尔实验室的走廊里很安静。一个瘦高的中年人骑着独轮车,从长长的走廊那头慢悠悠地滑过来,手里还抛着几个球。偶尔有加班的同事推开门,看一眼,笑一笑,又把头缩回去继续算他们的方程——大家早就习惯了。
克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)最有分量的成就,是用一篇论文给「信息」下了数学定义,由此奠定了整个数字时代的理论根基。可是如果你问他的同事、家人和朋友他是个什么样的人,他们说的多半不是公式,而是独轮车、玩具、小机器和一个永远带着笑意的安静身影。
密歇根小镇的修理少年
1916 年 4 月 30 日,香农出生在美国密歇根州的佩托斯基,不久后全家搬到北边一个叫盖洛德的小镇,他在那里长大。父亲老克劳德做过商人,也当过遗嘱认证法官;母亲梅布尔是语言教师,后来做了盖洛德中学的校长。姐姐凯瑟琳比他大几岁,日后成了数学教授。家里的气氛是安稳、务实的:父亲有生意头脑,母亲爱读书,孩子们被允许把时间花在自己感兴趣的东西上。
香农从小就是个「动手的孩子」。他爱做航模,也做过无线电遥控的小船。最著名的一桩少年轶事,是他和一个住在大约半英里外的朋友之间架设的电报线:两个孩子没有现成的电线,就利用沿途的铁丝围栏,把它们接起来当作通信线路,晚上各自守在家里,用莫尔斯电码互相「发报」。对一个中西部小镇的男孩来说,这既是游戏,也是他第一次亲手搭起「通信系统」。
他还干过一份差事:给西联电报公司送电报。镇上的人看见他骑着车来来往往,也许想不到,这个孩子日后会为「通信」写下一套完整的数学理论。他修收音机的本事在镇上小有名气,据说当地一家百货商店的收音机坏了,也会请他去看看。
这里得补一点背景:香农的少年时代,正好赶上 1920 年代美国的无线电热。广播电台一座座冒出来,杂志上登着教人自己绕线圈、装矿石收音机的图纸,成千上万个男孩在自家阁楼上折腾「无线电」。香农赶上了这个浪潮的浪尖,而且他不是照着图纸装,是喜欢把东西拆开,弄清里面到底怎么回事。回头看,他一生的路数大概就是这个:感兴趣的不是「怎么用」,而是「它是怎么被装起来的」。
他的偶像是爱迪生。后来他发现自己和爱迪生居然是远亲,高兴了好一阵子。少年时代他还读到爱伦·坡的小说《金甲虫》,书里主人公靠破译密码找到宝藏,这个故事在他心里种下了对密码的迷恋,多年以后,战时的密码工作和他的信息论,都与这份兴趣有着隐秘的联系。另外,坡还写过一篇《被窃的信》,讲的是「猜对方下一手会怎么出」的心理游戏——二十多年后,香农在一份机器设计的备忘录里,又把这篇小说翻出来引用了一次。
这个阶段的香农,已经显出日后的底色:不爱张扬,不太合群,但遇到「有意思的东西」就会安静地一头扎进去,一玩就是几个小时。
一门选修课和一篇论文
1932 年,香农进入密歇根大学。他最后同时拿到了电气工程和数学两个学士学位,这个组合在当时并不常见,却像是为他日后的工作预先搭好的脚手架。
大学里有一件看起来很小的事,影响却极大:他在一门课上接触到了乔治·布尔的逻辑代数——一套只用「真」和「假」、「是」和「非」来做运算的符号系统。大多数同学把它当成一个哲学趣闻,香农却盯着它看了很久,因为他同时懂得电路:开关只有「开」和「关」两种状态,这不正好对应「真」和「假」吗?
毕业后,他去了麻省理工学院,做万尼瓦尔·布什的助手,管理一台著名的庞然大物——微分分析机。这是一台由轴、齿轮和大量继电器组成的机械模拟计算机,占满一间屋子。香农在它旁边一待就是很长时间,对着一堆纠缠的继电器电路琢磨:能不能找到一套规则,让人不靠反复试错就能设计出正确的开关电路?
