沈春雷

摘要：電報(bào)語言的編碼是第一類撰寫的機(jī)器人工語言，是符號傳播的新階段，是現(xiàn)代傳媒技術(shù)變革的重要成果之一。電報(bào)編碼框架并非一蹴而就，它是隨著電報(bào)機(jī)設(shè)計(jì)從探索期到創(chuàng)立期的近100年中逐漸完善并形成。電報(bào)編碼初期階段經(jīng)歷了從自然信息碼、三進(jìn)制編碼以及二進(jìn)制編碼的轉(zhuǎn)變，它的形成過程是熵編碼技術(shù)的萌芽期。

關(guān)鍵詞：媒介革命；電報(bào)語言；二進(jìn)制碼

中圖分類號：TN917文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-8122（2012）12-0108-03

一、引 言

十九世紀(jì)是媒介發(fā)生大變革的時(shí)代，但除了電報(bào)機(jī)、電話機(jī)、傳真機(jī)等制造業(yè)意義上的“硬”變革之外，另一個(gè)潛伏著的直到二十世紀(jì)其意義才開始發(fā)酵膨脹并對社會產(chǎn)生巨大深刻催化作用的媒介“軟”變革是電報(bào)編碼的誕生。它是今天數(shù)字媒體用以傳輸信息所用語言的起源，也是它使得符號傳播進(jìn)入新的歷史階段并帶來新的傳播意義。鑒于國內(nèi)媒介史的研究對這方面內(nèi)容罕有涉及，本文特作梳理。

牛津大學(xué)版七卷本《技術(shù)史》中，“電報(bào)”條目的撰者G·R·M·加特勒認(rèn)為，“按照電報(bào)工作的基本原理，可以很方便地用三個(gè)標(biāo)題把1750年～1850年間提出的各種電報(bào)方式分類如下：（a）利用靜電的電報(bào)（b）電化學(xué)電報(bào)（c）電磁電報(bào)。[1]”但如果結(jié)合電報(bào)編碼來看的話，還可以分為自然信息碼（字母信息直接顯示，不做編碼）電報(bào)、三進(jìn)制編碼（人工語言編碼與數(shù)字編碼）電報(bào)和二進(jìn)制編碼（人工語言編碼）電報(bào)。這種分類，有助于發(fā)掘電報(bào)技術(shù)掀起的新一輪媒介革命的“軟”“硬”兩重意義。

電報(bào)編碼語言的出現(xiàn)是伴隨著電報(bào)機(jī)制作技術(shù)的探索過程而誕生的。信息編碼雖然可以上溯到古希臘歷史學(xué)家波利比烏斯（Polybius，公元前203～公元前120）發(fā)明的用數(shù)字表示字母的5×5棋盤密語，但電報(bào)語言的編碼卻比電報(bào)機(jī)的構(gòu)思還要晚一點(diǎn)。1753年，當(dāng)時(shí)的大眾刊物《蘇格蘭人雜志》（Scots Magazine）刊登了一篇署名為查理·馬歇爾（Charles Marshall）的文章，在這篇名為“An Expeditions Method of Conveying Intelligence”的文中構(gòu)思了利用靜電原理制作設(shè)備以傳遞信息。但查理在文章中要使用26根導(dǎo)線分別連接26個(gè)字母，沒有提到信息的編碼處理。按照這個(gè)構(gòu)思，一條信息無論長短，中間沒有句讀，單詞挨著單詞，字母連著字母，缺乏可讀性。這是電報(bào)語言的自然信息碼階段。

二、三進(jìn)制編碼方式的出現(xiàn)

馬歇爾的構(gòu)思提出之后陸陸續(xù)續(xù)有人提出了類似的構(gòu)想并付諸了實(shí)踐，但直到靜電電報(bào)進(jìn)入實(shí)際的試驗(yàn)階段，才開始有人想到應(yīng)該對字母信息進(jìn)行編碼以簡化發(fā)送方式。當(dāng)然，對于電報(bào)編碼的初期探索，許多人首先還是參考了波利比烏斯的思路，把0～9十個(gè)數(shù)字去掉“量”的描述意義，只當(dāng)成單純的“指向符號”來建立數(shù)字編碼與字母的一一映射，實(shí)現(xiàn)“用盡可能少的元素描述盡可能多的意義”。

