引言

“这是最好的时代，也是最坏的时代。”

——查尔斯·狄更斯，《双城记》，1859年

我和妻子原本计划2020年的夏天去英国度假。我们订了房，付了定金，买了票，安排好了朋友照顾我们的房子和猫。然而不久，世界却发生了很大的改变。

到3月初的时候，事态已经很明显，新冠肺炎将成为一场重大的全球健康危机。普林斯顿大学立即停课，并让大多数学生回家。他们被要求在一周内收拾好行李离开，学校很快做出决定，这学期学生不用回去上课了。

课堂转移到了网上。学生远程观看讲座、写论文、参加考试并得到成绩。即使算不上专家，我也至少成为Zoom视频会议系统的经验丰富的业余用户。幸运的是，我教的是两个小型研讨会，每个研讨会的学生不到十二人，因此可以同时看到小组中的每个人，并合理地进行对话。然而，对于那些教授大型讲座课程的同事来说，情况就不那么妙了。当然，所有在线上上课的学生也受到了负面影响。

大多数学生搬回了家，那里有可靠的电源、良好的互联网连接和舒适的家庭环境，食物和其他重要的供应都不短缺。很自然，亲密关系会因为被迫的分离而受到折磨，或者因为被迫的相聚而变得美好，有时也会相反。但这些都是小问题。

也有些学生陷入了糟糕的境况，他们的网络连接断断续续或根本没有，导致视频和电子邮件无法使用。有些人生病或被长期隔离。有些人有生病的亲戚需要照顾，甚至一些家庭有人去世。

大学日常的行政事务也转移到了网上，走廊上的闲聊变成了每天的虚拟会议，文书工作大部分被电子邮件取代，很多人出现了视频会议疲劳症（Zoom fatigue）。不过，到目前为止，我还没有成为Zoom轰炸（Zoom bombing）的受害者，也没有黑客入侵我的在线空间。

在世界的许多地方，幸运的人们能够在网上工作，公司很快就转变为在家工作模式。人们改进了他们的视频背景，显示成排的书籍或整齐地展示鲜花和图片，他们还学会了如何让孩子、宠物和重要的人（大部分）保持安静，远离摄像头的画面。

来自Netflix等网站的流媒体视频已经很流行，现在越来越流行。当真正的体育运动被完全取消时，在线游戏和虚拟体育开始盛行。

我们不断地收到新冠病毒快速传播的消息，对病毒传播的遏制效果缓慢且不稳定。政客们有太多的神奇想法和彻头彻尾的谎言，诚实而称职的领导者寥寥无几。我们被迫了解了指数增长过程有多么迅速。

适应这种新的处理事情的方式出奇地容易。幸运的人能够继续工作，与朋友和家人保持虚拟联系，订购食物和用品，几乎和以前一样。互联网和所有的基础设施让我们保持着联系，使我们具有强大的承受力：通信系统一直都在，幸运的是，电力、暖气和水也在。

这些技术系统在全球危机期间运行良好，除了偶尔出现的焦虑时刻，我们往往不会想到它们，即使没有它们我们会彻底无望。而且，不言而喻，不可或缺的还有许多在幕后保障一切运转良好的英雄们，他们自己的健康甚至生命常处于严重危险的境地。我们也没有充分考虑到数以百万计失业的人，因为他们的工作无法通过互联网完成，从而一夜之间失业。

在我不得不在三月份开始使用Zoom之前，我实际上从未听说过它。Zoom于2013年推出，试图提供一个视频会议系统，与微软的Microsoft Teams和谷歌经常更名的Meet系统等更大的业务展开竞争。Zoom于2019年上市，当我在2020年秋季晚些时候写这些文字时，它的价值超过1250亿美元，远远超过通用汽车（610亿美元）和通用电气（850亿美元）等老牌知名公司，并且远远领先于IBM（1160亿美元）。

对于那些拥有快速、可靠的互联网，并且有一台带摄像头和麦克风的电脑的人来说，转移到网上很适合。互联网和云服务提供商有足够的能力处理增加的流量。视频会议服务很常见，画面也很精致，大多数人使用起来都很舒服。如果是在十年前，这些都很难如此有效地实现。

简而言之，无处不在的现代技术让幸运者能够对日常生活和工作进行合理的模拟。这种体验让我们思考技术的应用范围，它是多么深入地成为我们生活的一部分，以及它如何以各种方式改善了我们的生活。

但也有不那么乐观的一面。

互联网，本已是偏执、仇恨和异想天开理论的温床，如今却变得更糟。社交媒体使政治家和政府官员能够散布谎言，进一步分裂群众并避免指责，这些都源于某些新闻媒体不顾事实的煽动。Twitter和Facebook等网站试图在作为自由表达思想的中立平台，以及限制煽动性帖子和彻头彻尾的谎言之间找到中间地带，但都没有成功。

