Page 47 - 信息的脉络

·第一部分·
成的复杂控制电路时认识到“符号逻辑是数学的一个分支，现在叫布尔代数，它
与开关电路紧密相连”，他开始研究使用几百个继电器设计复杂继电器电路的复
杂方法。任何电路都可以由一套表达式来表示，然后在其中运用演算法，而“这
种演算法被证明类似于符号逻辑中所用的命题演算”。如同布尔代数，香农也表
明他的表达式里只需两个数：0 和 1。0 代表闭合电路，1 代表断开电路；开或关，

是或否，真或假。他从简单的情形开始，分析带有双开关的电路，也就是将双开
关串联或并联的电路。他注意到，串联电路对应逻辑联结词语，而并联电路则具
有或的效果。逻辑运算否（即将一个值转化为其反面）也可以用电路实现。他还

发现，电路可以像在逻辑学中一样，做出“如果……那么……”的选择。他进而
分析了更为复杂的“星形”和“网状”网络，所用的方法是提出一系列公理和定理，
以此推导联立的表达式。
香农认为，组合到电路中的继电器等同于布尔代数中的断言组合。举个例子，

如果我们把两个继电器 A 和 B 串联起来，并在两端加一个电压，那么只有两个继
电器同时闭合时才会有电流通过。如果我们把继电器的闭合状态定义为“真”，

那么这两个继电器的简单连接就对应 AND 操作：两个继电器必须同时闭合（同为
真），才会有电流通过。同理，如果我们把两个继电器并联起来，这个电路就是
执行 OR 运算，只要有一个继电器（A 或 B）闭合或为真，就会有电流通过。逻辑

电路，二进制算术。这篇出自一个研究助理的硕士论文，蕴涵着即将到来的计算
机革命的核心。
香农的这篇硕士论文毫无争议地被誉为 20 世纪最重要的硕士论文。因为我们

今天所有的数字集成电路设计最底层的原理都写在这篇论文中，从此人类信息处
理进入数字化时代。香农的论文后来被《科学美国人》（Scientific American）称为“信
息时代的大宪章”。

在香农之后，设计电路不再仅凭直觉了，它变成了由方程式和便捷规则构成
的科学。一旦开关被简化为符号，开关就不再重要了。这一符号体系可以被运用

到任何媒介中，无论是笨重的开关还是微观的分子排列。唯一需要的就是能够表
达“是”或“否”的“逻辑”门，这个门可以是任意事物。像房间那么大的机械
计算机的工作减负，其规则与真空管、晶体管、微芯片电路中的规则一样，每步

都是 0 和 1 的二进制逻辑。
计算机设计中有两个重要的原则，第一个原则是“分层设计”，就是使用简

单对象构造更复杂的对象。逻辑门是我们最基本、最通用的构造块，我们可以使
用这些基本的构造块创建位半加器，然后使用位半加器构造出位全加器，进而再

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