觀察電報(bào)機(jī)試驗(yàn)的縱向順序過程，我們可以發(fā)現(xiàn)，最初對電報(bào)語言進(jìn)行編碼的意圖是在想要提高電報(bào)信息顯示效率的情況下提出來的。洛蒙德（M.Lomond）于1787年10月在巴黎演示了他的靜電電報(bào)試驗(yàn)品。在這個(gè)作品當(dāng)中，設(shè)備接收端使用通草球作為字母的信號指示標(biāo)志。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)，帶上電荷的導(dǎo)線會排斥另一頭連接著的通草球，通草球會發(fā)生晃動(dòng)，以此“位移”來作為視覺傳遞信號或通過晃動(dòng)敲響小鈴鐺產(chǎn)生聲音傳遞信號。但洛蒙德比起查理·馬歇爾文章中的構(gòu)思，有兩個(gè)顯著而且重要的改進(jìn)：

1.用單根傳送導(dǎo)線替換多條字母信號線；

2.更重要的是，用數(shù)字對字母進(jìn)行預(yù)先標(biāo)識。

這樣的改進(jìn)，使得即使是今天看來很粗陋的設(shè)計(jì)，但其信號因?yàn)橹荒芡ㄟ^一根導(dǎo)線傳遞而必須進(jìn)行事先的編碼轉(zhuǎn)換，促成了信息傳播朝著“體”“用”分離的方向進(jìn)展。因此這個(gè)試驗(yàn)，除了設(shè)備的演示意義之外，在編碼的產(chǎn)生上，起著初始化的探索意義。

這之后對于“電”所可能產(chǎn)生的傳播功能的探索如雨后春筍般發(fā)生著，但無論是具有典型代表意義的馮·澤墨林（S.T.von Soemmering）于1809年展示的伏打電池電報(bào)機(jī)所使用的氫氣氣泡語言，還是1818年弗朗西斯·羅納茲（Francis Ronalds）設(shè)計(jì)的鐘表表盤和指針顯示方式，在電報(bào)語言的編寫上都沒有突破性進(jìn)展。他們的試驗(yàn)更多意義上是對電理論的實(shí)際應(yīng)用探索。

直到1829年希林（Baron Schilling，1786～1837）根據(jù)電線圈產(chǎn)生的弱磁作用對磁針吸引從而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了通過6對黑白鍵連接6根線控制6根磁針的電報(bào)在俄國圣彼得堡展示后，電報(bào)的符號傳播方式才有了新的改變。希林的電報(bào)語言為磁針偏轉(zhuǎn)方向組合，同時(shí)他是第一位利用了磁針“靜止，︱”作為信息信號之一的科學(xué)家（這一點(diǎn)與莫爾斯的“火花間歇”同出一轍。），每根針有“黑，◆”“白，◇”“靜止，︱”三種表達(dá)狀態(tài)，“黑”“白”信號分別與六針代表的固定邏輯位置組合，而“靜止，︱”雖不表達(dá)字符信息，只是表示“占用”，但對于整體編碼系統(tǒng)卻是必須的。這是第一個(gè)“六位三進(jìn)制均碼”，6根針一共可以表達(dá)26（即64）條信息。

后來希林進(jìn)一步將這個(gè)試驗(yàn)簡化至五針乃至單針。對于單針電報(bào)來講，就需要將磁針的三種狀態(tài)事先進(jìn)行非均編碼，如，“◆”“◆◆”“◆◇”“◆◆◇”等等依次類推。這種編碼結(jié)構(gòu)在技術(shù)史上被評價(jià)為“與后來的莫爾斯電碼沒有什么不同”[1]。1836年海德堡學(xué)術(shù)會議上，他向庫克（William F. Cooke，1806～1879）展示過他的五針電報(bào)和電報(bào)語言試驗(yàn)[2]。但希林的成果并沒有在當(dāng)時(shí)科學(xué)界形成普遍影響，1837年突發(fā)疾病去世后，鑒于沙皇俄國的特殊政治氛圍，沒有人對此進(jìn)行過關(guān)注。忙于應(yīng)付由農(nóng)奴制帶來的政治危機(jī)，讓它落后于當(dāng)時(shí)新興工業(yè)世界忙于資本的尋獵步伐，也鎖住了它的科技創(chuàng)新動(dòng)力。

