1.1 原始的声波通信

1.1.1 南方古猿的啼声通信

在很久很久以前的远古时代，距今大约440万～150万年，在今天的南非、东非及中非一带的丛林中生活着很多古猿，被称为南方古猿。这些南方古猿的牙齿、头颅、髋骨等和人相近，与猿类有显著的差别，可能已经学会使用工具和直立行走。尽管他们后来几乎灭绝，但其中一种类型向早期人类演化。一些人类学家利用遗传学技术对人类的基因进行研究，认为全世界的民族共同起源于20万～4万年前的一个非洲原始部落。恩格斯把生活在树上的古猿称作“攀树的猿群”，把从猿到人过渡期间的生物称作“正在形成中的人”，而把能够制造工具的人称作“完全形成的人”。

无论古猿还是早期人类，在语言出现之前，都只能通过各种啼叫声或肢体动作来交流思想，如发现食物、发现危险、面临生死等高兴或悲伤的场景。这种表达方式可以看作原始的动物啼声通信。如图1-1所示，啼声可以看作信号发生器，即信号源，空气媒介则是声波的传输信道，声波中的内容是要表达的思想，即信息，耳朵可以看作信号的接收终端，即信宿。这实质上已经构成了一种点对点的通信系统。

现在所讲的一切通信系统，都由信源、信道、信宿三个最基本要素组成。其中，信源和信宿又称作通信终端。

图1-1 啼声通信

1.1.2 早期人类的语言通信

当人类从树上生活转变到地面生活后，就开始学习植物栽种，并把捕获的一时吃不完的多余动物饲养起来，这些劳动需要大量知识的储备和积累，使得人类的大脑能够快速发育。据考古研究，古猿大脑容积只有人类的三分之一，而早期人类的大脑容积已经基本接近现代人脑的容积。随着早期人类积累的知识越来越多，沟通交流已经不能通过简单的啼叫声来完成，人类迫切需要通过一种更好的方式来表达更多的信息。这样，人类的远祖大约在几十万年前的某个时候开始“说话”，又在几万年前的某一史前时期开始使用语言。

语言的产生是人类进步过程中一大质的飞跃，是人与动物的本质区别之一。语言是一种信息交流的复杂方式，是对啼叫声的编码信息。不同的语言本质上是对信息的不同编码，只有掌握这种编码的人群才能解码并明白语言所要表达的意思。讲话者为信息的发送方，听者为信息的接收方。通过口腔发出的语音使空气产生振动，振动的声波是信息的载体，声波强弱的变化包含着传输的信息，承载信息的声波以空气为介质进行传输，接收方的耳膜接收变化的声波，最后由人脑解码还原这些信息，从而获取讲话者所要表达的意思。

语言的使用方便了人类对知识的掌握和传播，但空气对声波的阻力和扩散也使声波强度随距离增加而逐渐衰减，使语言传输距离受到限制，因而语音只能作为一种近距离、无记忆的通信方式被使用。

当人们想要进行较远距离的语言通信时，只能由距离近一点的人（中继B）先听到后再告诉下一个稍远一点的人（中继C），这样逐个接力，由近向远传播，这种通信方式被称为中继接力语言长途传输通信方式。这里的中间接力人（中继B、中继C）就是通信中转站，或叫中继站，起着对信息进行接收、放大、转发的作用。当一人讲话多人收听时（如中继C讲话，信宿D、信宿E、信宿F收听），即为广播通信方式，如图1-2所示。如果中继B、中继C相互之间既能讲话又能听话，则称之为双向通信；如果通信的一方只能讲话不能听话，另一方只能听话不能讲话，则称之为单向通信。如信源A与中继B之间只能由信源A发送信息，而中继B只能收听信源A。

图1-2 语言通信

图1-1所示古猿的啼声通信与图1-2所示语言通信在系统组成上没有太大变化，两者的区别在于通信容量发生了变化，语言中所包含的信息量远远大于啼叫声中所包含的信息量。语言通信之所以能承载比动物啼叫声通信更大的信息量，其实质在于语言中的信息经过了编码声音的加工处理，在相同的声波信道上能传输更大的信息量。接收方只有能解码这些声音才能从中获取信息，所以不同部落之间如果语言种类不同，虽然能互相听到声音，但可能听不懂意思，获取不了信息。

事实上，现在人们所使用的水下超声波通信与这种早期人类的通信方式极其相似。所不同的是，信源和信宿为超声波发生器和接收器，超声波的频率比人类声带发出的频率高，传播介质是水而不是空气。

语言通信只能面对面传授，在部落内、相近时代人类之间传播，这导致不同地域间和不同时代的人类之间还不能交流和通信，人类通过无数次失败和尝试所获取的知识难以得到广泛的传播、共享和保存，因此知识积累过程依然很慢，人类文明进步的速度受到极大的制约。