监视的严格性达到了新的高度，许多国家使用技术来限制人们并监控他们的行为。例如，在美国和英国，当地执法机构使用人脸识别、车牌读卡器等来监视民众。

移动电话不断地监控我们的位置，各种各样的人都能够收集数据。智能手机上的跟踪应用程序是技术双面性的一个很好的例子。新冠肺炎接触追踪系统能告诉你是否接触过潜在的感染者，谁会反对这样的系统呢？但是，任何能让政府知道你去过哪里、和谁交谈过的技术，也能帮助他们更有效地实现监控和控制。疾病追踪系统很容易被开发成追踪和平示威者、持不同政见者、政敌、告密者以及当局认为可能构成威胁的人的搜索工具。（基于应用程序的接触追踪是否有效尚不清楚，因为它容易出现高误报和漏报。）

在我们与网络世界以及现实世界的几乎所有互动中，无数的计算机系统会观察并记住你我与谁打过交道，我们付了多少钱，以及我们当时在哪里。这种数据收集的很大一部分是出于商业目的，因为公司对我们了解得越多，就越能准确地给我们推送广告。大多数读者都知道这些数据被收集了，但我想很多人会对这些数据的数量和详细程度感到惊讶。

监控和收集信息的不只是公司，政府也深度参与了监控。斯诺登披露的美国国家安全局（NSA）的电子邮件、内部报告和PowerPoint演示文稿，在很大程度上揭示了数字时代的间谍活动。重点是美国国家安全局大规模地监视了每个人。

斯诺登的揭露令人震惊。此前人们普遍怀疑美国国家安全局监视的人比它承认的要多，但其程度超出了所有人的想象。美国国家安全局定期收集所有在美国拨打的电话的元数据，包括谁打给了谁，何时通话，通话时间多长，并且可能记录了通话内容。它记录下了我的Skype对话和电子邮件联系人，可能还记录下了邮件内容。（当然也包括你的。）它窃听了世界领导人的手机。它通过在海底电缆进出美国的设备上放置记录设备，拦截了大量的互联网流量。它招募或胁迫主要的电信和互联网公司收集和交出用户的信息。随着时间的推移，美国国家安全局存储了大量的数据，并与其他国家的间谍机构共享其中的一些数据。

在商业领域，几乎每天我们都会听说某个机构或公司的安全泄密事件，神秘莫测的黑客窃取了数百万人的姓名、地址、信用卡号码等个人信息。这些通常是高科技犯罪分子，但有时是其他国家的间谍，他们的目的是寻找有价值的信息。有时，负责维护信息的人的粗心行为也会意外地暴露私人数据。无论这些有关我们的数据是通过何种机制收集的，它们都非常容易被暴露或偷窃，而这些被偷窃或暴露的信息往往用于做对我们不利的事情。

本书的目的就是对这一切背后的计算机技术和通信技术进行阐释，这样你就可以明白这些系统是如何运作的。你个人生活的图片、音乐、电影和私密细节是如何在短时间内发送到世界各地的？电子邮件和信息是如何工作的，它们又有多私密？为什么垃圾邮件很容易发送却很难清除？手机真的会随时报告你的位置吗？谁在网上和手机上跟踪你，为什么这件事比较重要？你的脸能在人群中被认出来吗？谁知道了那是你的脸？黑客能接管你的车吗？自动驾驶汽车怎么样？我们能保护自己的隐私和安全吗？还是应该就此放弃？读到最后，你应该对计算机和通信系统是如何工作的，它们是如何影响你的，以及如何在使用有用的服务和保护隐私之间取得平衡，有相当程度的了解。

这里只有一些基本概念，我们将在本书的剩余部分进行更详细的讨论。

第一点是信息的通用数字表示。复杂而精密的机械系统，例如在20世纪的大部分时间里存储文档、图片、音乐和电影的系统，已经被单一的统一存储机制所取代。信息以数字形式表示为数值，而不是以某种特定形式表示，例如嵌入塑料薄膜中的彩色染料或乙烯基胶带上的磁性图案。纸质邮件让位于数字邮件，纸质地图变成了数字地图，纸质文件被在线数据库取代。所有这些完全不同的模拟表示已经被一种共同的底层表示所取代，在这种表示中，一切都是数字——数字化信息。

第二点是通用数字处理器。所有这些数字信息都可以通过一种通用设备——数字计算机来处理。处理统一数字表示形式的数字计算机已经取代了处理模拟表示形式的精密而复杂的机械装置。正如我们将看到的，计算机在计算方面的能力是一样的，唯一不同的是它们的运算速度和存储的数据量。智能手机是一种非常复杂的计算机，具有和笔记本电脑一样的计算能力。因此，越来越多曾经可能局限于台式机或笔记本电脑的应用已经可以在手机上工作，而且这种融合的过程正在加速中。