1937 年,他交出了答案——硕士论文《继电器与开关电路的符号分析》。他证明了布尔代数可以用来描述和简化开关电路,也就是说,逻辑可以被「造」出来。
这篇论文在评价史上的位置,后来被反复提起。历史学家赫尔曼·戈德斯坦 1972 年写下了可能是最实在的一句:它「把数字电路设计从一门手艺变成了一门科学」。数学家所罗门·戈隆布则在 2001 年的悼文里说,这是「有史以来最伟大的硕士论文之一」。流传最广的一版出自哈佛大学的认知心理学家霍华德·加德纳,1985 年他写道,这或许「是这个世纪最重要、也最著名的硕士论文」。这句话后来被到处引用,有时还被人升格成「科学史家的定评」——其实加德纳是心理学家,不是科学史家,这一点值得记一笔。
还有一个评价来自他的老师本人。布什后来谈到这篇论文时说:「我当时就认为它是一篇经典之作——这个评价我很少给出。」
比论文本身更能说明问题的,是布什给人写推荐信时的措辞。1938 年,他在一封信里这样描述这个年轻人:「一个相当不合常规的年轻人……他非常害羞内向,极为谦逊,很容易被带偏。」在另一封推荐信里,布什又补了一句:「他腼腆、讨人喜欢,是需要被小心对待的那种人。」一位导师要一边极力推荐、一边提醒别人别把他吓跑,这件事本身就说明了香农是个什么样的人。
当时的他才二十出头,说起那篇论文却相当轻描淡写,更像是把两样好玩的东西拼到了一起。
其间他还在贝尔实验室度过了一个夏天,那是他与这家公司缘分的开始。布什后来建议他换个领域,于是他的博士论文竟是关于理论遗传学的,题目叫《理论遗传学的代数学》。为此他去了冷泉港,和遗传学家一起工作。他用数学处理孟德尔遗传,这篇论文并没有像硕士论文那样引起轰动,却再次显示了他的习惯:哪里有「结构」,就想用代数去看一看。

1940 年,他拿到了博士学位。同一年,他与诺玛·莱沃结婚,但这段婚姻很短,两人很快就分开了。香农在感情上一向内敛,很少对外人谈起这些。
普林斯顿的拜访与贝尔实验室的夜晚
博士毕业后,香农去了普林斯顿高等研究院,在那里的几个月里,他见到了爱因斯坦、哥德尔和冯·诺依曼等人。普林斯顿的气氛很学院,学者们常在林荫道上散步、低声争论。香农既敬佩他们,又觉得自己并不真正属于这里:他更愿意在一间堆满零件的屋子里琢磨东西。
倒是有两位年长的数学家早早看出了他的分量。诺伯特·维纳在 1940 年前后这样评价这个年轻人:「一个才华与智力都极为出众的人……他已经做出了极具原创性的工作,毫无疑问是正在升起的一颗星。」而冯·诺依曼后来跟他的一次闲谈,给这门学科留下了一个沿用至今的词——这件事我们放到 1948 年再说。
1941 年,他加入了贝尔实验室,那个年代的贝尔实验室是一座奇特的「自由王国」,管理层相信让聪明人自己找事做,终会有收获。香农正好适合这样的环境。战争期间,他参与了防空火力控制系统的研究,也接触了保密通信和密码学方面的工作,其中包括著名的 SIGSALY 加密话音系统的相关研究。
他在贝尔实验室交到了几个真正投契的朋友,其中两个往后会反复出现。
一位是约翰·皮尔斯,日后被称作「通信卫星之父」的工程师。皮尔斯差不多是香农在实验室里最好的思想对手,两个人互相扔点子、合写论文、交换成堆的书。皮尔斯留下的说法里有一条后来被引用得最多:香农谈起自己的想法时,常常是从听别人抱怨某个系统开始的——「他漫不经心地听着,然后发明出一个新系统。」皮尔斯三番五次跟他说「这个想法你应该写出来」,香农的回答通常是:「‘应该’是什么意思?」
另一位是巴尼·奥利弗,后来去了惠普,也是「搜寻地外文明」计划最早的推动者之一。奥利弗与香农、皮尔斯三人合写过那篇《脉码调制的哲学》,还一起申请了专利。奥利弗晚年这样回忆自己在这个圈子里的位置:「我们成了朋友,所以很多理论可以说是我替他接生的。他把想法扔给我……我比谁都更早知道信息论。」
他的生活节奏在同事眼里有些古怪:不太爱开会,常常关上办公室的门独自思考,下班时间也不固定。他当时住在纽约格林威治村,每天要往返于曼哈顿与实验室之间。据说他爱在深夜工作,走廊里的独轮车也是从这个时期开始出名的。他一边骑,一边思考难题,对他而言,玩耍和思考本是同一件事的两面。
1943 年初,英国数学家艾伦·图灵访问贝尔实验室。两人在食堂里一起喝茶聊天,由于图灵的密码工作属于机密,他们没法谈具体项目,聊的主要是更宽泛的话题:机器能不能思考?能不能教机器学东西?
图灵后来在饭桌上向人复述过他印象深刻的一点:「香农不只想往大脑里喂数据,他还想喂文化层面的东西!他想给它放音乐。」(这句话是旁人的转述,见于安德鲁·霍奇斯的图灵传记,不是两人当时的通信。)图灵自己则傲慢得很可爱,他说他并不想造一个「强大的大脑」:「我想要的只是一个平庸的大脑,差不多像美国电话电报公司总裁那样的。」
