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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(yuǎn)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(yuǎn)，這并不是一項(xiàng)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(dá)遠(yuǎn)在冥王星軌道之外的目標(biāo)。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(yuǎn)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(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)上取得了多項(xiàng)突破。在貝爾實(shí)驗(yàn)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(yù)。20世紀(jì)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(zhǔn)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(shí)際應(yīng)用似乎遙不 可及，與當(dāng)時他在研究工作中實(shí)際使用的技術(shù)相差很遠(yuǎn)。他從一個再簡單不過的目標(biāo)開始著手確 定“信息”的準(zhǔn)確概念。Shannon認(rèn)為最基本的信息形式是判斷事物正確與否，這可以用二進(jìn)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(diǎn)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(jī)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(diǎn)。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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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?xiàng)l袋上的價格。就在最近的1993年，工程師們?nèi)〉昧艘豁?xiàng)重大突破，發(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(shí)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(jī)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(jìn)最小的空間開辟了道路。

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