Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век

Поначалу информация была, скорее, предположениями и догадками, чем утверждениями – тем, что подразумевалось, но пока не было сформулировано. Она незримо присутствовала в обсуждениях. Ее можно было найти в исследованиях физиолога Германа фон Гельмгольца, который, подавая разряды электрического тока в мышцы лягушек, впервые определил скорость прохождения сигналов по нервным волокнам у животных – точно так же, как Томсон измерял скорость идущих по проводам сообщений. Также об информации шла речь в работах таких физиков, как Рудольф Клаузиус и Людвиг Больцман, которые первыми попытались найти способы измерить беспорядок – энтропию, – не подозревая о том, что однажды их методы можно будет применить к информации. Помимо всего прочего, информация присутствовала в сетях, которые частично были продуктом той первой попытки построить своеобразный информационный мост через Атлантику. Если мыслить практическими категориями, например, решая конкретную инженерную задачу соединить точки А и Б, то возникает вопрос, каково наименьшее количество проводов, которые нам нужно протянуть, чтобы обеспечить дневную норму сообщений. Как мы зашифруем секретный телефонный разговор? Все эти возникавшие вопросы показывали, что свойства самой информации постепенно становились понятными.

В те годы, когда Клод Шеннон был еще ребенком, всемирные коммуникационные сети были уже не просто проводами, передающими электрический ток, или носителями электронов, как во времена Томсона. Это были уже объединяющие континенты машины, возможно, самые сложные из всех существовавших на тот момент. Ламповые усилители, подключенные вдоль телефонных линий, добавляли мощи звуковым сигналам, которые в противном случае ослабели бы и потерялись на своем долгом тысячекилометровом пути. На самом деле, за год до рождения Шеннона Белл и Уотсон официально «открыли» трансконтинентальную телефонную линию, повторив свой первый звонок, но на этот раз Белл был в Нью-Йорке, а Уотсон – в Сан-Франциско. К тому времени, когда Шеннон стал лучшим в школе сигнальщиком, системы с обратной связью управляли работой телефонных сетевых усилителей автоматически. Они поддерживали стабильность звукового сигнала и уменьшали шумы, в частности «завывающие» и «поющие» звуки, которые были настоящим бедствием ранней телефонной связи, оказывая влияние на чувствительные провода вне зависимости от погодных условий и времени года. С каждым годом люди все реже пользовались услугами телефонного оператора, связывавшего их с нужным абонентом, а все чаще соединение происходило с помощью машины, одного из автоматических коммутационных узлов, который сотрудники «Лабораторий Белла» торжественно называли «механическим мозгом». В процессе сборки и усовершенствования этих массивных машин ученые поколения Шеннона научились воспринимать информацию почти так же, как предыдущее поколение ученых понимало теплоемкость применительно к процессу конструирования паровых двигателей.

Именно Шеннон осуществил финальный синтез, определив понятие информации и эффективно решив проблему шума, ему мы должны быть благодарны за то, что он, соединив все нужные ниточки, создал новую науку. Следует отметить, что в «Лабораториях Белла» у Шеннона были важные предшественники – два инженера, которые формировали его мышление с тех пор, как он нашел их работу в Энн-Арборе. Они первыми задумались над тем, как придать информации научную основу. В своей знаковой научной работе Шеннон выделяет их как первопроходцев в этой области.

Одним из них был Гарри Найквист. Когда ему исполнилось восемнадцать лет, его семья оставила шведскую ферму и присоединилась к волне скандинавской иммиграции, поселившись на Среднем Западе Америки. В Швеции он четыре года работал на стройке, чтобы оплатить свой переезд. Спустя десять лет после прибытия в Америку он получил докторскую степень по физике в Йельском университете и должность научного сотрудника в «Лабораториях Белла». Долго проработав в «Лабораториях», Найквист стал одним из разработчиков первого прототипа факсового аппарата: еще в 1918 году он представил чертеж машины для осуществления «телефотографии». К 1924 году появилась работающая модель: машина, сканирующая фотографию, обеспечивала яркость тона каждого фрагмента, регулируя уровень тока и посылая его с определенной частотой импульсов в телефонные линии, где они ретранслировались в фотографический негатив, готовый к проявлению. Несмотря на впечатляющую демонстрацию машины, рынок не проявил к ней заметного интереса, особенно учитывая тот факт, что для передачи одного-единственного маленького фото требовалось семь минут. Однако работа Найквиста в такой менее яркой области, как телеграфия, была опубликована в том же году и имела заметный долгосрочный эффект.