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共享数字文化的播存技术(图) (一)
2013-05-08 10:32:44 来源: 作者: 【

摘要:大批量传播文化内容的电子出版,存在全国范围内“一次到位”的播存机制。因此,有可能创造一种新的网络结构,它可以像印刷书报那样存储到户、想用就用,像万维网那样内容丰富、自由取用,像广播电视那样主动到家、普及全民。

关键词:文化共享工程 播存网格 无尺度网络 统一内容定位

1 存储器、纸张和竹简

    两千年前(公元105年),东汉太监蔡伦发明纸张;一千年前(公元1041年),平民毕升发明活字印刷术。这两大发明,构成了古代共享文化的技术基础,推动了中国乃至全球的文明,是中国人的骄傲。

纸张发明以前,文字需用人工一个个刻在竹简上。竹简非常笨重,一本书的内容需要用一辆车子来装载。民间收藏竹简书籍很困难,只能存放在寺庙的藏经阁里。有了纸,又有批量复制内容的活字印刷技术,才有了书本,人类第一次创造“存文化于民间”的文化环境。

    今天,纸张作为主要文化载体的地位,某种程度上逐步被电子存储器取代,复制文化内容的印刷术,也将逐步被网络电子出版取代,就像当年纸张逐步取代竹简那样。我们预计,新一轮“存文化于民间”,可能在今后10—20年内形成。人类终将迎来更加平等共享文化的新时代。

    存储器比纸张更轻便、灵活、便宜。容量为160GB的硬盘,人民币五百元左右,体积、重量相当一本普通的书,却可以容纳近百万本书的内容。收藏每本书的平均成本已低于1分钱。存储器不仅收藏文字和图像,还记录声音与视频;不仅可以日积月累,还可以抹去旧的、补充新的。随着数码相机与手机的盛行,全固态的海量存储器——U盘开始进入普通中国家庭。它只有指甲盖那么大,容量超过1GB,可以存储上千本书的内容,而且耗电极微。不难推断,在几年之后,10-50GB的U盘可能下降至百元左右。显示存储内容的液晶板,生产成本也是年年下降。科学家还研究了“电子墨汁”,它是许许多多非常微小的透明树脂胶囊,胶囊由带负电的碳(黑色)和带正电的氧化钛组成的。胶囊涂到胶片上,在其下部设置电极。在电极上加电,氧化钛和碳就会上下运动,从而就会形成黑白图案。一旦写上内容后,其显示内容即使在断电后也可以保持不变,长期阅读也不会损害人的眼睛。
   造纸活动耗费森林资源并带来污染,电子存储和显示将以更大比例替代传统纸张,已经是不争的事实。要实现新一代“存文化于民间”,关键在于网络电子出版如何取代传统的印刷技术。

网络电子出版要取代有纸出版,必须同时满足互动性与遍及性这两项基本要求。互动性(interactive)指读者对读物有支配权,读什么内容,什么时候读,以多快速度读,读者与读物之间存在双向互动。遍及性(pervasive)指文化内容能普及全国城乡,主动为各种人群(含低收入人群)提供服务。

替代有纸出版,并非易事。广播虽然遍及城乡,遍及性很好,但什么时候播什么内容,取决于电台,读者没有支配权。后来发明的互联网,互动性很好,但又遇到“数字鸿沟”,几亿农民上不了宽带互联网。如何做到像广播网那样遍及全民,又像互联网那样双向互动,成了网络电子出版技术的主要挑战。

经十年研究,我们认识到,在存储器上复制内容的电子出版,同一般的网络应用存在根本差异。它不是内容“一对一”的对等交流,也不是“一对多”的规模复制,而是“一对极多”的超大规模复制。同一个文件,供有多少人享用,从规模上说是无上限(Scale—free)的,少则几百、几千,多达千万、亿万。在这种特殊场合里,我们发现了简化网络电子出版的特殊机制,并称其为“一次到位”原理。可以顺着这个原理,去寻觅网络电子出版的最优拓扑结构。

2 电子出版的优化拓扑结构

    网络节点拥有存储能力之后,“一点对极多点”的文化传播,存在大幅节约成本的“一次到位”可能性,体现在:

    一次到位的连接:内容完全相同的文件,两个节点之间只需连接一次,超出一次以上的连接可视为没有价值的冗余连接。

    现代数字通信的一次连接,无论是前向纠错(FEC)或差错重传(ARQ),都可以非常接近于1(>0.999)的概率,保证内容是完全没有差错的。因此,第二次、第三次……的连接可以看成不作贡献的多余之举。

一次到位的写入:对任意多的存储器而言,同一内容也只需要写入一次,超出一次以上的写入可视为没有价值的冗余写入。

    用卫星广播对分布全国的无数存储器实施一次性写入,并把这些存储器作为享用文化的“互动场所”,既满足共享性,又满足互动性,称为播存机制。通过广播的存储,是同步存储,但可以非同步享用。“凡曾广播,我都拥有”,任意用户都可以在各自合适的时刻,对近处存储器里的内容,实施无障碍双向互动。

    用“一次到位”原理去对比互联网,不难发现互联网在完成网页传播任务时,存在严重的结构性浪费。互联网干线任意两节点之间的断面,很容易发现某内容完全相同的Web网页,一天中被冗余地传输千遍万遍。采用多播(multicast)和内容分发网络(CDN)之后,冗余传输的次数浪费有所减少,但没有根本改善。带宽浪费不仅带来成本抬高,还带来服务质量(QoS)的下降:当许多用户同时访问同一网站时,该网站的周边会发生“你用妨碍我用”的带宽瓶颈,轻则线路延时增加,重则系统完全崩溃。可见,曾被誉为“最终网络”的“信息高速公路”并不是万能的。基于端对端的互联网,只是网络历史上的一种空前,不是历史的绝后。“一次到位”的“播存”(Broad—Storage.BS)机制,成本很低,适合于“一点对极多点”的文化传播,也许应该成为未来互联网的一种补充机制,与互联网相结合构成“双结构互联网”。

    这个推测可以从国外基础研究中找到佐证。美国科学家A.L.Barabasi等人用统计物理学的实验方法发现,自从Web发明、互联网介入文化传播之后,文化传播悄悄改变着网络运作的数学模型,由原先正态分布的随机模型转变为幂次分布的无尺度模型(Scientific American pp50—59,May2003《Scale—freeNetwork》)。 

科学家原先以为,网络节点间连接数k应当服从泊松分布或正态分布,即每个网站的被访问量差异不会太大,

责任编辑:shen
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