有意思的是,两个人对这次交谈的记忆并不一样。近四十年后,香农接受口述史访问时回忆说,他们那次「完全没谈密码」,「谈得更多的是人脑和计算机器」这类问题;至于他自己关于信息的那套想法,图灵当时「并不认为方向是对的」,他「得到的差不多是负面的反馈」。一次被后人追认为「两个天才难得交会」的谈话,在当事人那里,其实还带着一点被质疑的味道。
这是两个隐居于各自世界里的天才难得的一次交会:一个刚从布莱切利园的机密里走出来,一个正准备写下通信的数学理论,而他们在饭桌上真正关心的,是造一个会想东西的机器。
在这些年里,香农一边为战争做事,一边在心里慢慢酝酿一个更大的问题:通信的本质到底是什么?在 1945 年的一份内部保密备忘录里,他已经用概率论的语言分析密码系统,战后这份工作以《保密系统的通信理论》为题公开发表。密码学与通信理论,在他脑中是同一枚硬币的两面。
一篇论文与一个安静的家
1948 年,《贝尔系统技术杂志》分两期连载了香农的论文《通信的数学理论》。这篇论文提出了一整套全新的概念:用「比特」衡量信息量;把信息源的不确定性定义为「熵」;证明了在噪声信道中,只要传输速率低于某个「信道容量」,就存在办法让错误率任意小。
「比特」这个词是同事约翰·图基提出来的,意思是「二进制数字」。图基是普林斯顿的统计学家,战争期间常驻贝尔实验室,据一份 1947 年 1 月的实验室备忘录,这个说法最迟在那时已经定下来了。香农在论文里最早把「bit」用作信息的单位,并且明确注明「此词由 J. W. 图基建议」。据说命名是在实验室的午餐桌上敲定的,有人提议叫「binit」,有人提议叫「bigit」,最后「bit」胜出。一个今天人人都在用的单位,诞生过程就是这么随便。
关于「熵」这个名字,有一个流传很广的故事:据说冯·诺依曼建议他用这个词,理由是反正没有人真正懂熵,辩论的时候他总能占上风。这个故事细节不一,可信度看起来也难以考证。
但值得补充的是,这个故事最早的出处其实是香农自己。1971 年,他在《科学美国人》上的一篇文章里回忆道:「我最头疼的是该叫它什么。我想过叫‘信息’,但这个词被用得太滥,于是决定叫‘不确定性’。后来我跟约翰·冯·诺依曼讨论,他有更好的主意。他对我说:‘你就叫它熵吧,有两个理由。第一,你的不确定性函数在统计力学里已经用这个名字了,它本来就有名字。第二,而且更重要:没有人真正知道熵到底是什么,所以辩论的时候你总是占上风。’」——所以这不是后人编的段子,而是他本人的追述;只是「1940 年前后的一次谈话、1971 年才写下来」这条时间线,本身也提醒我们:细节不必太当真。
论文发表之后的反响,皮尔斯有过一个很好的说法:这篇文章「像一颗炸弹,而且是一颗延时炸弹」。他后来在另一篇回顾里说,这件事「像一道凭空劈下来的闪电」,而且「我不知道还有哪套理论是这样一整套、几乎没什么前身和历史地冒出来的」。皮尔斯也留下了两句让同行记了一辈子的实话:1950 年以前发表的信息论文章,「大多数跟香农的工作没什么关系」;以及「我从没遇到过一个真正弄懂了信息论的物理学家」。
当时也不是没有冷脸。统计学家约瑟夫·杜布给 1949 年那本书写的书评就不客气,说它更像「有启发性」而非数学性的著作,「而且作者在数学上的意图并不总是体面的」。
真正把这篇论文推向公众的,是另一个人:洛克菲勒基金会的沃伦·韦弗。韦弗在战时管过科学动员,眼光极好。1949 年,他把自己的通俗介绍与香农的论文合在一起,出了《通信的数学理论》这本书。在给基金会主席的信里,韦弗把香农做的事比作「吉布斯为物理化学做过的事」。而在他自己那篇导言里,他写道:
「communication(通信)这个词在这里将取一个非常宽泛的含义,包括一个头脑影响另一个头脑的全部过程。这当然不限于书面和口头的言语,还包括音乐、绘画、戏剧、芭蕾,事实上包括人的一切行为。」
韦弗还给出了那个著名的三层划分——技术的层次(符号传得多准)、语义的层次(符号多准确地传达了意思)、效果的层次(收到的意思多有效地改变了人的行动)。他最后甚至写下这样一句近乎诗的话:在这套理论里,「熵不只说算术的语言,它还说语言的语言」。
这就是「信息论热」的起点:一篇极其克制的数学论文,配上一篇极其热情的导言。往后几十年里,各种拿「信息」「熵」「冗余」去解释生物、心理、语言、经济、管理的文章层出不穷——而这桩公案,我们后面还会看到香农本人的反应。
对同行来讲,这篇论文的分量是不需要解释的。多年后,大卫·斯莱皮安在自己编的《信息论关键论文选》前言里写道:「本世纪大概没有哪一件工作,比香农 1948 年那篇文章更深刻地改变了人对通信的理解。」1998 年,在论文发表五十周年的综述里,塞尔希奥·贝尔杜第一次用了那个后来被反复引用的比喻:它是「信息时代的《大宪章》」。顺便说一句,《科学美国人》1990 年那篇专访里其实写的是「数字时代的《大宪章》」——两个版本后来常被混在一起,都算在《科学美国人》头上。
有意思的是,这样一篇改变世界的论文,作者本人几乎没有因此改变生活。他在发表之后依旧是那个爱摆弄东西、不爱应酬的人。
