把100000比特压缩为1
带宽与数字计算之间的关系十分微妙。今天,在可视电话(video telephone)和更昂贵的电视会议系统(video conferencing system)上,带宽与计算之间的交换条件十分明显。如果在线路的两端都进行数字计算,你就可以减少来回传输的比特。在线路的两端投入一些资金进行数字影像处理,你所占用的信道容量就会较小,传输费用也会因之降低。
一般而言,可以把数字影像视为不问信息内容而对数据进行压缩的一个例子。无论节目是橄榄球比赛、热门的新闻访谈,还是詹姆斯·邦德[7]的追逐战,人们都采用同样的编码技术。即便对计算机科学是外行,你也可能会猜到所有这些节目的压缩办法是可以有所不同的。一旦考虑到信息内容,我们可以用截然不同的方式压缩数据。只要看看下面这个人际沟通的例子就会明白了。
假设有6个人围坐一桌共进晚餐,他们正热烈谈论一个不在场的人——甲先生。在讨论中,我向坐在对面的妻子伊莲眨了眨眼。晚饭后,你走过来问我:“尼古拉,我看到你向伊莲递眼色,你想告诉她什么?”
我对你解释说,前天晚上,我们恰好和甲先生一起吃晚饭。当时他说,和如何如何相反的是,他实际上如何如何,即使大家都以为如何如何,最后他的真正决定却是如何如何,等等。换句话说,我大约要花10万个比特,才能跟你讲明白我用1个比特就能和我太太沟通的话(请容许我暂且假设,眨一下眼睛,正好等于在以太中传送了1个比特)。
这个例子告诉我们的是,传输者(我)和接收者(我太太)有共同的知识基础,因此我们可以采用简略的方式沟通。在这个例子中,我通过以太向她发射了一定的比特,触发了她脑子里的更多信息。当你问我,我和她交流了什么时,我不得不把所有的10万比特全部传送给你。我因此失去了10万比1的数据压缩度。
有个故事说,有对夫妇把数百个笑话记得滚瓜烂熟,因此只需提到笑话的编号,彼此就能心领神会。寥寥几个数码就会唤醒他们对整个故事的记忆,使他们大笑不止。把这个方法更平实地用在计算机数据压缩上,就是把常用的较长的词编上号,然后传递这几个比特而不是全部的字符串。当我们以共享的知识来换取更多的带宽时,这类技术会越来越普遍。浓缩信息不仅节省了信息传送的成本,同时也节省了我们的时间。