明明三進制更貼近人腦思維，為何計算機卻清一色地采用了二進制？

如果我告訴你，數學家早就證明了三進制比二進制更高效，而且前蘇聯真的造出過三進制計算機，還穩定運行了十五年，你會不會懷疑，我們今天用的電腦，從一開始就選錯了路？

三進制在數學上，確實贏了

我們日常用的是十進制，逢十進一，每一位有0到9十種狀態。計算機用的二進制，逢二進一，每一位只有0和1兩種狀態。三進制，顧名思義，逢三進一，每一位有0、1、2三種狀態。

舉個例子，十進制的數字"5"，在二進制里寫成101（一個4加一個1），在三進制里寫成12（一個3加一個2）。位數越少，表示同一個數就越"省"。

在講為什么"三進制比二進制高效"之前，我們還得先理解一個概念，叫"基數經濟性"。簡單來講就是，你用某種進制來表示數字，總共需要消耗多少"資源"。這個資源等于位數乘以每一位的狀態數。

打個比方，你開了一家奶茶店，想在門口掛塊電子牌顯示"今日已售出多少杯"，最大需要顯示到999。如果用二進制，你需要10個燈位，因為2的10次方等于1024剛好夠用，每個燈位有2種狀態，總資源就是10×2=20。

如果用三進制，你只需要7個燈位，因為3的7次方等于2187綽綽有余，每個燈位有3種狀態，總資源是7×3=21。這樣看是不是差不多嘛？

但你再往大了算，這個差距它就出來了。數學家們通過計算證明，最高效的進制基數恰好是自然常數“e”，約等于2.718。三是離它最近的整數，二排第二。具體量化下來，三進制的基數經濟性比二進制優大約6%。

6%是什么概念？放到芯片行業，這意味著同樣的硬件資源可以多存6%的信息。全球半導體產業每年砸進去數千億美元追逐性能提升，有時候工藝迭代一代也就提升百分之十幾。6%的結構性優勢，足夠讓任何一個工程師團隊認真考慮了。

但現實是，沒有一家主流廠商選了三進制。這就怪了。

為啥不選擇多6%的三進制呢？

一個晶體管（所有數字電路的基本單元），本質上是一個電控開關。給它一個電壓，它要么導通，要么截止。這兩種狀態之間的區分非常清晰，就像一扇門，推開就是開，合上就是關。你要讓它表示0和1，簡直天造地設。

那三進制呢？你需要讓同一個元件區分三種狀態，比如0伏代表"0"，2.5伏代表"1"，5伏代表"2"。理論上沒問題。但電路中有一種東西叫噪聲，不是你耳朵聽到的那種，是電壓的隨機波動。溫度起伏、電磁干擾、元件老化，都會讓電壓發生漂移。一根線上標稱5伏，實際可能在4.7到5.3伏之間來回晃悠。這很正常。

二進制的世界里，你只需要區分"高"和"低"兩個電壓。假設總工作電壓是5伏，低于2伏算0，高于3伏算1，中間整整留了1伏的緩沖帶。這叫噪聲容限。就好比你在一條公路上只畫兩條行車道，中間是一個寬寬的綠化隔離帶，車稍微偏一偏方向盤，也完全不會跑到對面去。容錯率極高。

換成三進制，同樣5伏的范圍硬塞進三個狀態，安全緩沖帶被極限壓縮。這就好比同一條馬路硬擠出三條窄車道，拆了隔離帶。車速一快，稍微偏一下就刮蹭。落實到電路上，就是信號動不動就認錯。本來該讀出"1"，電壓飄了一下，系統就認成了"2"。

想把錯誤率壓回去？可以。上更精密的元器件，配更穩定的電源，加裝更復雜的糾錯電路。但這一切都要燒錢。

為了摳那6%的數學效率，搭進去巨額的制造成本，到底圖什么？

早在50年代，IBM就內部算過這筆賬，結論就倆字：血虧。從那以后，整個半導體行業就看明白了一件事：與其死磕三進制，費力去修補那些亂飄的電壓，不如直接趁著摩爾定律的東風，在芯片上多塞一倍的二進制晶體管。后者不僅造價便宜，迭代速度還快得多。

