研究完《长安十二时辰》的望楼系统，我魔怔了

本文来自微信公众号：涵的硅谷成长笔记（ID：HanGrowth），作者：Han涵，头图为《长安十二时辰》官方剧照，来自豆瓣

豆瓣8.6分的《长安十二时辰》，作为剧粉 + 科技宅，我今天就深挖一下，这个剧里的通讯设定—— 望楼。

它在第一集里就出现了。

“这是望楼，今日于你有大用”

这是檀棋交代张小敬的第一件事。

其实就是通讯系统，在长安城里传递消息。

城内每300步就有一个望楼，消息转瞬，即可传遍整个长安城。

我一看到这儿，就兴奋了！

诶？

这不就是一个，12位比特的通讯系统么！

你看，他有上下两排，一共12格，每个格子可以点亮或熄灭。

如果点亮是1，熄灭是0，那下面这个图，12位就可以表示成：101011 101100。

有了二进制码之后，我们就可以编码译码了，也就是把“码”和“字”对应起来。

现代计算机里，最基本的，就是用ASCII码了，下面是一个对照表：可以表示字母，数字和符号。

比如O就是0100 1111，M就是01001101， G就是0100 0111。

那么，李佳琦的口头禅，用二进制表示就是：0100 1111～ 01001101～ 0100 0111～

其实有12位bit已经很多了，上面的ASCII码，其实只要7位。（看上去是8位，但第一位都是0）

那么12位，其实可以表示2的12次方，也就是4096个汉字了。

按照咱中国1988年出版的《现代汉语常用字表》，常用汉字一共也就3500个，可以涵盖99.48%的日常所需，所以12位完全足够了。

当今计算机的汉字编码，比较常用的，比如有Unicode，下面是一个对照表。

在我仔细研究《十二时辰》之后，我发现，剧中其实有大小两种望楼！

一种是上面的小望楼，两排12格那种，还有一种是3*3的9宫格大望楼。

诶？为什么有两套系统？

我个人猜测：

这是通讯系统Infra 2.0版，工程师正在逐步迁移（Migration），还没有完全结束，小的还没有完全弃用（Deprecated），所以得两套共存。

而且，两套系统还可以对接。

我去，居然还做了向下兼容（Backward Compatibility）。

你可能会说，9宫格，那岂不是降低成9bit了？反而性能下降？

No No No，它其实四周还有8片花辫，可以分别收起和放出，这样就多了8位。

加起来，就有9 + 8 = 17比特了。

哦对了，毕竟白天和晚上的需求不同，它还分为“日用”和“夜用”两种模式。

长安百姓，真是夜里也安心呢~

你可能会问，12bit已经够用了，为啥要17bit呢？

除了可以传递更多内容以外，还有大用：纠错。

你知道，信息传递很容易出错，如果这12位里，有一个地方坏了，比如灯不亮了，或者接收方看走眼了，这咋办。

你看，这12个格子太难读了，你得一个一个数，眼睛都要瞎了，随便一抖，就错了。

然而，改成9宫格之后，一眼就能看对并记住，用户体验直线上升，错误率下降。

当然，多出来的5个bit，还有更高级的用法。

这就是：计算机通讯里，两个经典手段：纠错码，和，冗余。

先来看纠错码。

最简单的方法，就是“奇偶校验法”，也就是你多传1位，这位表示前面几位里面，应该有奇数还是偶数个1。

如果接收的时候，你发现，最后一位告诉你，前面应该有偶数个1，结果前面是奇数个1，那就说明这数据有问题了，你得让对方再传一遍。

如果，你有很多位可以用来纠错，比如大望楼多出了5位，那就可以用更高级的方法了，比如循环冗余校验法。

这里有点复杂，但说白了就是，信息位和纠错位，两组数，进行运算，如果得出的值不对，那就验证失败。

这玩意说深了就是研究生课程了，收。

除了纠错码，还有冗余。

有冗余，这本身就能纠错。

比如，你规定，传递的一个数，必须所有数字，都是一样的才有效。

那么，当你收到了比如6668666，那你就知道：哦，那个8绝对打错了，本来想说的应该是6666666。

你知道，咱们人的DNA就有非常大的冗余，很多密码子貌似没啥信息，去掉了也完全没影响。

这些“冗余”密码子的作用，一直有很多猜测，一种解释就是：这是防止，基因在自我复制时失误，酿成大错。

好了，以上都是我的脑洞。

在看了官方公布的资料以后，证明我完全是想多了。

根据官微@北斗北工作室，小望楼这12个框，其实只能代表3位，十进制数…...