1949 年 3 月,他与贝尔实验室里的数值分析员贝蒂(玛丽·伊丽莎白·摩尔)结婚。据说牵线的人是皮尔斯——皮尔斯当时是贝蒂的上司。贝蒂是罗格斯大学的数学毕业生,聪明、幽默、有主见,既是他生活上的伙伴,也是工作上的搭档:他的一些论文手稿甚至是她的字迹抄写的,这让后来的研究者困惑了很久。她会吹钢琴,他会单簧管,两人下班后会找一些二声部的谱子合着弹。两人后来有了三个孩子。
还有一件圈里人都知道的小事。香农这篇论文出来的时候,诺伯特·维纳其实也在同一片水域里作业——他 1948 年出的《控制论》同样掀起了巨浪。两人的关系始终客气,维纳却在 1946 到 1947 年间私下抱怨过:「我的一个竞争者,贝尔电话公司的香农,要抢在我前面发表文章了。」香农这边对维纳一直很尊敬,说他是「我年轻时候的偶像」;至于两个人气质上的差别,麻省理工的托马斯·凯拉思后来总结得很直白:「维纳喜欢出风头,香农则完全不在乎这些。」
1949 年到 1950 年,他还发表了关于计算机下棋的论文,提出了让机器评估棋局、搜索走法的基本思路,这些想法后来成了计算机博弈的源头。
这件事值得多说两句。1950 年 3 月,他在《哲学杂志》上发表了《为计算机下棋编制程序》——这是这个题目上的第一篇技术论文;同年 2 月,《科学美国人》上还有一篇面向大众的《一台会下棋的机器》。文章中他把下棋程序分成两类,一类是硬算到底的「A 型」,一类是只搜有意思的分支的「B 型」,他自己更看好后者;他还估算出棋局的变化量大约是 10 的 120 次方,这个数字后来被叫作「香农数」。更早一点,1949 年他就在家里做出了一台用继电器控制的下棋机器,并且把它演示给国际象棋大师爱德华·拉斯克看过。有意思的是图灵当时也在做类似的事:他和戴维·钱珀瑙恩在 1948 年前后设计过一个下棋程序,因为没机器可用,只能自己拿纸笔一步一步地「手动运行」。图灵 1950 年那篇《计算机器与智能》里,还引用了香农的棋类文章。从香农的 A 型/B 型分类往下,洛斯阿拉莫斯 1956 年的 MANIAC、伯恩斯坦 1958 年在 IBM 704 上的程序、麦卡锡他们在麻省理工写的程序,一直到 1967 年格林布拉特的棋程序,用的都是这套架子。
香农夫妇很爱玩杂耍、下棋,家里也总有一些稀奇古怪的小发明。对孩子们来说,这位爸爸并不严厉,更像一个爱和他们一起折腾的大朋友。
玩具、机器与赌场
如果说香农的理论成就是他的「正业」,那么他造的那些机器,就是他生活里最鲜活的部分。
1950 年,他做了一只名叫「忒修斯」的电动机械鼠,能够在迷宫里摸索前进,一旦走过一遍,它就能记住路线,第二次直接走到出口。名字来自那个用线团走出迷宫的希腊英雄。这只木老鼠本身只是个装着磁铁和几根铜丝触须的壳子,真正的「脑子」藏在地板下面:一整排从电话交换机上拆下来的继电器,驱动着一台带电磁铁的滑车,把老鼠拖着往四个方向走。触须碰到墙,对应的继电器就记下这一格有墙,老鼠拐九十度继续试,直到撞上一块铜做的「奶酪」,蜂鸣器响起来。二十五格的迷宫,大约两个比特记一格,全部记忆加起来也就几十个比特——而它第二次就能一路直着跑到出口。迷宫改了,它还能把学到的忘掉重学。这是最早的「学习机器」之一。香农自己后来开玩笑说:严格讲,「那只老鼠并没有在解迷宫,是迷宫在解那只老鼠。」
1951 年 3 月,他在梅西基金会的控制论会议上做了题为《一台迷宫求解机的展示》的报告(会议记录到 1952 年才出版,贝尔实验室同年还拍了一部短片,报纸杂志跟着报道了一轮,所以很多书上把年份写成 1952)。据说现场有位神经生理学家拉尔夫·杰拉德,看见老鼠在一个圈里绕来绕去,喊了一声「这是神经症!」,香农于是又给它加了一个「抗神经症回路」。
他造过一台「读心机器」,能根据人以前猜硬币正反的习惯来预测下一次选择。这件事有个具体的对手。贝尔实验室的同事戴夫·哈格尔巴格先做了一台专门猜硬币的机器,叫 SEER——「序列外推机器人」,机器里面记着八种局面(上一轮自己赢还是输、对手换没换招),每种局面配一个可以上下加减的计数器,靠这点统计去押下一次;据他那篇 1956 年的论文,这台机器跟人对打了九千多局,赢了大约五成三。香农 1953 年 3 月写了一份备忘录,标题就叫《一台读心的(?)机器》,开门见山地说,这是「对哈格尔巴格的机器的一个简化模型」。两人的机器后来被接在一起互相对打,因为没人按按钮,还得再串一台「裁判」机器来产生随机数。谁赢的说法不一:多数说法是香农那台简单些的机器小胜,也有说它「赢得相当轻松」的——但具体比分,恐怕已经没人说得清了。香农在备忘录里还写了一句有趣的话:这类游戏,冯·诺依曼和摩根施特恩用博弈论处理过,爱伦·坡在《被窃的信》里用心理学处理过,而他这台机器「更接近坡的玩法,而不是冯·诺依曼的」。
