Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век - Джимми Сони

«Поворачивая муфту вправо или влево, прямая губка может сдвигаться либо ближе, либо дальше от фиксирующей губки, в зависимости от необходимости. Внутренняя грань прямой губки выполнена под прямым углом к ее стержню и также снабжена рядом зубцов, которые захватывают фиксирующую губку… Прямая губка может выдвигаться вперед, так что она располагается под наклоном к фиксирующей губке, чтобы ключ мог легко охватить трубу».

И так далее. Смысл был в соблюдении точности. Целью Буша было заставить студентов пройти испытание, научившись описывать реальный мир (трубный ключ) столь точными терминами (заявка на патент), чтобы их можно было безошибочно понять. Дано: трубный ключ. Найди слова только для этого ключа, и ни для какого другого. Дано: слова. Распознай ключ. Это, учил Буш своих студентов, было началом инженерной науки.

Буш уничтожал их чувство собственного достоинства. Он мог встать за кафедрой, поднять обыкновенный трубный ключ и предложить простую задачу: «Опишите этот предмет».

По той же самой причине – испытание в символизации мира – каждого инженера учили чертить. Оставьте чистые цифры для математиков: инженеры учатся математике, работая руками. «Человек учится использовать вычисления так же, как он учится пользоваться стамеской или напильником», – сказал в начале столетия один реформатор, который помог придать инженерному образованию практическую направленность. Математическая лаборатория того времени была «хорошо укомплектована глиной, картоном, проволокой, деревянными, металлическими и другими моделями и материалами», а также бумажной лентой, которая, наверное, была стара как Буш. В Бушевском МТИ математические и инженерные классы становились мастерскими по работе с металлом и деревом, а студенты, которые умели пользоваться планиметром и логарифмической линейкой, также должны были научиться паять и пилить. Здесь, возможно, скрыт источник постоянного беспокойства инженеров, «всегда испытывающих неуверенность там, где они приноравливаются», как выразился великий критик Пол Фасселл, «к начальнику или рабочему, процессу управления или производства, миру умственной работы или миру ручного труда». Но всегда существовало убеждение, что ручной труд – это и есть умственная работа, если только переводы сохранили точность высказывания. При условии соблюдения точности уравнение можно понять и решить в виде картинок и движения. Так же, как гаечный ключ можно описать правильными словами. Работая с механическими устройствами в процессе создания своих первых аналоговых компьютеров, Буш обнаружил, насколько глубоко постигаются принципы вычисления, если работаешь руками. «Он учился вычислению с помощью языка механики, – объяснял Буш, – странный подход, но ему он был понятен. То есть он понимал его не в каком-то формальном смысле; он понимал саму суть; чувствовал это каким-то внутренним чутьем».

Эти жужжащие интеграторы и проворачивающиеся шестеренки машин Буша воплощали собой сам процесс вычисления. Подобно хорошим инженерам, они принимали чертежи в виде вводных данных и выдавали их в виде данных на выходе. Они могли появиться в любом месте, но нет ничего удивительного в том, что собрали эти машины на факультете инженерного дела.

К 1924 году Буш и его студенты построили интегрирующую машину, которая по своим характеристикам превосходила машину Форда. К 1928 году в процессе поиска надежной вычислительной системы им удалось смоделировать 320 километров линий электропередач в помещении лаборатории площадью пятнадцать квадратных футов. В тот же год началась работа по созданию универсального аналогового компьютера: дифференциального анализатора.

«Это была устрашающая штуковина с валиками, шестеренками, ремнями и колесиками, вращающимися на дисках…»

По завершении – на это ушло три года и 25 000 долларов – получился мозг размером с комнату, металлическая вычислительная машина, которая могла жужжать своими шестеренками, решая задачу дни и ночи напролет, пока не застопорится. На решение одной задачи – определить степень влияния космических лучей на магнитное поле земли – ушло тридцать недель. Но когда все было завершено, дифференциальный анализатор с помощью своей грубой силы решил уравнения столь сложные, что человеку браться за них было бессмысленно. Теперь лаборатория Буша имела в своем распоряжении вычислительный прибор, способный переходить от решения проблем промышленного масштаба к некоторым фундаментальным вопросам физики.

«Это была устрашающая штуковина с валиками, шестеренками, ремнями и колесиками, вращающимися на дисках, – вспоминал физик из МТИ, который воспользовался помощью дифференциального анализатора, чтобы изучить поведение рассеянных электронов, – но она работала». Устройство представляло собой огромную деревянную рамку, закрытую решеткой, с вращающимися цилиндрами, напоминающую гигантскую 100-тонную игру в настольный футбол. На том конце аппарата, где вводились данные, были установлены шесть столов для чертежников. Там машина считывала уравнения, которые ей нужно было оценить. Совсем как в анализаторе Томсона, который считывал графики приливов. Операторы поворачивали рукоятки, а те, в свою очередь, направляли указатели над нарисованным вручную графиком уравнения, которое нужно было проанализировать. «Например, – было написано в одном из отчетов того времени, – при расчете рассеяния электронов на атоме необходимо снабдить машину данными по соотношению между потенциалом поля атома и расстоянием от центра атома». И тогда детали уравнения передавались внутренним валикам машины. Каждый валик соответствовал определенной переменной величине (току в линии электропередач или размеру атомного ядра). Чем больше была величина, тем быстрее крутился валик. А они, в свою очередь, приводили в движение интеграторы, сделанные по типу интеграторов Форда: плоский диск вращался на месте, а перпендикулярно диску располагалось интегрирующее колесо. Чем дальше от центра диска ставили колесо операторы, тем быстрее оно вращалось. Колесо было соединено еще с пятью интеграторами идентичной конструкции. На выходе быстро вращающиеся интегрирующие колеса направляли карандаш, который двигался вверх-вниз, в то время как под ним равномерно разматывалась бумажная лента. Целью был график, и нужный появлялся спустя несколько дней или даже месяцев вращений.

Математика была безгранично сложной областью знаний. Но газонокосилка Вэнивара Буша могла бы узнать в этой вычислительной комнате своего далекого потомка. «Дифференциальный анализатор, – писал один научный историк, – все равно истолковывал математику посредством механических оборотов и все равно зависел от мастерски выполненных интеграторов в виде колеса и диска, продолжая выдавать ответы кривыми линиями». Уравнения и траектории подъема.

Следовало признать, что компьютеры Буша очень сильно напоминали своего раннего предшественника, «измеритель рельефа».

Это был компьютер, изобретенный задолго до прихода эпохи цифровой революции: машина, которая в буквальном смысле показывала уравнения в процессе решения задач. Когда машина демонстрировала уравнения, моделирующие атом, это был в полном смысле слова гигантский атом, а когда выдавала уравнения генерирования звезды – это была миниатюрная звезда. «Это аналоговая машина, – говорил Буш. – Когда перед человеком встает проблема, скажем, как еще не построенный мост будет качаться на порывистом ветру, он должен объединить механические или электрические элементы, которые будут вести себя в точности так, как