吴军博士写给孩子们的信息科学故事：掌握信息时代的成长主动权

摘要：当记忆性的知识越来越唾手可得，知识传递型教育的价值遭到前所未有的挑战。当AI三分钟就能写完家庭作业，孩子们该如何与信息技术共处？在这个人工智能不断进化和升级的时代，培养一种能让孩子受益一生的能力，成为各方教育的现实需要。

现代社会充满着信息的洪流，以人工智能为核心的新信息技术正在广泛渗透到生活的方方面面，更在教育领域引领一场巨大的变革。

当记忆性的知识越来越唾手可得，知识传递型教育的价值遭到前所未有的挑战。当AI三分钟就能写完家庭作业，孩子们该如何与信息技术共处？在这个人工智能不断进化和升级的时代，培养一种能让孩子受益一生的能力，成为各方教育的现实需要。

我们常说，现在的孩子们很幸运，生活在一个信息高度发达的时代，好像一出生就走上了“信息高速公路”，但与此同时，他们也不可避免地需要尽早掌握“交通规则”，也就是锻炼和掌握适应信息文明社会的底层能力。包括在繁杂的信息世界里学会判断真伪和价值，协调各方的信息资源，以解决各种复杂问题等等。

2022年，教育部出台了信息科技课程新课标，从“信息技术”到“信息科技”，应对信息社会的关键能力早已不再停留于“学会一种编程语言”这样的技术层面，而是要能够用算法和信息化工具解决真实存在的问题。这就要求从孩子的信息意识、数字化创新等综合维度进行培养和提升。

文津图书奖得主吴军博士的新作《给孩子的信息科学》就是这样一本带领孩子们认识信息的本质，了解信息科学的规律的优质科普读物。

01为什么是他来写？双重身份的破壁者

吴军博士，毕业于清华大学、约翰斯·霍普金斯大学，计算机科学家，人工智能、自然语言处理和网络搜素专家。人工智能谷歌工程奖获得者，国家重大专项“新一代搜索引擎和浏览器”项目总负责人。于2002年加入谷歌，是当前谷歌中、日、韩算法的主要设计者。2010年加盟腾讯，担任搜索业务副总裁，后回到谷歌负责计算机问答项目。

凭借在信息与人工智能领域多年的深厚理论和实践积淀，他对信息科学的历史、现状与未来发展都具有着极为深刻的洞察。

除了技术大佬，吴军老师的另一重身份是畅销书作家。他的《数学之美》《浪潮之巅》《文明之光》《智能时代》等书，影响了很多科技行业的从业者，多次获得包括“文津图书奖”、“中国好书”、“中华优秀出版物奖”等在内的重量级图书大奖。

吴军还非常注重子女的科学素养教育，孩子也深受其益。女儿就读于世界排名第一的名校麻省理工学院，吴军老师为其择校时亲自走访过英美数家著名大学，甚至还将择校经验总结出版成了一本书籍。

吴军老师专门为孩子们创作的“给孩子的通识课”系列科普读物已先后出版《给孩子的科技史》《给孩子的数学课》《给孩子的科学课》三本，走进数十万家庭，深受读者认可。

那么，为什么要给孩子们写一本信息科学相关的读物？吴军老师在序言中说道：
“每一天，我们都会接触、使用信息，对我们来讲，信息是实实在在存在的。而另一方面，对很多人来讲，信息又很抽象，它看得见，却摸不着。很多人说不清楚信息是什么，该如何度量信息，当然也就无法知道该如何利用信息改进我们的生活和工作。因此，我创作出版了《给孩子的信息科学》这部绘本，希望能帮助孩子从小了解信息技术的来龙去脉、核心理论和用途，以便他们将来能利用好信息，过上更好的生活，并借助信息技术在工作中取得更大的成绩。”

应该说，无论是从专业积淀还是表达能力来说，吴军老师都是这本青少年信息科学科普读物最合适不过的作者。

02写了什么？40个故事背后的信息文明史

我们如何跨越几十万年寻找人类祖先？

为什么树木年轮能“诉说”自然环境的演变？

没有纸的时候，人们如何通信？

AI技术为何是改变人类命运的重大革命？

这些问题背后隐藏着一个共性的答案——信息。

《给孩子的信息科学》以“信息”为线索，带你打开人工智能时代的关键认知之门，从兽骨刻字到电报，从造纸术到大语言模型，从烽火台、信号塔到电子计算机，40个知识故事，讲清信息的本质、功能与发展；用轻松有趣的语言，讲透信息如何改变世界、塑造人类文明。

信息如何存储？有了文字和书写系统，就需要书写工具和能够记录文字的媒介。虽然早期的人类会在岩壁或者石头上画一些图案和符号，但是它们并不方便携带。苏美尔人会用黏土做成胶泥，然后用手掌压成胶泥板，趁它们还柔软的时候把文字刻在上面，这就是最早的书写工具。随后，古埃及的纸莎草纸、罗马帝国的羊皮纸都成为当地文明繁荣的重要条件。

公元1世纪，中国东汉的蔡伦改进了低成本制造纸张的造纸术，极大地促进了全世界的信息交流和文化传播。造纸术每传到一处，就会促进那里的文明发展，可以说，纸张是信息历史上最重要的发明之一。

到了20世纪60年代，集成电路被发明后，信息的储存方式发生了质的改变，戈登·摩尔大胆提出摩尔定律，预言集成电路的性能在之后的 10 年里将以每年翻番的速度增长。

信息如何传播？远古时代，人类社会的信息大多依靠口口相传的方式。距今几万年前的一些智人部落中，逐渐出现了计数和图画符号，它们就是数字、文字系统的雏形。

数字、文字和书写系统的发明大大便利了人类表达和传达信息的过程，特别是书写系统的出现和成熟使得人类的经验和知识能够代代相传，促进人类沟通并形成复杂社会，成为人类文明开始的重要标志，加速了人类文明的进步。