他还造过一台只有一个功能的「终极机器」:盒子上有一个开关,你把它拨到「开」,盒盖就会打开,伸出一只机械手,把开关拨回「关」,然后缩回去,盖上盖子。这个点子最初来自他的朋友马文·明斯基——1952 年夏天明斯基在贝尔实验室跟他共事,后来回忆说:「我提议做这个机器,香农喜欢它,就让公司做了一批,送给几位高管。」香农在自己的桌上留了一台。它是被作家阿瑟·克拉克写下来的,克拉克在贝尔实验室看见过它,1958 年这样描述:「它不过是一只小木匣,雪茄盒大小,一面装着开关。你一扳开关,里面就响起一阵愤怒而一本正经的嗡嗡声。盒盖慢慢抬起,一只手从下面伸出来,把开关拨回去,然后缩回盒里。盒盖啪地合上,像棺材合盖一样决绝……一台什么也不做、只把自己关掉的机器,让人有一种说不出的不祥感。」——半个多世纪后,这个点子在网上重新火了一遍,人们叫它「最没用的机器」,做的人多半并不知道它出自明斯基的玩笑和香农的手。
他还设计了一台只用罗马数字运算的计算机,起名 THROBAC,说的是「节俭的罗马数字回溯式计算机」,名字本身就像个玩笑。这台机器 1953 年 4 月留下了两份技术备忘录,实物今天是麻省理工博物馆的藏品。
他的「玩具房」是家里最神奇的地方。那里有各式各样的独轮车,其中包括一些特别古怪的设计:有一辆没有座垫,有一辆没有脚蹬,有一辆是双人的,还有一辆的轮毂是偏心的,踩起来人会一上一下地起伏——他说这是头一辆这么做的车,帮他调试的助手查理·曼宁一边担心他的安全,一边为它第一次骑成鼓掌。车库里的独轮车和「大小轮」堆得落了一层灰。有会杂耍的机器人,其中一个被装扮成喜剧演员 W.C. 菲尔兹的形象:那是用儿童建筑玩具搭出来的,用三个钢球,球在一个绷紧的鼓面上弹跳,靠两片摇摆的桨「接一下、抛一下」,出手的误差则用短短的沟槽去纠正——全机没有一个传感器。他还做过三个小丑的「永不掉球」杂耍装置,起因是贝蒂从蛋糕装饰店带回一个四英寸的小丑,「才一块九毛八」。他的得意是:「有史以来最厉害的杂耍家也没法把纪录保持几分钟,可我的小丑整夜都在抛,一次也不掉!」
据说他还造过会喷火的小号——一吹,喇叭口就喷出火苗;还有火箭动力的飞盘、烧汽油的弹跳杆、一双巨大的泡沫「水上行走鞋」、一根从厨房用缆线连到地下实验室的机械手指(一拉,手指就勾一勾,等于叫人)、一台能设定翻转次数的机械硬币、从门廊下滑到湖边的简易缆车。爱德华·索普第一次走进他家地下室时的感想,被传记作者记了下来:「一个搞小玩意的人的天堂……我这是遇到了终极小玩意爱好者。」
他对杂耍尤其着迷,甚至总结出了一个「杂耍定理」。它把五个量用一行等式联系起来:设每只手接球到把球抛出的时间为 D,球在空中滞留的时间为 F,一只手空着的比例为 V,那么 (F + D) × 手数 = (V + D) × 球数。这个式子直到今天还在杂耍圈里被引用。他也写过一篇《杂耍的科学》,投给了《科学美国人》,但那份稿子改了又改,最后没发表——他 1987 年接受采访时还说:「我是给《科学美国人》写了一篇,至今没发出来。」文章要等到他去世后,被收进 1993 年的《香农论文集》里才和读者见面。对别人来说,这些都是不务正业;对他来说,这是理解世界的另一种方式。
他的兴趣还延伸到了钱的世界。1961 年,他与数学家爱德华·索普合作,做了一台可穿戴的轮盘赌预测装置:一个香烟盒大小的模拟计算机,开关藏在鞋里用大脚趾操作,一只脚负责给轮盘计时,另一只负责给球计时,结果则用几个音调通过塞进一只耳朵的小喇叭报出来;连导线都用胶水粘上颜色,尽量跟皮肤和头发混在一起。它预测的不是具体哪一个格子,而是一段扇区。那年 8 月,他们带着它真的去了拉斯维加斯:香农在轮盘旁边计时,索普在赌台另一头下注,两位太太负责望风。机器是灵的,小堆的筹码慢慢变大堆;但麻烦在于那根比头发还细的耳机线老是断,一断就得停半天。有一次同桌一位女士「惊恐地看过来」,索普赶紧走开,才发现「那个小喇叭像一只外星虫子一样从我的耳道里探出头来」。香农自己事后总结得很平:「我们碰到一堆实际问题,实际上从来没赚到钱。」这件事他们守口如瓶到 1966 年才披露;今天它被追认为「第一台可穿戴计算机」,不过这个称呼是后人的追认,不是当时的说法。
同一件事还有个前传,主角是索普的黑杰克工作。索普那篇论文本来想叫《二十一点的制胜策略》,是香农劝他把标题改得平淡些,最后成了《二十一点的一种有利策略》,1961 年发表在《美国科学院院刊》上——投这篇稿子需要一位院士背书,香农正是那位数学部的院士,据索普回忆,香农在签字前把他「盘问」了一遍才放过他。后来那本《击败庄家》把算牌术传遍了全世界。至于去拉斯维加斯那次,是轮盘赌,不是黑杰克,很多人会把这两件事混在一起。
