谁是5G的主宰

香农重新建造了一个全新的世界，从宙斯的额头开始。——节选自《公式之美》

5G背后的主宰：香农公式

2019年1月24日，华为发布了全球首款5G手机。

一时之间，“华为主宰5G时代”的言论又甚嚣尘上。

为什么每每谈到5G，总会让许多人激动莫名。

通讯标准真的这么重要？有人说，5G是国家基础设施和经济增长新引擎，也是科技革命和产业变革的重要驱动，所以大国之争在所难免，没有谁不想主宰这个领地。

除了国家介入，全球通信企业也在争夺5G的话语权，包括AT&T、英国电信、中国移动、爱立信、华为、英特尔、LG电子、联发科技、诺基亚……都想成为5G时代的控制者。

从1G到5G的历史中，无论是国家还是企业，都一直在明争暗斗，争夺通信业的“铁王座”。

是的，这些都是我们看得到的一面，国家意志之争，企业逐鹿全球。

如果抛弃意识形态之争，淡化国家和民族的斗争背景。平心静气，硝烟散尽之后，从技术的角度来看，主宰者从来只有一个，那就是香农公式，它才是5G幕后真正的大BOSS。

香农公式是什么？香农又是谁？它为什么才是5G的真正主宰？

香农是谁？

我们先来谈谈香农是谁。

1997年，美国波士顿城外一幢用灰泥粉饰过的宅邸里，每天下午4点，总有一个银发雪白的老头一边骑着独轮车，一边同时抛接4个球，不厌其烦地操练杂耍技艺。

若有到访者来此，他会兴致勃勃地分享他的“杂耍统一场论”：如果B代表球的数量，H代表手的数量，D表示球在手中度过的时间，F则代表着每个球的飞行时间，E代表每只手不拿球的时间，那B/H=(D+F)/(D+E)。

不幸的是，这理论并不能帮助这个71岁的老头子实现扔四个球的美梦，所以，他耍赖地狡辩道：“这是我手太小了！”

尽管这老头狡辩时满脸无赖，但他身边的每个人眼神里依旧透着敬畏，毕竟克劳德·香农这个名字，在20世纪下半叶，与爱因斯坦一样站在神坛之上。

他就是香农，一个从小就开挂了的天才，8岁就帮姐姐做高数作业，辅导姐姐成为数学系教授………

相比于他各种各样的“天才”传说，香农1948年发表的《通讯的数学原理》和1949年提出的《噪声下的通信》，让他成为“信息论”及“数字通信时代”的奠基人。

他以天才般的想象力和创造力，用科学方法定义什么是“信息”，发展了“信息论”，提出两大定律，以信息论指引通信发展，第一次使人类从工业社会过渡到信息社会，最后进入到前所未有的数字通讯时代。

5G前传：信息即情报

什么是信息？

20世纪以前，“信息”尚处于混沌之中，其远比“运动”、“能量”等词更晚才被抽象出来研究。更多的时候，它是一纸家书，是斗兽场的公示牌，是市场上的叫喝，或是沙龙女主人的八卦点滴……

香农给予它明晰定义：信息是用来消除随机不确定性的东西。

香农究竟是如何找到它的精确定义的？二战期间，呆在贝尔实验室15年为美国情报部门工作，使得香农对“information”一词有着深刻理解。英文中，信息和情报是同一个词，而情报最大的作用就是消除不确定性。战争时期，情报在命悬一线间改变世界格局。

1941年，二战正处于白热化阶段。德国430万大军兵临莫斯科，斯大林在欧洲已无兵可派，想调回远在西伯利亚中苏边境驻扎着的60万大军。斯大林使劲揣度着德国盟友日本人的心思，这群东洋人究竟是选择北上进攻苏联，还是南下和美国开战？

最终传奇间谍佐尔格向莫斯科发来了信息量仅80比特，却抵过千军万马的情报（信息）：“日本将南下”。斯大林终于松了口气，并即刻下令：大后方的60万大军撤回欧洲，增援莫斯科会战。在日本偷袭美国珍珠港、德国于寒冬中满盘皆输下，随后的历史迅速发生大转折。

斯大林通过获取情报做出决断的过程，其实就是一个获取新信息、消除不确定性的过程，这个过程可以看做是信息作用的淋漓展现，也是信息论原理的一个具象呈现。

由此，信息的定义出来了，那什么是“信息论”呢？

信息论：新帝国的“理论基石”

信息论包括两大定律：

香农第一定律，即信源编码定律。

香农第二定律，即香农公式。

1948年，在划时代论文《通信的数学原理》中，正是这篇“20世纪最重要的硕士论文”，标志着信息论的诞生，直接炸出了一个新的学科：信息学。这个世界所有的信息都可以用0和1来表示，香农带领人类从工业时代进入了信息时代。

香农提出了“比特”和“信息熵”的概念。

比特是香农自创用来测量信息的单位，现已跻身于公尺、千克、分钟之列，成为了日常生活中最常见的量纲之一，是计算机最小的数据单位。

例如“香农真的好牛逼”这七个汉字一共是112bits，一个汉字两个字节，一个字节8bits，总共就是7*2*8bits。

“信息熵”则是香农从热力学中偷过来用的，专门用于描述信源的不确定度，是消除不确定性所需信息量的度量。公式表示如下：

这个公式不在这里具体展开，“信息学”专业同学曾经被它反复虐过，这里不再勾起伤心往事。

关于信息熵的公式，物理学家张首晟曾经感慨：这个公式虽然不像E=mc那么知名，但人类知识往前推进，牛顿力学可能不对，量子力学可能不对，相对论可能也不对，而信息熵公式却是永恒的。

定义以上信息之后，香农提出“信息学”的两大定律：

香农第一定律叫做信源编码定律，简单讲就是教会人类如何用数学方式将“信息”编码。

香农第二定律描述了一个信道中的极限信息传输率和该信道能力，这是现代通信的“金科玉律”。

香农的信息论在新时代掀起了一场信息革命，一个新帝国正以前所未有的速度崛起。

什么是“香农公式”？

敲黑板，划重点，谈谈“香农公式”。

1948年，香农提出的信息熵，解决了电报、电话、无线电等如何计量信号信息量的问题。

但怎么在远距离通信中进一步提高信道容量？也就是信息传送速率上限，即“香农极限”。

这是个令人捉急的烦恼，不能一辈子总是只发几个字的电报吧。

但信息这玩意儿无质无量，谁知道到底是什么在影响它的速率呢？

（编辑：温州站长网）

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