印度人搞出的两个影响世界的发明：闪电策略
一个是阿贾伊·巴特发明的USB，统一了计算机外设的接口，之前已经讲过：一个被100亿台设备使用的发明，居然没有赚到一分钱！
第二个是纳西尔·艾哈迈德教授发明的DCT算法，个人觉得它比USB更加伟大，它深刻地影响了全世界的每一个人的生活。
可以说，没有DCT，我们的互联网将会黯淡无光。
01
早在1961年，纳西尔·艾哈迈德就来到美国读书，当他快要完成博士学位的时候，他提出了DCT（Discrete Cosine Transform ，离散余弦变换）的想法。
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DCT要解决的问题是图像数据的压缩，这是一个非常非常超前的想法。
当时互联网还处于萌芽阶段，美国军方正在建设阿帕网，在这个网络上能传输的只是文字，根本就没有图片。
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因为图片实在是太大了，比如一张简单的512*512的灰度图，就需要256KB的空间，当时的网络和存储来根本无法承受。
艾哈迈德坚信一定有办法缩小数字文件的大小，加快处理速度。
1972年，已经是堪萨斯州立大学教授的纳西尔·艾哈迈德，想利用暑假的几个月时间，进一步推进他的想法。
他满怀信心地写了一份申请，希望能够获得NSF(美国国家科学基金会)的赞助，但让他非常惊讶的是，评审人员认为这个想法太简单，把它拒掉了。
这里必须要说一下，当时美国很多教授的工资是按照学年发放的，正常工资只覆盖春季+秋季两个学期（9个月），夏季的三个月没有工资，教授如果想有收入，通常需要写科研基金申请，或者去企业界做顾问。
艾哈迈德申请失败，回到家里，和妻子商量：我们能在没有任何薪水的情况下，支撑一个夏天三个月吗？
妻子表示理解：没关系，我们总会有办法的。
于是艾哈迈德就在实验室昏天黑地地研究起来闪电策略，晚上经常很晚才能回家。
没有钱，又无法和家人在一起，即使是一起吃个晚饭也不太可能。
一天晚上，当他10点才到家的时候，妻子又心疼又生气，流着泪问他：“你到底在办公室里做什么？比家人还重要？”
艾哈迈德还沉浸在研究中：“我离一个重大突破就差一点点了，至今还没有人能高效地计算Karhunen–Loève 变换。所以我想到，或许可以用余弦变换来研究这个问题。”
妻子根本就听不懂，她说：“你这么拼命，到底有什么意义？”
艾哈迈德想了想，说道：“如果你妈妈要一张迈克的照片，我们是不是需要把照片寄到阿根廷，她几周后才能看到外孙子的照片，对吧？”
妻子点点头。
“那如果她不用等邮件，几乎瞬间能在电脑上看到那张照片，会怎么样？”
“你是什么意思？这怎么可能？”
“军方已经建立了一个遍布全球的计算机网络，它们互相连接。假设有一天，这个网络会普及到普通人手中。如果我的团队能优化一种数据压缩算法，大家就能在这个网络上传输图像了。”
“也就是说，你把照片放到电脑上，我妈妈在地球另一端，也能看到同一张照片。”
“对，想象一下，不仅仅是照片，有一天，你可以在屏幕上与人通话——就像打电话一样，但还有视频。”
当我看到这个小故事的时候，真是无比感慨，这是1972年，艾哈迈德已经预见了几十年后的未来，他正在为人类全新的连接方式打造基础。
02
在那个假期，艾哈迈德取得了技术的突破，又经过了两年的严格测试以后，《离散余弦变换（DCT）》终于在IEEE 计算机学报上发表。
这里稍微解释一下它的工作原理，图像原本是像素构成的二维数组（矩阵），艾哈迈德采用的DCT技术，可以把这个像素矩阵转化为波形，表示为一系列频率不同的振荡波
艾哈迈德发现，低频波通常对应图像中“重要”或“高信息”的区域（图像的大致轮廓、光影、主结构），而高频波则代表图像中“次要”或“可近似”的细节部分（纹理、边缘、小细节），这样就可以保留重要部分，舍弃细节部分，从而在保留视觉效果的同时，实现压缩。
DCT 虽然是一种“有损压缩”，但人眼几乎察觉不出区别。
压缩比非常惊人，达到了10：1。
40 年代克劳德·香农在信息论中预言可以用“有损压缩”来传输信息，但几十年来缺乏真正有效的方法，DCT的出现终于终结了这一局面。
唯一的问题是，DCT太过超前，那篇伟大的论文并没有引发太大反响。
十年以后，随着个人计算机和网络的兴起，对图片的存储和传输的需求越来越大，1986 年，ISO（国际标准化组织）和 CCITT（国际电报电话咨询委员会） 联合成立一个工作组：Joint Photographic Experts Group，简称 JPEG，目标是制定一个全球通用的压缩静态图像的标准。
他们测试了已知的各种算法，包括哈夫曼编码、向量量化、Walsh变换、离散傅里叶变换（DFT）等，最终发现有一种算法在压缩效率与图像质量之间取得了最好的平衡，这个算法就是艾哈迈德发明的DCT。
1992年，JPEG工作组正式发布JPEG标准，随着数码相机、网页浏览、CD-ROM、多媒体软件的普及，JPEG 几乎成了数字图像的代名词。而DCT 也因此走向全球。
在90年代上过网的小伙伴肯定经历过类似的事情：
一张图片刚开始非常模糊，然后变得慢慢清晰，这叫做渐进式DCT。
或者一张图片显示的时候像窗帘一样慢慢卷下来，这叫做顺序DCT。
DCT不仅仅用于图像，它还可以做音频压缩（MP3,AAC等），视频压缩（MPEG、H.264、HEVC等），凡是涉及到多媒体的领域，几乎都能看到它的身影，它是大多数标准的基础算法。
当你用抖音、快手、视频号刷短视频/看直播的时候，当你用手机摄像头和远方的亲人聊天的时候，当你参加各种频会议的时候，DCT算法就隐藏在背后，默默地工作。
03
尽管 DCT 是一项划时代的技术发明，但它的缔造者艾哈迈德教授却几乎被人遗忘。
直到 2020 年，一集名为《This is Us：In the Room》的美剧唤醒了人们的记忆——它动情地讲述了 DCT 算法在新冠疫情封锁期间，为全球数以亿计的家庭带来的安慰与连结。
随后，Netflix 为他拍摄了一部纪录片，年迈的艾哈迈德和妻子，第一次面对镜头，讲述了那个酷暑中孤注一掷的决定，那段执着探索的时光。
纪录片的最后一个镜头，是老两口挽着手走在一条普通的街道上，身影安静却无比笃定。
没有奖杯、没有豪宅、也没有耀眼的财富，但他们给世界带来了光影与声音，缩短了人与人之间的距离。
他们的故事闪电策略，像 DCT 本身一样——不喧嚣，却无处不在。
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