他对股票的态度同样如此。香农并不迷恋盯盘,他会买入自己看好的少数几家技术公司并长期持有,比如惠普、摩托罗拉,还有他的老朋友亨利·辛格尔顿掌舵的泰利达因——辛格尔顿从大学时代起就跟他相识,后来还把他请进了董事会。他 1987 年跟采访者算过这笔账:「泰利达因我们拿了二十五年,每年复合增长百分之二十七。」这个数字在当时的圈子里是件稀罕事。至于那个更著名的「年化百分之二十八、跑赢一千多家基金」的说法,出处是庞德斯通 2005 年的书,依据的是一份未曾发表的访谈笔记,听个大概即可,别当成审计过的账目。他自己对这套本事的总结倒是简单:「我们是基本面派,不是技术派。」他对那些画图形的人毫不客气,把「头肩顶」「深 V」之类称作「重要数据的一种非常粗糙的复制品」;至于经济学家说的有效市场,他直说「我根本不信」。他还留下一句在麻省理工流传很广的俏皮话:有人问他为什么不用自己那套选股方法,他说:「算了吧,手续费会把你吃光。」——另有一次他对人说:「我是靠股市挣钱的,不是靠证定理挣钱的。」家里的账目,其实主要是贝蒂在管。女儿佩吉后来说:「这从来都是他们两个人的项目……他们两个都是赌徒。」他们甚至用一台早期的苹果 II 型电脑,每晚算一遍持仓的增长速度。
同一时期,他还是 1956 年达特茅斯人工智能夏季研讨会的发起者之一,与麦卡锡、明斯基、罗切斯特一起,把「人工智能」这个话题带到了学界的桌面上。有个细节值得记下:他自己并不喜欢「人工智能」这个词,更愿意用老派的「自动机研究」——那年他和麦卡锡合编的那本论文集,名字就叫《自动机研究》。至于那场为期一个多月的讨论会,他本人到底待了多久,史料上并不清楚:会议没有留下正式的出席名单,有回忆说他到场聊过一两天就走了,也有同时代人的笔记把他记成在场者。能确定的是,他不是那个从头住到尾的人。
然而他又是个清醒的人。1956 年,他在《IRE 信息论汇刊》上写了一篇很短、不到六百词的社论,题目叫《跟风》。这篇文章今天读起来依然刺人:
「信息论在最近几年变成了一股科学上的跟风热潮。它本来只是通信工程师的一件技术工具,却在通俗媒体和学术媒体上都得到了异乎寻常的关注……它大概已经被吹到了超出它实际成就的高度。」「大自然的秘密很少会一次让出好几条。」「人们会很容易发现,用上几个带劲的词,比如信息、熵、冗余,并不能解决我们所有的问题。」「这个行当无疑是被卖出去的,如果不是被卖过头的话……我们该做的是研究,而不是宣传。几篇第一流的论文,胜过一大批构思拙劣或者半途而废的文章。」
一个创立了一门学科的人,反而最先劝大家别神化这门学科——这种低调,几乎成了他性格的标签。
这篇社论不是没人回应,恰恰相反。维纳在三个月后同一份刊物上写了一篇《什么是信息论?》,客气地反驳说,不应该把信息论缩得那么窄;彼得·埃利亚斯则在 1958 年写了一篇讽刺社论,题目叫《两篇著名的论文》,虚构了一篇题为《信息论、光合作用与宗教》的文章来嘲笑滥用,末尾写:「我建议我们别再写这种东西了,把大量人力释放出来,去做那些真正需要研究的、激动人心的重要问题。」它常被后人称作学界最早的一次「索卡尔式恶作剧」的前身。罗伯特·法诺对此的感受很直接:「我不喜欢‘信息论’这个名字。克劳德也不喜欢。因为它听起来像是一门关于‘信息’的理论——可它不是,它是关于信息传输的,不是关于信息的。太多人没弄明白这一点。」贝蒂说得更家常:「那些人把他的话拉来拉去,他有点被惹烦了。他们不明白他想做的是什么。」
麻省理工的「怪教授」

1956 年 1 月,香农向贝尔实验室请了长假,回到麻省理工做客座教授,头衔是「电气通信访问教授」;1957 年他正式留下,同时挂两个教授头衔——电气工程系的通信科学教授,以及数学系教授。1958 年 10 月,学校宣布他出任新设立的「唐纳科学讲席教授」,这笔讲席由费城的唐纳基金会捐资五十万美元设立,是当时麻省理工收到过的最大一笔讲席捐赠。他和家人搬到了马萨诸塞州的温彻斯特,住进一栋靠近上神秘湖的大房子。房子 1858 年为一位名叫艾伦·德怀特的女士所建,她是托马斯·杰斐逊的曾外孙女,房子的设计据说参考了蒙蒂塞洛。他们后来给它起了个名字:「熵之屋」。
在学生眼里,香农是个特别的老师。他不爱讲课,更不爱写文章,上课风格随意,有时偏离主题,把话题带到他自己最近在摆弄的玩意上。
莱昂纳德·克莱因罗克形容他的课「像一顿好饭:你去了,他给你的东西是干净的、直观的」。罗伯特·加拉格记得他讲课时的那种神情:「他不会说‘这一章的要点是什么什么’。他会说:‘昨天晚上我在琢磨这个,想出来一个挺有意思的看法。’说的时候嘴角还带着一点坏笑。」大卫·福尼则是被他的研究讨论班拉进这行的,福尼说,他的教学方法就是讲自己正在做的问题、半成品的结果、猜想;有些问题他有漂亮的结果,有些问题他除了把问题本身说清楚以外毫无进展——「而这对一个正在找论文题目的研究生来说,简直太好了。」赫尔曼·豪斯也记得一件小事:他去旁听香农的讨论班,香农「把我当作和他平等的人对待」,并且对他这个晚辈提了一个关键问题,后来长成了豪斯那本书的第四章。香农的课还有个技术性细节常被提起:他一边回答问题,一边用一只手把一截粉笔抛上抛下,从来没有失手过。有位学生的总结很干脆:「我们都像敬神一样敬香农。」
