Кванты. Как волшебники от математики заработали миллиарды и чуть не обрушили фондовый рынок - Паттерсон Скот

Ноябрьским вечером 1960 года Эд Торп быстро шагал по усыпанному желтыми листьями двору MIT. С реки Чарльз дул ледяной ветер. Новоиспеченный профессор математики дрожал не только от холода. Его заставляла трепетать одна только мысль о том, что вскоре он будет сидеть за столом лицом к лицу с Клодом Шенноном. В MIT было мало столь же грандиозных личностей. Шеннон стоял у истоков двух крупнейших интеллектуальных достижений XX века. Одно из них – применение двоичной системы счисления в электронных схемах, заложившее основу для компьютера. Он использовал двухсимвольную логику (решение задач с помощью комбинации цифр 1 и 0) применительно к схеме, где 1 – включенный тумблер, а 0 – выключенный. Последовательностью включений-выключений – цепочкой единиц и нулей – можно передать почти любую информацию.

Шеннон также был отцом-основателем теории информации. Он показал, как закодировать и передать информацию из пункта А в пункт Б. Поначалу – и это был существенный и противоречивый момент – Шеннон утверждал, что, хотя сообщения «зачастую наполнены смыслом… [такие] семантические аспекты коммуникации для инженерных задач значения не имеют». Иными словами, информация с технической точки зрения полностью лишена смысла и контекста. Она статична, а следовательно, может быть закодирована.

Это полностью противоречило здравому смыслу. Большинство ученых до Шеннона считали, что смысл и ничто иное был основным компонентом сообщения. Шеннон полностью изменил этот подход.

И все же Торп не собирался говорить с Шенноном о бинарном коде или теории информации. Он хотел побеседовать с ним о блэкджеке.

Когда он входил в офис Шеннона, его нервы были предельно напряжены. Секретарша предупредила его, что чрезвычайно занятой профессор сможет уделить ему всего несколько минут.

Торп впопыхах изложил результаты своих исследований и показал Шеннону статью. Тот заинтересовался и честно в этом признался. Торп совершил важное теоретическое открытие. Шеннон согласился представить работу, которую Торп озаглавил «Стратегия выигрыша в блэкджек» (Strategy for Blackjack). Но у него было одно замечание.

– Думаю, вам стоит изменить название.

– Правда? – удивился Торп. – Почему?

– Ну, Академия довольно консервативна. А от этого названия попахивает казино. Как насчет «Предпочтительная стратегия для игры в “Двадцать одно”»? Звучит достаточно скучно, они ни о чем не догадаются.

Торп согласился, да и отведенные ему несколько минут уже истекли. Когда он поднялся, чтобы уйти, Шеннон вдруг спросил: «А еще над чем-нибудь из области азартных игр вы работаете?» Торп замер. Свои эксперименты с рулеткой он хранил в тайне[16], да и не возвращался к ним уже несколько месяцев. Но, может, Шеннону интересна эта тема?

– Я исследовал игры в рулетку, – ответил он, – и мне удалось получить некоторые… занятные результаты.

– Серьезно? – у Шеннона загорелись глаза. Жестом он усадил Торпа обратно в кресло. – Продолжайте.

Через несколько часов Торп вышел из офиса Шеннона в темноту ноябрьской ночи.

С того дня Торп стал регулярно бывать у Шеннона дома. Ученые начали вместе работать над загадкой рулетки. Шеннон называл свой дом «Домом энтропии», намекая на основную концепцию теории информации, позаимствованную из второго закона термодинамики. Она гласит, что все во Вселенной со временем превратится в гомогенную недифференцированную массу. В теории информации Шеннон использовал энтропию для поиска закономерностей в кажущихся хаотичными последовательностях на первый взгляд случайных чисел.

Шеннон жил в нескольких километрах от Кембриджа в трехэтажном деревянном доме с видом на озеро Мистик. Стоило Торпу ступить на порог, как он сразу же понял, почему Шеннон сравнил дом с теорией о стремлении Вселенной к полному хаосу. Этот «рай для изобретателя», как его позже описывал Торп, был завален электронными и механическими устройствами; везде царил страшный беспорядок. Шеннон был помешан на роботах и аппаратах, подражающих человеческому поведению. С особенным энтузиазмом он мастерил механических кукол-жонглеров и устройства, бросающие монетку. Он был известным моноциклистом[17] и удивлял своих гостей тем, что катался по канату, натянутому во дворе. Еще большее удивление у одного посетителя вызвала дочь Шеннона, которая могла на моноцикле прыгать через скакалку. Шеннон одно время пытался выяснить, насколько маленьким может быть моноцикл, на котором можно кататься.

