一、電與信息

起源

早在對電有任何具體認知之前，電這種現象就已經存在於早期人類的記錄當中，無論是閃電還是電魚，電在自然界中並不罕見，儘管對這種強烈的能量釋放非常困惑，但人們也一直在嘗試探索電的本質。無獨有偶，古代學者們也從另一個角度視圖揭開電的面紗，在地中海的古老文化中，很早就有文字記載，將琥珀棒與毛皮摩擦，會產生吸引羽毛的性質，這時候還沒有靜電的概念，古希臘哲學家Thales of Miletus 將這種現象歸因於磁性，雖然這種樸素的理解並不正確，但依託於直覺的聯想卻是有價值的，數千年後，科學證明了電與磁的密切關聯。

在17世紀以前，電不過是學者們好奇的自然現象，直到1600 年，威廉·吉爾伯特才系統地總結了電與磁的區別和聯繫，他從實驗結果出發，詳細描述了帶電物質的性質，而他更重要的貢獻則是發明了electrica 這一詞彙，從希臘語中的琥珀“electron” 演變而來，電學自此誕生。

2. 古典電學

從十八世紀開始，電磁學開啟瞭如火如荼的發展。

1752 年，本傑明·富蘭克林完成了著名的風箏實驗，將閃電牽引到地面，證實了閃電屬於自然界中的一種電現象，之後又發現了電荷守恆定律。 1767 年，約瑟夫·普利斯特里提出帶電物體之間的作用力類似於萬有引力。 1785 年，查爾斯·庫侖使用扭稱證實了電荷之間的力服從平方反比定律，從此，電學進入定量研究時代。 1835 年，Carl Gauss 提出高斯定律，描述了電荷與電場之間的關係，庫倫定律成為高斯定律的一種特殊情況的演繹，同時 Gauss 還提出了高斯磁定律，表明了磁場的散度為 0。

1820 年，漢斯·奧斯特發現了電流的磁效應，隨後安德烈·安培提出安培定律，定量描述了電與磁的關係，電學也發展成了電磁學。 1827 年，格雷格·歐姆發展出一套數學理論來研究電路。這些都成為了現代電子電路行業的基石。

1831 年，麥克·法拉第發現電磁感應，變化的磁場可以產生電場，這是人類工業史最重要的理論之一，發電機也因此進入歷史舞台。

十九世紀見證了電磁學的蓬勃發展，電磁學知識的積累也催生了工程學的突破，1866 年，西門子發明了第一台工業發電機；1876 年，貝爾發明了第一台可用的電話； 1878 年，愛迪生改進了燈泡；1887 年，尼古拉·特斯拉在交流電的基礎上發展完成了感應電動機。電力成為了人們生活的必需品，第二次工業革命也隨之而來。

3. 電磁場

古典電學各成體系，內容駁雜，電與磁的關係還沒有系統的理論，而物理學史最重要的人物之一，麥克斯韋將電磁學實現了統一，頗有一般以雷霆擊碎黑暗的感覺。 1865 年，麥克斯韋提出麥克斯韋方程組，推導出電磁波方程式，並大膽推測光就是一種電磁波。無論是無線電、5G 信號，還是光纖傳播，本質上都是通過電磁波來攜帶信息，通過改變振幅和頻率來表達 0 和 1，從而將電信號以電磁波的形式傳遞出去。從此，信息的傳播再無空間的製約，效率大大提高，現代社會的一切媒介傳播也都基於此。

4. 電子時代

時間來到20 世紀，這是一個混亂不堪的年代，兩次世界大戰讓數千萬生命消逝，大國之間錯綜複雜的關係讓世界多次面臨分崩離析；這也是一個充滿希望的年代，物理學界群星閃耀，愛因斯坦，普朗克，波爾，薛定諤，海森堡，不斷把理論物理推向新的高度；這也是一個激情四射的年代，電子產品得到了空前的發展，人類的生活方式實現了翻天覆地的變化。