做导师这件事,他却躲得很彻底。他一生带出的博士生极少——按后来的统计,只有三个;同一时期,麦卡锡、明斯基那些人各自都带出了一整代人。加拉格的解释很实在:「他的博士生非常少……你要是待在麻省理工,身边站着香农这么个庞然大物,你得有相当大的自我,才敢开口请他带你。」有人劝他多带几个学生,他的回答是:「我当不了导师。我没办法给任何人建议。我不觉得自己有资格去建议别人。」
他的办公室很乱,邮件和文稿堆得老高,据说他很多信件长期无人回复。这件事有个物证:他给自己存信件的文件夹起了个名字,叫「我拖得太久还没回的信」。记者乔恩·格特纳有一句形容极为传神:「信号可以抵达克劳德·香农。然后就再也传不下去了。」有位 1969 年去麻省理工访问的苏联学者回忆,他在走廊里看见了「香农教授」的门牌,然后过了一年多才意识到,这扇门几乎没开过——香农已经很少来学校了。倒是有位同事借用他那间空掉的办公室时,在里面翻出一张一年前开出、还没兑现的支票。人们还常提到,他在教工俱乐部的午饭桌上算他的股票想法,餐巾纸写满就换一张。
他对学术的虚名、头衔、荣誉兴趣平平,常常对别人的称赞报以腼腆一笑。他的名头则越来越大:1966 年 12 月,美国国家科学奖章的消息公布,次年 2 月由约翰逊总统在白宫东厅颁发,同一年他还拿到了 IEEE 荣誉奖章。颁奖那天,七岁的女儿佩吉为了穿哪条裙子跟母亲争执了一路,最后是副总统汉弗莱的大笑把她吓到躲在母亲腿后面。贝蒂说:「他是个非常谦逊的人。他得过很多奖,但奖从没让他头脑发热,他也从不谈这些。」他那些荣誉博士的兜帽太多,于是自己做了一个可以旋转的架子挂起来,跟挂领带的架子差不多。
领奖和演讲则一直是他的软肋。1973 年,第一届「香农讲座」在以色列的阿什凯隆举行,埃尔温·伯利坎普后来回忆:「我从没见过那么严重的怯场。我根本想不到,一个人在朋友面前可以怕成这样。」他需要有人在后台替他做很久的心理建设,还得由一位朋友陪着才肯上台。他后来推掉类似的邀约时,理由是一句玩笑:「退休以后,贝蒂不擦窗户,我不做演讲。」
这些年里,他的另一桩爱好是音乐:他会吹单簧管,喜欢迪克西兰爵士乐,也常参加小型即兴演奏。楼下客厅里,他吹单簧管、贝蒂弹钢琴的二重奏,是这个家的日常。爵士乐里的即兴与结构,与他的科学趣味可谓同源。
他爱下棋,但并不在乎输赢;他自己做的下棋机器能赢一般水平的对手,他却更乐意站在旁边看机器怎么「思考」。他骑着独轮车穿过麻省理工的走廊,边走边杂耍,让路过的学生又惊又喜。
家里那三个孩子,是在一堆零件中间长大的。儿子罗伯特生于 1952 年,后来做计算机,1998 年先于父亲去世;安德鲁生于 1954 年,成了钢琴家和作曲家;女儿佩吉生于 1959 年,后来当了老师。家里那间被报纸叫作「玩具房」的两层附楼,孩子们只叫它「爸爸的房间」。佩吉回忆说,父亲在家工作的时间很多,去学校只是为了上课和见学生,「所以我从小到大觉得他老在身边,跟很多上班的人家不一样」。晚饭后谁洗碗,家里甚至有台会走的发条机器老鼠来决定:把它放在餐桌中间,看它往哪边掉下去,掉到谁那边就谁洗。有一次佩吉把一盒牙签撒在了门廊上,父亲没有生气,而是说:「你知道吗,用这个可以算出圆周率。」——他说的是投针问题。家里饭桌上的话题常常是股票,孩子们很早就被教着读《华尔街日报》。至于辅导作业,他会因为「新数学」的教材顺序不对而发一顿牢骚,然后一路讲到虚数上去,讲到孩子已经完全不指望他把题讲完。
1978 年,他从教授岗位上退休,此后更多地待在家中,把时间交给他的工坊、他的玩具和他的书。
「熵之屋」里的晚年

退休后的香农依然享受生活:造机器,玩杂耍,和贝蒂一起旅行、散步,在家里招待来访的朋友。他不太谈自己的成就,也不爱做回顾。很多年后,来访者发现他的家里很少有显眼的荣誉陈列,反倒到处是工作台、零件和各式玩具。
他的动手能力没有退化,反而更放得开了。他做了一台解魔方的机器——这是真的,不是传说,那台机器今天也在麻省理工博物馆里;他还为魔方写过一首七十来行、带脚注的打油诗,标明要用《Ta-Ra-Ra Boom-De-Ay》的调子唱。1985 年,他获得了第一届京都奖,去京都领奖时做了一场题为《通信与计算的发展,以及我的爱好》的演讲,那是他晚年最长、也最完整的一次公开表述。他在演讲里说,历史上真正重要的不是帝王将相,而是「达尔文、牛顿、贝多芬这样的思想者和创造者」。
进入 80 年代,他的记忆开始衰退。1983 年,他去看医生,结论是「很可能处在阿尔茨海默病非常非常早期的阶段」(这是贝蒂的原话)。起初是忘电话号码、忘名字、忘面孔,出门去趟杂货店会忘了怎么回来,字迹也开始发抖。
