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

информацию, заключенную в этих двух абзацах, в сотни раз быстрее. В этом и заключался удивительный вывод, к которому пришел Найквист: чем большее количество «букв» может использовать телеграфная система, тем быстрее она сможет отправить сообщение. Мы можем сформулировать это иначе. Чем больше количество возможных текущих значений, из которых мы можем выбирать, тем больше плотность информации в каждом сигнале или в каждой секунде связи. Точно так же наша гипотетическая идеограмма могла бы передавать все 1262 символа в этом абзаце – при условии, что была выбрана из словаря, содержащего миллионы идеограмм. И каждая из них представляла бы собой отдельный абзац[2].

Короткое отступление Найквиста на тему текущих значений давало первый намек на то, что существует определенная связь между информацией и выбором. Но на этом все и закончилось. Найквисту была интереснее проблема создания более эффективных систем, чем размышления над природой этой информации. И, если говорить по существу, от него ждали некоего критерия оценки практических результатов. Поэтому, порекомендовав своим коллегам включать большее количество текущих значений при работе с телеграфными сетями, он занялся другими делами. И даже после того как Найквист сделал заманчивое предположение, что все системы связи по своей цифровой природе были похожи на телеграфную, он не стал развивать эту тему, делая обобщающие выводы относительно самого понятия связи. При этом его способ определения информации – «различные буквы, цифры и т. д.» – оставался расплывчатым, как ни грустно это признать. А что же именно скрывалось за этими буквами и цифрами?

От интеллекта к информации: такая замена названий мало что может сказать нам о математике, которая лежит в основе того и другого. Но в данном случае замена понятий – удобный ориентир. Это граница – произвольная, как и большинство границ, – между подростковым возрастом и зрелостью новой науки.

Шеннон отмечал: работа Ральфа Хартли «оказала важное влияние» на всю его жизнь. И не просто на исследовательскую или научную деятельность: большую часть жизни Шеннон пользовался концептуальными методами, которые изобрел Хартли. А главным своим достижением и широким признанием «отец теории информации» был обязан тому, что в числе других существенно развил идеи Хартли в той мере, о которой не мог помышлять ни сам Хартли, ни кто-либо другой. Помимо Джорджа Буля, этого малопонятного логика, никто не оказывал большего влияния на формирование мышления Шеннона. В письме 1939 года, впервые упомянув о своих планах исследования проблем связи, которое завершится девять лет спустя, Шеннон использовал термин Найквиста «данные». К тому моменту, когда работа была завершена, он пользовался более четким термином Найквиста «информация». И хотя инженер такого уровня, как Шеннон, не нуждался в советчиках, именно Хартли подчеркнул безотносительность смыслового наполнения понятия «информация».

Окончив Оксфордский университет и став одним из первых стипендиатов Родса, Хартли предпринял еще одну попытку «осушить» Атлантику. Он возглавил группу ученых «Лабораторий Белла», которые конструировали приемные устройства для осуществления первого трансатлантического речевого вызова, переданного по радиоволнам, а не по проводам. В этот раз трудности были не физического, а политического свойства. К тому времени, когда тест был готов – в 1915 году, – в Европе шла война. Инженеры «Лабораторий Белла» вынуждены были умолять французские власти разрешить им воспользоваться самой высокой радиоантенной, которая также являлась главным военным объектом. В итоге американцам выделили всего несколько минут драгоценного времени, чтобы они смогли забраться на верхушку этой антенны – Эйфелевой башни. Но им этого вполне хватило. Приемные устройства Хартли имели успех, и звуки человеческого голоса, отправленные из Виргинии, были услышаны на вершине башни.

На конференции, организованной прямо у подножия Альп, собралась весьма почтенная публика. Среди присутствовавших были Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, два создателя квантовой физики, и Энрико Ферми, который впоследствии построит первый в мире ядерный реактор.

Интересы Хартли в сфере коммуникационных сетей с самого начала были более разносторонними, чем у Найквиста: он искал единственную структуру, которая заключала бы в себе передающую мощь любой среды – способ сравнить телеграфную, радио и телевизионную связь на общей основе. Работа Хартли, опубликованная им в 1927 году, не только обобщила идеи Найквиста, но и позволила подойти максимально близко к искомой цели. Работа, которую Хартли представил на научной конференции, проходившей на озере Комо в Италии, называлась просто – «Передача информации».

На конференции, организованной прямо у подножия Альп, собралась весьма почтенная публика. Среди присутствовавших были Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, два создателя квантовой физики, и Энрико Ферми, который впоследствии построит первый в мире ядерный реактор под ступенчатыми сиденьями стадиона Чикагского университета. Хартли всеми силами пытался продемонстрировать, что исследования в области информации – это и их рук дело. Он начал с того, что предложил аудитории мысленный эксперимент. Представьте телеграфную систему с тремя текущими значениями: «отрицательное», «выключено» и «положительное». Вместо того чтобы предлагать обученному оператору выбирать значения с помощью телеграфного ключа, мы прикрепим наш ключ к какому-нибудь произвольно работающему устройству, скажем, к «шарику, закатывающемуся в одну из трех ячеек». Мы направляем шарик по наклонной плоскости, посылаем произвольный сигнал и повторяем его столько раз, сколько нам нужно. Мы послали сообщение. Будет ли оно нести какое-то значение?

Это зависит от того, отвечал Хартли, что мы вкладываем в понятие «значение». Если провод был исправным, и сигнал не искажался, мы посылали четкий и читаемый набор символов на наше приемное устройство – фактически намного более четкий сигнал, чем отправленное человеком сообщение по поврежденному проводу. Но как бы гладко оно ни шло, сообщение так же может быть какой-нибудь абракадаброй: «Причина этого заключается в том, что только ограниченному количеству возможных последовательностей были приданы значения», и произвольный выбор последовательности, вероятней всего, будет вне этого ограниченного ряда. Мы условно договорились, что последовательность точка точка точка точка, точка, точка тире точка точка, точка тире точка точка тире тире тире содержит смысл, а последовательность точка точка точка точка, точка, точка тире тире точка, точка тире точка точка, тире тире тире содержит бессмыслицу[3]. Смысл присутствует лишь там, где мы заранее договорились об использовании определенных символов. И любая коммуникация происходит именно так, начиная с волн, посылаемых по электрическим проводам, и букв, обозначающих определенные слова, и заканчивая словами, обозначающими определенные вещи.

Для Хартли все эти договоренности о значении словарей символов зависели от «психологических факторов» – от этих двух непонятных слов. Некоторые из символов были относительно фиксированные (азбука Морзе, к примеру), но значения большинства других варьировались в зависимости от языка, личности, настроения, тональности голоса, времени дня и т. д. Там не было