1901 年，馬可尼從英國發射無線電訊號，穿越大西洋，將信息傳送至加拿大。 1906 年，無線電之父，李·德富雷斯特發明真空三極管，將電子時代的發展快速推進向前，無線電與長途通訊不再是遙不可及的夢想。四十年代，固態元件開始出現在越來越多的場合當中，這標誌著真空管的快速沒落，以及半導體的迅速崛起。 1947 年，貝爾實驗室的科研團隊發明晶體管，這是二十世紀最重要的發明之一，信息時代到來。 1959 年，羅伯特諾伊斯發明集成電路，晶體管、二極管、電阻、電容等電子元件都以集成電路的形式裝配進用戶終端，這是我們所有現代電子設備的最基本元件。

5. 控制論、信息論、計算機科學與人工智能

如果讓我選取當今信息社會的創世級人物的話，那麼一定是這四位，提出控制論的諾伯特·維納，提出信息論的克勞德·香農，“計算機之父”馮諾依曼，“人工智能之父”艾倫·圖靈，無獨有偶，四位巨擘都是數學家。

二、數字信息的發展

基本規則的定義完成，在之後的時間裡，技術便集中於如何更快速地創造出更多的更豐富的信息，並高效地呈現給所有用戶。

早期的計算機體積龐大，效率低下，無法滿足科學家日益增加的算力需求以及普通用戶的日常使用，人們需要更優雅的交互終端，因此在小型化和高速化的路上已經走過了數十年，直到今天。

貝爾實驗室在1968 年推出全球第一個移動蜂窩電話系統，也稱為先進移動電話系統。更大的信息傳輸和通道，配合同時期出現的芯片、儲存、屏幕等組件以及對應的圖像技術，最早的移動通信設備就自然地出現了。

1G 使用的是模擬通信技術，信息容量低，信號不穩定，數據傳輸質量也不高。在80 年代後期，隨著大規模集成電路和數字信號等技術的逐漸發展，人們開始研究數字通信的轉型。

隨著通信領域技術的不斷突破，在2G 崛起之前的這一時期，互聯網爆發了。 1980 年代，計算機和網絡技術的相關理論逐漸完善，無論是技術本身還是產業應用都獲得了肉眼可見般的蓬勃發展，並最終催生出強大的互聯網。這也相應地帶來了計算機之間的數據通信需求呈爆炸式增長。

80—90 年代，通信技術的重點發展方向，就是從模擬信號到數字信號，從語音到多媒體。這也直接加速了2G 技術的發展，並於1990 年歐洲電信標準協會發布了全球移動通信系統標準。

到了2000 年，國際電信聯盟發布了第三代移動通信標準。 3G 技術可以滿足基本的多媒體業務需求，有著更大的信息容量和更快速的信息傳輸速度。這時，以iPhone 為代表的智能手機衝擊了以Nokia 為代表的傳統移動終端，我們能將身邊的世界和信息更有效率地通過移動設備傳輸到數字網絡中，並進行信息的傳遞與交換。

經過幾年的發展，通信技術的發展又得到進一步的加速，國際電信聯盟又在2008 年指定了用於4G 通信標準的一系列要求，並在十年後的2017 年，3GPP 正式進行了5G NR首發版本的凍結與發布，這也標誌著第五代通信技術步入了應用階段。

直到2010 年以來，從3G 到4G 的通信技術發展，讓人們一下子能獲得比過去大得多的數據量和算力的支持，同時人們也找到了新的機器學習算法（特別是深度學習） ，配合日益增加的數據量和場景，進一步地促進了人工智能的再次爆發。