電磁指針比靜電指針信號更穩(wěn)定，也更易于深入研究，因此這種方式被庫克和惠斯通（Charles Wheastone，1802～1875）于1837年試驗(yàn)的五針電報(bào)進(jìn)一步朝著實(shí)用化的方向推進(jìn)：通過有選擇地在2條導(dǎo)線上加電，從而使對應(yīng)的2根指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不同的是它們直接指向按照統(tǒng)計(jì)原理排列的字母表中的字母。這種25的編碼方式雖然可以產(chǎn)生32種編碼，但最多只有20種有效組合。在進(jìn)一步簡化至雙針電報(bào)后，其信息表達(dá)范圍能夠滿足鐵路信號傳遞的需要，英國大西方鐵路公司于同年5月付諸了設(shè)施建設(shè)，從而促進(jìn)了三進(jìn)制電報(bào)語言在實(shí)際應(yīng)用中的強(qiáng)化。

從原理上以及邏輯上看，氣泡的“生”與“滅”、通草球的“動(dòng)”與“止”，比起磁針的“左偏”、“右偏”和“不偏”三種方式，更具有二進(jìn)制的意義，因此也就似乎更具有編碼優(yōu)勢，但現(xiàn)實(shí)中氣泡生滅速度及數(shù)量的控制、通草球擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)時(shí)間的控制都是難以準(zhǔn)確量化的，而磁針的偏移方式指示信號雖然也有缺點(diǎn)，但比較而言卻容易控制得多。所以理論上的二進(jìn)制優(yōu)勢并不能代替現(xiàn)實(shí)中的三進(jìn)制所具有的優(yōu)點(diǎn)。利用磁針的三種偏移信號對26個(gè)字母進(jìn)行編碼，是這個(gè)時(shí)期的重要成果。

三、三進(jìn)制編碼框架的確定

1835年左右，莫爾斯（Samuel Morse，1791～1872）的研究小組開發(fā)出一套只含三個(gè)編碼要素的字母碼，同時(shí)配合亨利（Joseph Henry，1797～1878）發(fā)明的電磁繼電器，再加上其他人的一些重要改進(jìn)，終于使得新形式的電報(bào)語言開始進(jìn)入新的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，這是電報(bào)技術(shù)史中的重要事件。在此之前，所有的電報(bào)語言只能限于特殊人群識讀，因?yàn)槿狈φZ意斷隔和語境圈定，錯(cuò)誤就會聯(lián)篇累牘。

最終確定下來只含三個(gè)編碼元素的莫爾斯電碼從理論上看可以當(dāng)作順序三進(jìn)制編碼，離今天的二進(jìn)制編碼還有一步之遙。但和歷史上許多重大發(fā)明發(fā)現(xiàn)所經(jīng)歷的曲折過程一樣，這套即使是初級形態(tài)的三進(jìn)制編碼也經(jīng)歷了一個(gè)不斷修改完善的過程。

在1832年最初的設(shè)計(jì)中，莫爾斯并沒有想到利用電磁的通斷來作為表示信號的元素，而是試圖利用通斷所能產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鉛筆畫出運(yùn)動(dòng)圖案來表達(dá)信息。這種構(gòu)思分兩步：起初是用符號圖案（在莫爾斯于1840年申請的專利當(dāng)中，用來對數(shù)字進(jìn)行編碼的符號有四種，之后由于有了電鍵，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的只有“點(diǎn)”和“劃”兩類）先對0～9這十個(gè)數(shù)字進(jìn)行初次編碼，例如鋸齒形圖案。鋸齒圖案是莫爾斯為每條數(shù)字信息的傳遞而制作的，是一些帶不同鋸齒凹槽的木條，這些木條參與發(fā)送端系統(tǒng)的運(yùn)作。另一端通過電報(bào)接收端專門制作的機(jī)械的緩慢運(yùn)動(dòng)，用鉛筆把發(fā)送端木條上的鋸齒形狀依葫蘆畫瓢地劃出來。通電一次，畫出一個(gè)鋸齒狀圖案“∨”，代表“1”；通電兩次形成兩個(gè)連續(xù)鋸齒狀圖案“∨∨”，代表“2”，依次類推（“0”是十個(gè)鋸齒，但被簡化成兩個(gè)連續(xù)寬幅鋸齒）；再用形成的數(shù)字及其組合編成字典索引，形成對字母的二次編碼。

