数学上1兆等于多少,一兆是10的多少次方

首页 > 生活 > 作者:YD1662024-05-31 10:34:16

一、大闹移动营业厅的大叔

话说蜉蝣君有事去移动营业厅办理,具体办什么业务早都忘记了,却唯独对多年以前那一场面红耳赤的的争吵记忆犹新。

那个时候,刚刚经历了2G时代手机的普及,3G还在神州大地蓬勃发展中。

主角是一个矮胖的大叔,穿着得体,头发整齐,浑身上下打理地干净利落。

他挥舞着当时刚刚兴起的大屏智能手机,愤怒地质问到:“每个月套餐这么多流量,结果才几天就用光了,这到底是怎么回事?”

营业厅的小姑娘还是很镇静的:“先生您好,非常抱歉给您带来不便了。请问您一般用手机上网都做些什么呢?”

“呃,就是看小说,看图片,听音乐......”

“先生,浏览文字,和看图片或者听音乐消耗的流量是不一样的,图片和音乐用的流量会多一些......”

大叔很不耐烦地打断了小姑娘:“打电话都是按照分钟来收费的,上网为什么不一样?你就明明白白地告诉我,这些流量到底能用多长时间?”

“先生,这个实在给不出来,看不同的图片,听不同的音乐,或者手机信号的好坏不一样的话,消耗的流量也是不一样的。”

大叔怒不可遏:“别净扯那些没用的,你就直说,我这些流量到底能用几天?”

到了这里,蜉蝣君感觉到,这场争吵已经进入了死胡同。任凭小姑娘怎么解释,这个大叔应该也很难理解流量的计量和消费的逻辑。

时代的潮流就是如此加速前进,大批的新概念层出不穷,冲击着其中的每一个人。大多数年轻人觉得这一切都是如此的理所应当,而中老年人却不得不在困惑中强迫自己习惯。

他们更习惯于像“苹果多少钱一斤”中的“斤”这样的看得见摸得着的单位。就算是无形的服务,比如打电话两毛一分钟,这里面的概念依然是十分熟悉,非常易于理解的。

而手机上网所消耗的“流量”到底指的是什么呢?流量的计量单位“兆”到底代表了什么?单位前面的数字的大小是明确的,但这个单位是如此的抽象。

为了便于理解,我们可以把网络,不论是2G,3G还是4G或者5G想象成一个信息的仓库,这个仓库通过空气中无形的管道连接到我们的手机,源源不断地把信息输送到我们的手机里。那怎么度量信息的多少呢?这就要用到“流量”这个词了。

我们上网行为,不论是浏览网页,还是看图片,听音乐,或者看电影,本质上就是信息的交换和获取的过程,获取到的信息越多,消耗的流量也就越大。

一个概念的解释,往往又会牵扯出更多的概念。为了解释“流量”这个概念,我们不得不引出了“信息”这个词。好在大家对这个词时非常熟悉的。

二、比特的诞生

那么到底什么是信息呢?

首先看看汉典的解释:音信,消息。再来看看来自《三侠五义》中的一个示例:“听说智化求见,必是丈夫有了信息,连忙请进。”这个解释似乎非常直白,但又总有些说不清道不明只能意会无法言传的感觉。

如果我们再追问一句:既然信息是消息的意思,那么,消息到底是什么意思呢?如果再查词典的话,我们将看到解释:消息就是信息的意思!这么互相解释,最终还是不清不楚。

我们再来看看小米手机董事长雷军关于信息的说法:

数学上1兆等于多少,一兆是10的多少次方(1)

小米手机董事长:雷军

“投身信息产业的怀抱快三十年了,我有时也在想:信息何以会具备如此强大的力量?它的力量来自哪里?我们又该如何驾驭这一力量?

在这三十年间,信息极大地释放了人类的能量,它所创造的价值超过了之前五千年的财富总和,但“信息”依然是个大家耳熟能详却又含义模糊的词。

信息是人的镜子,它在技术更新与模式兴替中展现出变化万端的色彩。

但我们回视人的心灵,却发现它在千百年来并没有太多的变化。

科技的互联网不能描述信息的全部,信息只有作用于思维,才能显示出强大的力量。”

雷军的这段话反映出了很多人对信息的理解和困惑。从中可以看出,虽然信息这个词汇在日常生活中无处不在,但要说清楚信息是什么,却并不容易。

解释清楚“信息”是什么尚且不易,要度量它就更不容易了。

时代的发展,不断呼唤着通信理论奠基人的诞生。

2019年,信息论的创始人香农诞辰103周年。和其他学科的不同之处在于,别的学科创始人是发明了一个新的起点,而香农在创立信息论的时候,直接宣告了它的终点。

数学上1兆等于多少,一兆是10的多少次方(2)

克劳德·香农

在经典信息论框架内,一切都逃不出香农定理的范围。信息理论的大厦已经建成,后人只能在工程应用上努力。当其他人还在拼尽全力爬山的时候,香农已在山顶欣赏美景。

克劳德·香农于1916年出生于美国,是爱迪生的远房亲戚。他于1940年获得麻省理工学院数学博士学位,随后加入贝尔实验室数学部。

在1948年和1949年,香农发表了《通信的数学原理》和《噪声下的通信》这两篇具有深远影响的论文。

在这两篇论文中,香农阐明了通信的基本问题,给出了通信系统的模型,提出了信息量的数学表达式,并解决了信道容量、编码等一系列基本技术问题,成为了信息论的奠基性著作。

那么,香农是怎样解释信息的呢?

首先,信息蕴藏于的不确定性之中。试想,在美剧《权力的游戏中》,保护布兰的阿多只会说一个词:“阿多!”,任何跟他的交流,只会得到一声“阿多!”,不会有任何变化。因此这里面没有任何不确定性,也就不传递任何信息。

数学上1兆等于多少,一兆是10的多少次方(3)

美剧《权力的游戏》中的阿多,只会说:Hodor这一个词

然后,所有不确定的事物都有其发生的概率,信息是这些概率之和(这是简化说法,精确描述需要用到后面的公式)。

以抛硬币这个最为简单的随机事件为例,如果是正面向上,标记为0,反之如果是反面向上,则标记为1。

仅通过常识即可得出,0和1的概率都为二分之一(0.5),它们的概率之和就是1。于是,香农称:这个事件里面蕴含的信息量是1比特。

注意,大家耳熟能详的“比特”这个概念就此出场!这个词是香农首创的,英文全称是“Binary digit”,缩写为bit,也就是“二进制数字”的意思。

为什么是二进制呢?因为它最简单,只含0和1这两个数字,就像硬币的正反面一样,表达了像抛硬币这样的宇宙最基本的事件。

而更复杂的事情,都可以用大量这种简单的事件来叠加表示。

香农甚至创造出了一个公式来度量信息的多少:

数学上1兆等于多少,一兆是10的多少次方(4)

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