每次通信技術的進化都會催生大量的新信息，2G 時代的圖片，3G 時代的視頻，4G 時代的直播，5G 時代的VR，新技術不斷將現實世界的信息數字化，從文字、圖像到人物、建築到整個世界，這也加速了虛擬世界原生信息的發展。在此基礎上，隨著數據量的增加，結合大數據分析歸類以及人工智能的自我學習，虛擬世界的原生信息也會不斷誕生，這也會帶來新的需求和交互，如何應對越來越多的虛擬內容？如何與虛擬人物建立關係？真實世界變得越來越智能，虛擬世界則變得越來越真實，甚至會超越真實社會。

5G 信號可以被轉化為WiFi、藍牙、ZigBee 等各種局域網信號，從而滿足不同設備的連接要求。在渠道端進行各種設備的聯動、控制與計算，同時結合AI 算法和雲端實時交互，實現智能的生活場景。在雲技術和通信技術的加持下，內容的存儲、迭代都在雲端進行，通過不同的終端來鏈接不同的場景，比如游戲、通訊、旅行等等，用戶能夠打破次元壁，重新定義這些場景下的需求，加深內容的交互程度，逐漸地實現去中心化。從而在任何場景和設備中，用戶都能無縫地銜接與切換，真正地身處智能數字世界中進行體驗與生活。

隨著大數據、 AI 、算力的進一步發展，以人為中心的全自動化場景交互將會出現，擺脫終端設備對人和場景的約束。在未來，半導體的材料技術的突破可以把生活中的各種物體聯入互聯網，未來的家居、辦公、商場等場景的建築材料、裝飾道具等都能實時連接到數字網絡中。由於到處都是通信的終端，終端的概念反而會逐漸消失，被數字邊界所替代。不同的用戶將會獲得個性化智能體驗，達到以人為中心的自然化的智能交互與場景化的智能生活。

三、虛擬世界中的信息

信息技術發展到2021 年，我們生活絕大多數場景已經完成了數字化，而數字世界的邊界仍然在不斷擴張，從個人的衣食住行到群體的系統管理，我們的身份信息、一舉一動全都以結構化數據的方式存儲在數字世界當中，從數字、代碼到文字、圖像，虛擬世界的早期信息都是以還原真實世界信息為準則。隨著技術的發展，靜態的信息也逐漸可以自動完成對外界輸入的反應，我們也可以與虛擬世界中的內容進行實時互動；而未來，我們將以更直接的方式，感觸到虛擬世界中跳動的數據和流動的信息。

同時，隨著數字世界邊界的擴張，我們與數字世界交互方式也在不斷更新與迭代。簡單來說，人類的感官決定了我們認知和感受數字信息的方式，因此我們需要不同的工具作為感官和信息之間的交互橋樑。在這些邊界中，電子屏幕是當前我們接受視覺信息的必不可少條件，而鍵盤、鼠標、耳機等工具，則是通過觸覺、聽覺等方式，與視覺信息傳遞進行同步響應。如果想要以更加沉浸的方式體驗或感知數字世界的存在與運行，除了科幻作品中的意識上傳，則需要將機械的交互和人類神經的交互連在一起，讓神經元能直接理解機器的工作方式，從而更加沉浸和真實地感知虛擬內容。

數字世界與真實世界相同，同樣是由大量的個體組成，而人與人之間信息的交換則構成了社交的基礎，信息的交換是有代價的，可以是權力的交割，也可以是物品的交換，因此對於權利的確認變成了數字世界的重中之重。現實世界中，國家政府、社會組織是我們所有身份或者財產的證明機構，在數字世界中，這種確權需要通過區塊鏈的方式來完成，所有數字財產以及權利都以數字信息的形式上，記錄在區塊鍊網絡中，不可修改且去中心化，保證了信息的穩定和權威。

我們相信，正如人類歷史長河中的那些科學家和企業家不斷地提出創新的理論和框架，推動了文明的發展與前進；未來的人們能夠加速地突破人類所受到的物理限制。人們不僅能創造原生虛擬的世界，也能夠真正地搭建起神經和機器之間橋樑，解放人類的感官，步入智能文明的時代。

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