第三点是通用数字网络。互联网将处理数字化表示的数字计算机连接起来，将电脑和手机与邮件、搜索、社交网络、购物、银行、新闻、娱乐以及其他一切联系起来。世界上的大部分人都可以使用该网络。你可以与任何人通过电子邮件交流，无论他们在哪里或他们如何访问电子邮件。你可以通过手机、笔记本电脑或平板电脑进行搜索、比较商店和购买物品。社交网络让你与朋友和家人保持联系，依然是通过你的手机或电脑。你可以看到海量的娱乐节目，而且通常是免费的。“智能”设备监测和控制你家中的系统，你可以与它们交谈，告诉它们该做什么或向它们提问。遍布全球的基础设施可以让所有这些服务协同工作。

第四点是不断被收集和分析的海量数字数据。世界上许多地方的地图、航拍照片和街道视图都是免费的。搜索引擎孜孜不倦地搜索互联网，以便高效地回答问题。数以百万计的书籍以数字的形式存在。社交网络和分享网站保存着大量关于我们的数据。在搜索引擎、社交网络和手机的帮助下，在线和实体商店以及服务提供了获取商品和信息的途径，但同时悄悄记录下我们访问这些信息时的一切行为。对于我们所有的在线交互，互联网服务提供商记录了我们进行的每次连接，也许还记录了更多。政府时时刻刻在监视我们，其监视的程度和精准度在十年前或二十年前是不可能做到的。

所有这一切还在飞速发展中，因为数字技术系统不断变得更小、更快、更便宜。拥有更炫的功能、更好的屏幕和更有趣的应用程序的新手机不断出现。新的小工具不断出现，其中最有用的功能往往被纳入手机之中。这是数字技术的自然副产品，任何技术的发展都会导致数字设备的跨平台改进：如果某些改进使得处理数据方面变得成本更低、速度更快或处理量更大，所有设备都会受益。因此，数字系统无处不在，无论是在幕前还是在幕后，它都是我们生活中不可或缺的一部分。

这种进步肯定是一件好事，而且在大多数方面确实如此。然而，任何事情都有两面性。对个人而言，最明显也可能是最令人担忧的问题之一是技术对个人隐私的影响。当你使用手机搜索某些产品然后访问商店网站时，各方都会记录你访问的内容和点击的对象。它们知道你是谁，因为通过你的手机能唯一地识别你。它们知道你在哪里，因为你的手机总是报告精确度在100米内的你的大概位置。电话公司会记录并且出售这些信息。有了GPS（全球定位系统），你可以被精确定位在5～10米的范围内，随着定位服务的开启，应用程序可以获取这些信息，它们也可以出售这些信息。事实上，更糟糕的是，禁用定位服务只能阻止应用程序使用GPS数据，但不能阻止手机的操作系统通过蜂窝网络、Wi-Fi或蓝牙来收集和上传数据。

你在现实生活中和网络上都被监视着。人脸识别技术可以在街上或商店中识别你的身份。交通摄像头扫描你的车牌并知道你的汽车在哪里，电子收费系统也是如此。联网的智能恒温器、语音应答器、门锁、婴儿监视器和安全摄像头都是我们“邀请”进入家中的监控设备。我们今天想都没想就允许的追踪，让乔治·奥威尔在《1984》一书中描写的监视显得随意和肤浅。

关于我们做了什么以及在哪里做的记录很可能会永远存在。数字存储是如此便宜，数据是如此宝贵，以至于信息很少被丢弃。如果你在网上发布了不堪的内容或发送了令你后悔的邮件，则为时已晚。有关你的信息可以从多个来源汇总起来，以创建关于你的生活的详细图景，并且可以在你不知情或未经你许可的情况下提供给商业、政府和犯罪组织。它很可能会无限期处于可用状态，并且可能会在未来的任何时间浮出水面对你造成伤害。

通用网络及其通用数字信息使我们容易受制于陌生人，其程度在十年或二十年前是无法想象的。正如布鲁斯·施奈尔（Bruce Schneier）在其优秀著作《隐形帝国：谁控制大数据，谁就控制你的世界》（DataandGoliath）中所说：“我们的隐私受到持续监视的侵犯，理解这是如何发生的对于理解风险所在至关重要。”

保护我们的隐私和财产的社会机制远没有跟上技术的快速发展。三十年前，我通过纸质邮件和偶尔的私人拜访与当地的银行和其他金融机构打交道。取钱需要时间，而且留下了大量的文件痕迹，因此，想从我这里盗窃财物很难。现在，我主要通过网络与金融机构打交道。我可以方便地访问自己的数据，但由于我的一些失误或其中一家公司的某些疏漏，世界另一端的陌生人几乎可以不花费任何时间，也可以不留任何痕迹地清空我的账户，窃取我的身份，毁坏我的信用评级，甚至造成更严重的后果。

本书讲述了这些系统如何运作，以及它们是如何改变我们的生活的。当然，本书的内容仅仅是走马观花，然而这足以让你确信，十年后今天的系统看上去一定会显得笨拙和过时。技术变革不是孤立的事件，而是一个快速、持续和不断加速的过程。幸运的是，数字系统的基本理念将保持不变，因此，如果你了解了这些基础概念，你也将了解未来的系统，并且将能够更好地应对它们带来的挑战和机遇。