每四个一组，分别代表百位，十位，个位，0～9分别有不同的图案。

比如，下面这个就代表序号900。

当然了，阿拉伯数字这种标记法要到近代才被中国人熟练使用，所以当年使用的都是算筹表示法：

那么900，其实就是：

在编码之后，就可以翻译了，过程也很简单，就是查表。

靖安司官员们，有这么一个袋子，作为密码本。

而上面的900号，代表的就是“狼”，你看就在这里。

按照这个规律，其实能传递很多信息了，比如“张小敬”就是这样的：

怎么样，学会了吗？

来来来，咱们做一下课后小练习。

练习题1: 请翻译下图。

练习题2: 请翻译下图。

练习题3:  熟读靖安司密码本，并背诵全文。（参考答案见文末）

以上，都是“靖安司公务员考试”送分题哦。

对了，别忘了还有：大望楼。

本质上也是编码成十进制的3位数。

9宫格的空间，用来表示个位。

左边的4个花瓣位，用来表示十位。

右边的4个花瓣位，用来表示百位。

当然，什么都不出现，就表示0。

那么，下面这个，就表示的是701。

不过，我很快发现了这个大望楼系统的两个Bug。

Bug-1: 四宫格表示0～9我还能记住，可这九宫格，也太随意了，编码的人疯了。

Bug-2: 为什么左边是高位起，右边是低位？

反人性吗？

难道不应该：左边是百位吗？

大望楼那边，左边的花瓣是十位，右边是百位，这是要弄死我。

你看这个“狼”，很容易读成900啊，喂。

反正，这么差的用户体验，一般人绝对懵了。

怪不得，只有我宾哥这种人肉计算机，才可以瞬间看懂。

这么说来，望楼可以传递0到999，一共1000个子信息。

可以说，虽然是12位比特的承载量，而现有的望楼系统，只用了四分之一，有75%的冗余量待开发，或者就是为了纠错的故意留下的。

妙啊。

经过我再仔细研究，剧中还有另一种编码方式：八卦法。

因为卦象是三行的嘛，这么一看，我大概知道为啥剧组想用大望楼了。

传输的时候，要传两遍，分别组成上下两组八卦。

整合以后，就是一个，额，现代计算机叫：Index（索引）。

译码时，用的则是开元20年，孙愐所修的音韵书籍《唐韵》，按照卷、韵、字，三个等级，依次索引。

可是，这部分似乎没有在剧中用上？或者说用的不多？我咋没发现呢。

莫非，这只是设想的一个方案，因为太复杂了，后来就没用上，官方放出来装x的？

厉害厉害厉害。 

对了，上面这套编码规范，可不是闹着玩的，它被切切实实，用在了剧中拍出来的。

根据官微@北斗北工作室，剧中望楼每一个镜头都是对的。

比如：

“张都尉为民捉狼。全城武侯、不良人随时听张都尉号令”

这句话，是这么传递的。

先是跟电报一样，人工对信息进行压缩，并分割成最小信息元：

张（263）都尉（197）捉（134）狼（121） 全城（20） 武职（217） 听令（152）

于是，信息就从原来的22个汉字，缩短为7组信息，只需变换七次。

按照每秒传两个，全部传完只需3.5秒。

不过，如果遇到复杂信息，就有点蛋疼，比如下面这个。

一共48个信息元…...

估计接收方人脑的内存，是不够的吧。

而可怜的美术老师，也只能小心地写上“内容精简待商榷”…...

我真的要对这部良心剧竖大拇指，太强了。

好了，以上就是望楼系统的全部了。

最后，给你送上一个鸡汤：

无论遇到任何困难，都要迎难直上，不退。

“彩蛋”

其实，我还有一个脑洞（已经魔怔）。

这套系统的安全性其实不行，毕竟密码本这种办法，还是最简单的加密手段。

一旦密码本被贼人所用，安全性尽失，周全无望。（额，我怎么开始了文言文）。

反正是传数字嘛，那当年完全可以用现在流行的RSA加密了，也就是：

设定一个很大的素数p和q，然后传递这个乘积，解密的时候，再做mod运算by (p-1)(q-1)…

练习题参考答案：1.    进入（701） 2.   西市（843） 3.   （略）

本文来自微信公众号：涵的硅谷成长笔记（ID：HanGrowth），作者：Han涵