到了电信时代，无线电传播技术走向成熟，人类发明了

信息如何处理？在很长的时间里，传输信息靠的是口口相传，或者写在纸上的文字。存

储信息靠的是纸张，复制信息靠的是印刷术，而处理信息只能靠人的大脑。

而今天则大不相同，绝大部分信息是靠计算机处理的。那么，人类是如何一步步发明出电子计算机，并且让它能够处理越来越多的信息的呢？这要从古老的算盘说起。但算盘难以采用机械动力，只能使用人作为动力，这最终会限制它的运算速度。

为了解决自动计算的难题，人们就要设计一种能够通过机械传动完成计算的机器。第一个成功用机器实现简单计算的人是法国的著名数学家帕斯卡。处理信息需要能量，这是信息产业一个基本的规律，而这个规律，也将信息和能量这两件看似无关的事情联系了起来。

信息如何加密？在传递消息时总不免遇到信息丢失或是被别人窃取的情况。特别是传递机密的军事情报时，一旦信息泄露就会有灾难性的后果。《恺撒：巨人的一生》一书中记载，最

初使用密码对信息加密的是古罗马名将恺撒，因此那种古老的密码也被称为恺撒密码。

进入 20 世纪，人们试图发明新的加密方法，但是由于对信息理论的了解有限，各种加密方法都只是暂时有效，而各国，特别是交战国之间，都投入大量的人力和物力试图破译对方的密码。在第二次世界大战期间，德国和日本的密码都被破译了。二战后有了信息论作为指导，人们设计出了在很长的时间里无法破译的密码，这才让信息传输变得安全。

今天，我们每一个人都会使用密码。比如手机支付，我们之所以相信这种支付手段，是因为支付过程中的通信都是加密的，而且目前是无法被破译的。

这本书中的40个故事，串联起了人类信息文明发展历程上重要的大事件，展示信息科学基本面貌的同时，还自然穿插和涵盖了历史、数学、物理、生物等学科的知识点：布尔代数是计算机的数学基础。它可以把所有的数学运算变成三种最基本的二进制逻辑运算。而这三种二进制逻辑运算，都能够通过很简单的电路来实现；跨越大西洋的无线电通信始于基础的物理实验；DNA记载着人类遗传的生物信息......

03怎么写的？从硬核的知识到思想信念的启迪

在这本书中，不仅介绍了信息技术本身的内容，还复现了在历史上对信息技术和产业做出重大贡献的科学家和发明家的创造历程。

在无线电技术的发展历程中，麦克斯韦首先从数学角度对电磁波存在进行了预言，随之而来的是赫兹、特斯拉、马可尼等物理学家在实验室的不懈探索，一步步推动了无线电传播距离从半英里到两英里，不断增加至能够横跨整个大西洋。这项至今仍造福人类的技术在探索过程中，也经历了从失败走向成功，从成功走向更大成功的曲折历程。

康拉德·楚泽，德国工程师，1935 年毕业于德国柏林工业大学，精通数学和工程。在参与飞机设计的工作中，他发现了大量繁琐的计算工作应该交由机器来完成。于是，这个完全不了解香农的开关电路和图灵机理论的工程师辞职回家搞起了发明。他想到用二进制的方式来实现计算。这种化繁为简的想法是他能够成功的最重要的原因。楚泽先是用齿轮和其他机械装置搭建了一个二进制的浮点运算器，又把控制指令变成二进制，这种想法后来被发扬光大，成了早期计算机的一种输入输出设备——纸带输入输出设备。经过两年夜以继日的工作，楚泽终于研制出他的第一代计算机并继续优化，用继电器取代机械部件，又不断尝试提高计算机的计算能力，一直做到了第二十二代。

这些科学家们以问题驱动自己的思想，经过不懈的努力和执着的追求，最终走向成功，造福人类。这些故事在介绍信息科学历史的同时，也传达了人类美好的品格和精神，能够给今天的青少年多方面的启迪。

今天，信息技术早已渗透我们的生活，AI正在引领一场深刻变革。读完这本书，你会发现谁理解了信息，谁就掌握了信息时代的成长主动权。孩子们收获的远不止40个精彩故事——他们手中已然握住了开启智能时代的金钥匙。这本书以信息为线索编织的文明图谱，正在为年轻一代构建无可替代的竞争力：

当同学用ChatGPT一键生成读书报告时，读过恺撒密码故事的孩子会警觉：“AI生成的论据可能像二战密电般存在暗坑！”；当短视频鼓吹“元宇宙颠覆现实”，了解信息存储演变的读者能看穿本质：“这不过是黏土板到云存储的又一次介质迁移”。这种看透技术本质的能力，使孩子在算法洪流中成为清醒的冲浪者而非随波逐流的泡沫。

书中楚泽发明计算机的故事揭示终极启示：真正改变世界的从不是工具本身，而是“将问题拆解为二进制”的思维方式。当同龄人还在死记编程语法，理解信息处理原理的孩子已在用算法优化校园生活——就像深圳初中生参照汉明码设计班级失物追踪系统，北京小学生利用信息压缩原理给垃圾分类App瘦身。这种能力让技术成为思想的杠杆。

当看到树木年轮如何记录文明兴衰，无线电先驱如何扩展现代通信，孩子们将领悟技术必须扎根人文土壤。这份对人性光辉的坚守，才是信息科学赠予未来主人最坚实的铠甲。