Ученый-фантаст Артур Кларк[18] несколько раз бывал у Шеннона. Его потряс аппарат, прозванный Шенноном «идеальной машиной». «Выглядело очень просто, – позже писал Кларк. – Небольшой деревянный ящик, размерами и формой напоминающий коробку для сигар, с единственным выключателем на лицевой стороне. Когда вы поворачиваете выключатель, раздается сердитое, вполне осмысленное ворчание. Крышка поднимается, и на глазах у вас из коробки высовывается рука. Она поворачивает выключатель в обратную сторону и снова убирается внутрь коробки, после чего крышка медленно закрывается и ворчание затихает. Психологический эффект этого мистического зрелища, если вы к нему не подготовлены, потрясающе силен. Мрачное впечатление остается от машины, которая выключает сама себя».

Торп и Шеннон заказали себе из Рино стандартное рулеточное колесо за 1500 долларов и поставили его на темно-серый бильярдный стол. Чтобы проанализировать его движение, они использовали загадочно мигающий стробоскоп. Для фиксации времени движения шарика они нажимали на кнопку каждый раз, когда тот совершал один полный оборот. Одновременно включался стробоскоп. Так можно было понять, где находился шарик в момент нажатия кнопки. Это позволяло Торпу и Шеннону отследить, насколько четко они отмеряют время перемещения шарика: они видели, когда нажимали на кнопку не вовремя.

Результаты были своеобразные и вроде бы свидетельствовали о провале. Методом проб и ошибок Торп и Шеннон вывели способ предсказания, куда попадет шарик, с достаточно высокой вероятностью и точностью до восьмой части колеса. Колесо состояло из восьми октантов – шести с пятью и двух с четырьмя ячейками в каждом. Итого тридцать восемь ячеек. Если они смогут предсказывать октант, их шансы на победу существенно возрастут. Если поставить на все четыре или пять чисел в октанте, то, при условии, что метод верен, победа гарантирована. Да, это было бы шулерство. И если бы их на этом поймали, скорее всего, свой выигрыш они бы получили из рук огромных парней с бычьими шеями и волосатыми кулачищами – местных вышибал. Но об этом рано было волноваться.

Торп и Шеннон создали компьютер размером с пачку сигарет и поместили его в обувь. У устройства было два тумблера: один включал компьютер, а второй отмерял время вращения ротора (одно нажатие пальцем ноги, когда рулетку запускали, второе – после одного оборота колеса). Компьютер считал результаты и передавал количество сигналов, соответствующее номеру октанта, где остановится шарик, другому человеку, на котором было что-то вроде примитивного наушника. Судя по всему, это был первый в мире портативный компьютер.

И все же проект был обречен из-за технического несовершенства устройства. Провод наушника часто рвался. Однажды Торп – обычно именно он надевал наушник и делал ставки – заметил, что одна женщина смотрит на него с нескрываемым ужасом. Он поспешил в уборную к зеркалу и увидел, что из его уха, как какое-то инопланетное насекомое, торчит динамик.

Шеннон не помог Торпу разбогатеть за рулеткой, но внес огромный вклад в стратегию игры в блэкджек. Торпу удалось разработать правильный подход к игре, но оставался без ответа ключевой вопрос: какими должны быть ставки, чтобы игрок не разорился? Шеннон порекомендовал Торпу поискать ответ на вопрос в опубликованной в 1956 году статье Джона Келли-младшего, физика из лаборатории компании Bell в городе Мюррей-Хилл. Там приводились расчеты разумного размера ставок для человека, обладающего инсайдерской информацией о том, какая из двух бейсбольных команд равного уровня подготовки выиграет серию игр при наличии определенного уровня шума (а следовательно, и вероятности дезинформации) в канале, по которому поступают данные. Торп понял, что сможет использовать систему Келли, чтобы максимально отрегулировать размеры ставок при разных сценариях игры в блэкджек. Проще говоря, когда его шансы на победу увеличивались, он бросал на стол больше фишек. Когда снижались – старался экономить.