Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век

Действуя в нарушение инструкций руководства, Уайтхаус смонтировал участок сети, поместив его в трех километрах от берега и ища там возможные неполадки, на которые можно было списать обрыв связи. В последние дни существования проекта он был уволен за отказ исполнять приказы начальства, а в техническом отчете назван виновником срыва проекта (хотя позднее ученые оспаривали это решение на том основании, что кабель был изначально в плохом состоянии и ненадежен). В некоторых газетах сам факт существования трансатлантического телеграфа воспринимался как «липа» или коммерческая уловка. В последующие шесть лет сообщение через океан осуществлялось во многом так же, как на протяжении предыдущих четырех столетий – с помощью кораблей. Так было вплоть до 1866 года, когда наконец проложили надежный кабель.

Учли ли все эти уроки Клод Шеннон и его коллеги девяносто лет спустя? Очень похоже на то: когда Артур Кларк на время оставил сочинение научно-фантастических романов, чтобы написать историю зарождения связи, начиная с рассказа о трансатлантическом кабеле, он посвятил ее начальнику Шеннона по «Лабораториям», Джону Пирсу, который «втравил» его в этот проект. Фиаско с телеграфной линией помогло вынести три важных урока, легшие в основу теории связи. И произошло это спустя долгое время после того, как детали этой истории забылись, а специфическая проблема осуществления трансатлантической телеграфной связи была более-менее решена.

Первое: связь – это борьба с шумом. Шум – это либо помехи, возникающие в телефонных проводах, либо внешние помехи, прерывающие передачу радиосигнала. Телеграфный сигнал прерывается в результате нарушения изоляции провода или его порчи. Это тот хаос, что вмешивается в наши разговоры, случайно или намеренно, не давая нам возможности понять друг друга. На коротких расстояниях или в относительно простой среде – к примеру, звонок Белла Уотсону в соседнюю комнату или наземная линия телеграфной связи от Лондона до Манчестера, – с шумом можно было справиться. Но по мере того, как расстояния возрастали, а средства отправки и хранения сообщений множились, усложнялись и задачи по устранению шума. А временные решения – варьировавшиеся от тонкого подхода Томсона до грубых методов Уайтхауса – были ситуативными и проверялись на практике лишь тогда, когда инженеры сталкивались с ними в работе. На определенных расстояниях или в определенных условиях идеальная точность казалась невозможной: в сфере связи постоянно присутствовали сомнения. Наконец Клод Шеннон и еще несколько человек догадались, что для решения проблемы с шумом можно использовать унифицированное решение.

Второе: существуют пределы грубой силы. Усиление подачи сигнала – способ решения проблемы телеграфной связи, предложенный Уайтхаусом, – было удобным подходом, когда дело касалось устранения шума. Крах этого метода в 1858 году дискредитировал самого Уайтхауса, но не принципы его работы: альтернативных решений тогда было мало. В лучшем случае это был затратный метод как с финансовой точки зрения, так и с точки зрения расходования энергии. В худшем случае он мог разрушить само средство связи, как это было с морским кабелем.

Третье: чтобы попытаться найти лучший способ осуществить эту затею, нужно было исследовать границы жесткого мира физики и невидимого мира сообщений. Предметом исследования была связь между свойствами сообщений – их восприимчивость к шуму, плотность, скорость, точность – и физической средой, через которую они проходили. Предложенный Томсоном закон квадратов был одной из первых петелек в этой цепочке мысли. Но этот закон относился только к потоку электричества, а не к природе сообщений, которые он передавал. Как наука объяснит это? С помощью научных методов получалось отследить скорость движения электронов по цепи, но идея, что передаваемое ими сообщение можно измерить и управлять им с относительной точностью, должна была родиться лишь в следующем столетии. Само понятие информации было старо, наука же о ней еще только зарождалась.

15. От интеллекта к информации