1985 年,在英国布莱顿举办的国际信息论研讨会上,出现了一件令人难忘的事。他和贝蒂没有事先打招呼就出现在会场,在几个报告厅里进出,直到有人认出他来,消息才传开。晚宴上主办方把他请上台,他只简短地讲了几句,就被自己的掌声淹没了,最后说了一句:「这——太荒唐了。」然后就没什么可说的了,于是从口袋里掏出三个球,当场抛了起来。事后有人问主持人该怎么形容这件事,得到的回答是:「就像牛顿突然出现在一场物理学会议上。」参会者排起长队请他签名,很多年轻研究者是平生第一次见到这位读了一辈子其论文的人。当时的信息论学会会长也回忆说,那天在场的人里,大部分其实并不认得他,「但有一种嗡嗡声:香农来了,在哪儿,在哪儿?」——那是他最后几次公开露面之一。第二年,学会正式邀请他出席了在密歇根安娜堡举行的研讨会,那时病情已经相当明显:他做了一场十几分钟的晚宴讲话,里面还塞满了趣闻和玩笑,可贝蒂替他挡掉了大部分寒暄。
此后,病情逐渐加重。女儿佩吉说:「他会到处乱走。我们住在一条繁忙的街边……看着自己的亲人得这种病,是件很可怕的事。」有一阵子,家里参加了当地医院的阿尔茨海默病研究,贝蒂充当对照组。佩吉说:「有些日子他认得人,有些日子不认……有时候还是原来那个爸爸,有时候完全不知道自己在哪儿。」1992 年,佩吉还跟他有过一次关于研究生院的正常交谈;到 1993 年,罗伯特·法诺问他一件从前的事,香农只是回答:「我不记得了。」
1993 年他摔了一跤,髋骨骨折,康复得很慢。贝蒂本想让他在家里,还在「熵之屋」里布置了一间放得下病床的房间,最后在佩吉的劝说下,把他送进了梅德福的一家护理机构。贝蒂几乎每天去两次,佩吉说她「非常尽心」。贝蒂自己回忆:「中午我过去,护士们会排队坐在一张长凳上等我,因为我一进门,他脸上就会亮起来,咧嘴笑。」他在那里还会把助行架拆开来,琢磨更好的设计;听到音乐就用手指打拍子;护理人员会给他出些简单的算术题;他也会朝着楼梯和门外走。90 年代,他渐渐认不出身边的人。2001 年 2 月 24 日,克劳德·香农在这家护理机构去世,享年 84 岁。他的大脑捐给了阿尔茨海默病研究。
贝蒂比他多活了十六年,2017 年 5 月去世。他们结婚六十八年,从他还在贝尔实验室算信道容量,一直到「熵之屋」里的人渐渐走完。
他早年还给自己画过一场想象中葬礼的速写,那张图一点也不悲伤:一支爵士乐队在前面开道,六位独轮车手抬着棺材(图上写着「6 个骑独轮车的人 / 1 位亲人」),后面跟着哭泣的寡妇、八人杂耍队和一台八条腿的杂耍机器,一辆「棋局彩车」上,棋手戴维·利维正在跟电脑对局,再往后是四只按斯金纳的方法训练过的猫、各种小机器、慢跑的人和一支四百一十七人的乐队。一个人能这样安排自己的葬礼,说明他对「正经」和「不正经」的分界,从一开始就没怎么放在心上。
一个把工作当成游戏的人
香农的一生没有戏剧性的冲突,没有激烈的论战,也没有惊人的野心,很多时候他就是在一间堆满零件的屋子里,对着一个有趣的问题发呆。他提出的理论,为今天的手机通信、互联网、数据压缩、纠错码和密码学等整个数字世界打下了地基;而他自己的日子,却过得像一个永远不肯长大的孩子。
同行对他的评价,几乎都带着一点无从下手的敬意。大卫·斯莱皮安说:「他真的是个天才。我认识的人里,只有他配得上这个词。」又说:「他数学并不算懂得深,但他能现造出他需要的数学。」罗伯特·加拉格的版本是:「他的眼光清澈得惊人。爱因斯坦也是这样。」至于他到底做了什么,加拉格还有一句更朴素的话:「是香农看出,二进制位是一切通信的基本元素。那是他真正的发现,整个通信革命都是从这里长出来的。」托马斯·科弗说:「香农把三个领域炸了出来。」詹姆斯·马西在密码学上补了一句:「毫不夸张地说,香农的文章标志着密码学从一门手艺变成了一门科学。」而马文·明斯基记住的却是另一面:「不管出现什么题目,他都带着兴致扑上去,用某种出人意料的办法去攻它。对他而言,问题看上去越难,找到新东西的机会就越大。」
他自己对这一切的解释,比任何评论都更实在。1987 年,他对采访者说:「我不认为我做事是为了得奖——虽然另一间屋子里放着两打奖章。我更主要是被好奇心驱动,从来不是为了钱。我只是想知道,东西到底是怎么被装起来的。」「答案找到之后,把它们写下来、发表出来,总是让我很痛苦……我做过很多事,从来没写出来过。太懒了吧。我楼上有一个文件夹,装的全是没写完的论文。」三年后,他又说了一句后来被引用得最多的话:「我一直在追逐自己感兴趣的东西,不太在意它有多少金钱价值,或者对世界有多少价值。我在完全没用的东西上花了很多时间。」
回望那些日常的小事:少年时在围栏上架起的电报线,独自在走廊里骑独轮车的深夜,家里摆满的各种怪机器,晚年杂耍时那一点羞涩的笑容,你会发现,这些并不是他「正业之外」的点缀,而恰恰是他创造力的来源。他相信好奇心,相信玩耍,也相信,好玩的东西往往藏着深刻的真理。
卡德班克和斯隆在《自然》上的讣文里写过一句很准的话:香农大概能排进二十世纪科学主要人物名单的前列,「尽管他的名字对公众来说相对陌生」。这大概正是他本人会满意的位置。