⼿机流量的本质到底是什么?看完就不再会⽤超了!
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。
手机上网流量控制
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:
⼩⽶⼿机董事长:雷军
“投⾝信息产业的怀抱⼗年了,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
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。
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。
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:
⾹农的信息熵公式
上⾯的公式过于复杂,本⽂不进⾏详细解释具体的计算过程。
据此公式可以计算出,⼀个英⽂字母含有的信息量是4.7⽐特。也就是说,采⽤5个⼆进制数字,就可以表⽰所有的英⽂字母。
这是显⽽易见的,因为5个⼆进制数字共有32种组合,⽽英⽂字母共有26个。
通过上⾯这个公式,⾹农把热⼒学中的“熵”这个概念引⼊了通信系统,称之为“信息熵”。
那么,到底什么是熵呢?
初中物理⽼师教导我们:物质是由分⼦组成的,这些分⼦⽆时⽆刻不在进⾏着杂乱⽆章的随机运动,温度越⾼,运动也就越激烈,物体将会从固体融化为液体,直⾄沸腾为⽓体。
假如我们把⼀滴墨汁滴⼊⽔中,由于分⼦的相互运动和碰撞,就会看到⿊⾊迅速地弥散开来,直到整个液体都被染成⿊⾊为⽌。
拿铁咖啡中的熵
从泾渭分明到⼀⽚混沌,就是⼀个混乱程度不断增加的过程,⽽且这个过程是不可逆的。
想象⼀下,你⽆论怎样摇动那瓶被墨汁染⿊的⽔,也⽆法让它恢复到最初清⽔和墨汁界限分明的状态。
“熵”这个概念正是⽤来表征⼀个系统的混乱程度的。
⾹农⽆疑是从中得到了灵感:既然信息蕴含在充满不确定性和出⼈预料的混乱当中,那么也就可以⽤“熵”这个概念来衡量。
于是他把上述⾃⼰定义的公式成为“信息熵”,传递信息的符号的不确定越⾼,计算所得的熵就越⼤,蕴含的信息就越多。
这个信息熵的结果,就是⽤⼆进制数字:“⽐特”来表达的。
图灵在苦思冥想⾃⼰的计算设备,该设备只是在头脑中构思
阿兰·图灵
与此同是,另外⼀位顶级科学家,同时也是⼈⼯智能的开⼭祖师:阿兰
的,后来被称作图灵机。