這套精心構(gòu)思的編碼體系一共包括九項(xiàng)編碼內(nèi)容：

1.短標(biāo)記或點(diǎn)（·）

2.長標(biāo)記或劃（—，尚未規(guī)定劃的具體長度）

3.長劃（——，字母L的專用編碼）

4.特長劃（———，數(shù)字0的專用編碼）

5.單組編碼內(nèi)部間隔（如：點(diǎn)式編碼“2”的兩個(gè)點(diǎn)之間的停頓，這是所有間隔的基本時(shí)長。）

6.單組編碼內(nèi)部長間隔（在字母C、O、R、Y、Z和符號&的編碼中使用，屬于信息包含項(xiàng)，不表示停頓）

7.字符間隔（短間隔）

8.字或詞間隔（中間隔）

9.句間隔（長間隔）

1837年，經(jīng)過他自己和韋爾（Alfred Vail，1807～1859）的不斷研究，利用電脈沖使磁鐵帶磁和去磁，吸引金屬片與金屬接觸點(diǎn)連接。遂意識到這種“通——斷”的方式可以用來作為表示信號。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了電鍵（Morse Key），并由按鍵時(shí)間來決定閉合時(shí)間的長短，以電鍵制造的兩類接觸——短觸（點(diǎn)，一個(gè)單位時(shí)長）和長觸（劃，三個(gè)單位時(shí)長）——以及由于斷路造成兩次接觸之間的停頓（間隔，一個(gè)單位時(shí)長）為基本編碼元素。這樣得出來的信號穩(wěn)定而且持續(xù)，易于持久操作，依此生成了“點(diǎn)”“劃”編碼的核心框架。

經(jīng)過進(jìn)一步細(xì)化調(diào)整之后的電機(jī)信號變得更加精確和統(tǒng)一。每一組點(diǎn)和短劃的組合，就代表0～9的數(shù)字。數(shù)字組合則通過原來使用的字典索引找到對應(yīng)字母。這種信號的采用使得電報(bào)的收報(bào)機(jī)端也得以徹底改觀，去掉了鋸齒木條，由電路開合而帶動(dòng)的筆在勻速前進(jìn)的紙帶上劃出的是簡單的點(diǎn)和劃而不是相對復(fù)雜的線條圖案。9月4日莫爾斯和韋爾在紐約大學(xué)公開演示由這套編碼支持的發(fā)報(bào)技術(shù)的可行性。他們當(dāng)時(shí)傳遞的信息內(nèi)容是：“1837年9月4日進(jìn)行了電報(bào)的成功試驗(yàn)。”這套編碼于1838年公布在紐約大學(xué)的黑板上[3]。

后又經(jīng)過反復(fù)推敲修改，兩級編碼體系有了重要改進(jìn)——簡化為單級編碼。韋爾等人通過對地方報(bào)紙上出現(xiàn)的詞匯進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，長短接觸和停頓間隔可以進(jìn)一步擴(kuò)大表達(dá)范圍從而直接表示字母和一些特殊符號，而不僅僅限于數(shù)字編碼。于是對字母按照由高頻到低頻排列，實(shí)施了由簡到繁的點(diǎn)劃式編碼。這樣，編碼次數(shù)就由原來的兩次減少到一次，編碼元素由10個(gè)減少到了3個(gè)。由于去掉了0～9的中間數(shù)字組合編碼環(huán)節(jié)，簡化的編碼結(jié)構(gòu)極大地提高了信息傳遞效率，所能描述的對象數(shù)量與編碼理論的極限只相差15%。

顯著地實(shí)際應(yīng)用效果使得這套編碼連同電報(bào)機(jī)一并取得了美國國家技術(shù)專利保護(hù)，并于1843年在國會扶植下投入試驗(yàn)使用并在后來成為全國統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)電報(bào)電碼（即是今天通常意義所說的美式莫爾斯電碼）。