工程師當然懂數學，但他們更懂算賬。在真金白銀的工程制造面前，數學上的完美一文不值。

前蘇聯造出了三進制計算機，結果怎樣？

1958年，莫斯科大學的數學家尼古拉·布魯森佐夫帶著一個小團隊，造出了世界上第一臺三進制計算機"Сетунь"，中文通常音譯為"謝頓"，也叫Setun。它用的不是普通三進制，而是"平衡三進制"，每一位的值是-1、0和+1。

這個設計有一個很漂亮的特點，就是處理負數完全不需要額外操作。二進制計算機要表示負數，通常得用一位專門做符號位，或者用"補碼"這種對初學者相當不友好的編碼方式。平衡三進制天然支持正負，因為-1本身就是系統的一部分。對寫程序的人來說，這意味著代碼邏輯更直覺，不容易犯隱蔽錯誤。

Setun的性能參數放到今天當然不值一提——每秒大約4500次運算，內存只有162個"三進制字"。但在同時代的蘇聯計算機里，它的可靠性出奇的好，功耗也更低。布魯森佐夫后來回憶說，Setun幾乎不需要維護。在那個動不動就要換電子管的年代，這簡直是異類。

蘇聯前后生產了大約50臺Setun，部署在高校和科研機構，一直運行到1970年代中期。它不是實驗室里的擺設，是真正投入了日常使用的機器。

然后呢？就沒有然后了。

布魯森佐夫設計了改進版Setun-70，但始終沒有得到工業部門的支持，也未能進入批量生產。原因不是技術，是生態。全世界的半導體工廠、編程語言、操作系統、開發工具，全部圍繞二進制建起來了。一臺三進制計算機，哪怕性能再好，也沒有成熟的軟件可以跑，沒有現成的芯片可以買，沒有足夠多的工程師會用。

就好比你發明了一種輪距與所有現有公路都不兼容的新型汽車，它確實省油15%，但所有的高速公路、停車場、加油站、修車行，全是按老輪距建的。你能怎么辦？全砸了再從頭建一套么？

在絕對的生態壁壘面前，技術優勢一文不值。后來者想要掀桌子，光靠“省點油”、“好一點”根本沒戲，除非你好出一個時代。顯然，三進制的優勢，連這個門檻的邊都沒摸到。

你的大腦，其實比你以為的更"二進制"

關于進制，一直有個流傳極廣的說法：“三進制更貼近人類的大腦”。

乍一聽很有道理。人做判斷的時候，很少是非黑即白的，我們還有"也許""不確定""看情況"這些。三進制的-1、0、+1，似乎完美對應了"否""不知道""是"。

但這個類比，其實搞混了兩層東西。

我們大腦的單個神經元的工作方式，是非常標準的二進制。一個神經元在收到足夠強的信號后，要么發放一個動作電位（一個持續約1毫秒的標準化電脈沖），要么不發放。沒有"發放半個"的中間狀態。這叫"全或無定律"，19世紀70年代由生理學家鮑迪奇在研究心肌時首次描述，后來被推廣到神經細胞，然后經過了上百年的實驗反復驗證。

那人腦怎么處理"也許"這種模糊概念的？靠的不是單個神經元有多少種狀態，而是大約860億個神經元的協同合作。大腦的"灰度"來自群體編碼——多大比例的神經元在同時發放、發放頻率是多少、在多長的時間窗口內發放。

就像體育場里觀眾拼字的場面。每個人手上只有一塊色板，翻或不翻，僅此兩種狀態。但幾萬人一起行動，就能拼出文字、國旗甚至動態圖案。大腦玩的就是這套把戲，用極其簡單的底層開關，加上極其海量的群體協作。

所以"三進制更貼近人腦"這個說法，是把你的思維體驗當成了大腦的底層運行機制。你感覺自己在做一個猶豫不決的模糊判斷，但你的神經元在底層干的，是數以億計的"開/關"操作。

聽著像什么對吧？沒錯，這就是最原始的二進制。