四、二元碼的形成

作為當(dāng)時(shí)高科技傳播技術(shù)的象征，1848年，兩名美國人威廉（William）和查理·羅賓遜（Charles Robinson）受邀訪問漢堡時(shí)向在場的科學(xué)界和商業(yè)界人士展示了莫爾斯電碼和電報(bào)機(jī)。負(fù)責(zé)漢堡到庫克斯港之間光學(xué)電報(bào)的弗·克萊門斯·基爾克（Friedrich Clemence Gerke，1801～1888）敏銳地感受到了這種編碼的突出優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展前景，遂改投漢堡電磁電報(bào)公司（Elektro-Magnetische Telegraph Companie）。不過他也意識到這套編碼的局限，為了使這種編碼能夠更符合本國語言的表達(dá)需要（英文是26個(gè)字母，德語是30個(gè)）和在傳輸速度上更加優(yōu)化，基于他豐富的電報(bào)工作經(jīng)驗(yàn)，基爾克對其中大多數(shù)的編碼方案進(jìn)行了修改，放棄長劃的使用，字母、數(shù)字和符號只用“·”和“-”來表示。統(tǒng)一所有間隔的時(shí)長為一個(gè)“·”，確定“-”是“·”的三倍時(shí)長。這樣，原莫爾斯碼源碼經(jīng)過整理只留下的六項(xiàng)（其中含信息表達(dá)的只有“1”“2”兩項(xiàng)）：

1.點(diǎn)（·）

2.劃（—）

3.單組編碼內(nèi)部間隔

4.字符間隔

5.字或詞間隔

6.句間隔

這一變動(dòng)使得莫爾斯碼從多元碼變成二元碼，信息傳遞效率和表述能力明顯提升。優(yōu)化的編碼體系首先被德奧電報(bào)聯(lián)盟（Deutsch-Oesterreichischer Telegraphenverein）在鐵路信號中采納。電報(bào)編碼的二元化（或二進(jìn)制化）所帶來的實(shí)際功用也為電報(bào)媒介實(shí)現(xiàn)通連和通傳提供了一個(gè)前提條件。1865年德奧電報(bào)聯(lián)盟和西歐電報(bào)聯(lián)盟（Western Europe Telegraph Union）在巴黎召開會議，成立國際電報(bào)聯(lián)盟（International Telegraph Union，ITU），會議決定將這套編碼定為國際標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制使用（即國際莫爾斯碼“International Morse”或歐陸電碼“Continental Morse”，原莫爾斯碼限于北美有線電報(bào)使用，稱美式莫爾斯碼“American Morse”），從而產(chǎn)生了深遠(yuǎn)意義。

五、初期電報(bào)語言編碼的意義

1844年5月24日，《舊約·民數(shù)記》上的名句“What hath God wrought？”由莫爾斯電碼遠(yuǎn)距離瞬時(shí)傳遞成功，其所表現(xiàn)出來的技術(shù)實(shí)用度既征服了美國國會上政治實(shí)力派，繼而也對美國社會產(chǎn)生了巨大的反響。甚至有人鉆到電報(bào)機(jī)和線纜底下，想看清楚“God”和其它字母們究竟是如何通過這個(gè)設(shè)備卻不用騎馬就能跑到遠(yuǎn)處去的。畢竟，面對素未謀面的高科技新媒介，慣于“擊鼓傳花”式進(jìn)行信息傳播的人們一時(shí)難以接受改變既“聽不到鼓”也“看不到花”的經(jīng)驗(yàn)路線。

電報(bào)編碼語言和電報(bào)機(jī)技術(shù)讓信息傳遞實(shí)現(xiàn)了一次人們無法意料到的速度和方式上的深刻變革，空前的時(shí)空跨越能力同時(shí)還能確保“GOD”不會變成“DOG”。這一路徑，在稍后誕生的信息理論引入新的數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量描述后，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)“場景”轉(zhuǎn)移和建構(gòu)，從而一舉奠定了二十世紀(jì)以后所有媒介融合的核心目標(biāo)。雖然當(dāng)時(shí)還沒有人意識到，莫爾斯以及其他先行者們正在創(chuàng)建一種具有離散描述功能的新型人工語言，雖然這種語言的功能有限，僅能限于對字母、文字、數(shù)字及符號的描述，還不能達(dá)到今天二進(jìn)制所能實(shí)現(xiàn)的圖像、聲音等功能，但他們自覺地使用帶有統(tǒng)計(jì)思想的做法，以及用這些盡可能基本的描述元素序列化表達(dá)對象的做法，正是為信息“場景轉(zhuǎn)移”需要的熵編碼技術(shù)的出現(xiàn)做了最為必要的鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王鴻貴，關(guān)錦鏜主編.技術(shù)史[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1988.