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

И он поступал согласно своим правилам: был, по словам Фрая, гурманом, способным определить сорт вина, виноградник и даже год производства марочного вина. А его самой любимой книгой всю жизнь оставалась «Алиса в Стране Чудес» Льюиса Кэрролла. К середине 1960-х годов в его коллекции насчитывалось 160 экземпляров книги на сорока двух языках, и это сподвигло его на то, чтобы написать свою книгу «Алиса на многих языках», где он изучал влияние перевода на восприятие и смысл сказки.

Уивер во многом отличался от Шеннона: популист, резонер, посредник между наукой и внешним миром. Но в тот конкретный момент эти различия почти не имели значения: он был тем человеком, который увидел потенциал Шеннона и смог приложить его умения к проектам военного назначения. Он наградил Шеннона премией в 3000 долларов и десятимесячным контрактом за проект под названием «Математические исследования проблем управления огнем». Шеннон проделал большую часть этой работы, будучи еще в Принстоне. Но при этом он сотрудничал с двумя инженерами из «Лабораторий Белла», Ральфом Блэкменом и Хендриком Боудом, которые вошли в ту впечатляющую группу людей, что оказали влияние на Шеннона.

Управление огнем, по сути, представляло собой науку о том, как поразить движущиеся цели. Целями были любые объекты, которые враг мог запустить по воздуху, чтобы нанести вред – самолеты, ракеты, снаряды. Представьте себе орудие, производящее единственный выстрел по цели. А теперь представьте, что это орудие размером с двухэтажный дом и что оно помещено на военный корабль, плывущий посреди океана, и пытается сбить вражеский истребитель, летящий на скорости 560 километров в час. Это лишь примерное описание той сложной задачи, что стояла в процессе осуществления управления огнем. И она, помимо прочих, была поставлена перед математической группой «Лабораторий Белла», которая должна была спроектировать машины, способные успешно решать данную проблему. Точное определение вертикальных координат, горизонтальных координат, скорости полета снаряда, вероятное расположение цели, время с момента запуска снаряда до его попадания в цель – вся эта информация должна была быть обработана машиной безошибочно, под огнем, в какие-то доли секунд.

В первые дни войны стало понятно, как сильно система обороны союзнических войск нуждалась в обновлении. Немецкие люфтваффе – военно-воздушные силы, распущенные согласно Версальскому мирному договору, – были восстановлены с приходом Гитлера и Германа Геринга, и весьма впечатляюще. Именно они были ответственны за разрушение Герники в ходе Гражданской войны в Испании и «Лондонский блиц». Продолжая вести военные действия, Германия разрабатывала и размещала одни из первых в мире крылатых и баллистических ракет.

И все же, что такого особенного могли предложить инженеры-телефонисты в данном случае? Как оказалось, многое. «Поначалу могло показаться забавным, что именно группа “Лабораторий Белла” выступила с новыми идеями и приемами, которые можно было применить для решения проблем ПВО», – признавался Уоррен Уивер. И все же, продолжал Уивер, это было вполне естественно по двум причинам. «Во-первых, данная группа долгое время занималась изучением и применением на практике различных приемов работы с электрическими приборами и устройствами. Во-вторых, можно обнаружить удивительное сходство между проблемами прогнозирования в процессе управления огнем и определенными фундаментальными проблемами инженерии связи». На самом начальном уровне скорость и качество информации были крайне важны как для телефонных систем, так и для систем управления огнем. Телефонный звонок, идущий к предполагаемому реципиенту, должен был преодолеть помехи и шум. Снаряд зенитного орудия, поражающий свою цель, представлял собой такую же концептуальную задачу: как добраться из точки А в точку Б с минимальными помехами? В случае снаряда – как учесть воздействие ветра или другого фактора в процессе полета снаряда, помимо десятка других переменных величин? В силу того, что обе задачи требовали быстрого расчета вероятностей – вероятной структуры послания или вероятного положения цели в данный конкретный момент, – обе они нуждались в высокоточных статистических заключениях. И в том и в другом случае стояла задача построить машины, способные точно преобразовывать математические данные в действие.

В отличие, скажем, от исследований в области генетики, в процессе сбивания самолетов зенитными установками не было ничего абстрактного.

Конечно же, инженеры из «Лабораторий Белла», работавшие над этим проектом, не испытывали никаких иллюзий: даже если в технологических процессах и присутствовали определенные сходства, цена вопроса в том и в другом случае была несопоставима. Если говорить о ведении боя с помощью зенитного орудия, то разница в долю секунды могла означать жизнь или смерть. Для Шеннона, в частности, работа в сфере управления огнем представляла собой решение самых конкретных задач, с которыми он когда-либо сталкивался. В отличие, скажем, от исследований в области генетики, в процессе сбивания самолетов зенитными установками не было ничего абстрактного.

Решение проблем в сфере связи и управления огнем было схоже как в концептуальном плане, так и в чисто техническом. «Лаборатории Белла» уже начали работу в сфере управления огнем, когда один из местных инженеров обнаружил, что существующий элемент технологии связи – потенциометр – можно использовать как часть зенитного орудия. Потенциометр использовался в качестве своеобразного движка, реагировавшего на изменения напряжения, скажем, в телефонном или радиоресивере. Молодой инженер из «Лабораторий» Дэвид Паркинсон экспериментировал, соединяя потенциометр с ручкой на ленте самописца, что позволяло начертить выходные данные электромеханических систем. Мысль о том, что подобная вещь может помочь сбивать воздушные суда, пришла к нему, как ни странно, во сне:

«Мне снилось, что я нахожусь в орудийном окопе или за земляной насыпью рядом с артиллеристами… Там было зенитное орудие, которое показалось – мне никогда прежде не доводилось видеть зенитное орудие вблизи, и я имел лишь общее представление об артиллерии, – калибром примерно 3 дюйма. Оно стреляло время от времени, и самое поразительное заключалось в том, что каждый залп орудия сбивал самолет! После трех или четырех выстрелов один из стрелков улыбнулся мне и кивком головы подозвал меня подойти поближе к орудию. Когда я приблизился, он указал на торчащий конец левой качающейся части пушки. К ней был прикреплен потенциометр моего уровнемера-самописца! Я не мог ошибиться – это был именно он».

Размышляя над этим сном на следующее утро, он понял: «Если мой потенциометр мог управлять ручкой на самописце, то нечто подобное, при соответствующем инженерном решении, могло управлять зенитным орудием». Паркинсон озвучил свою идею старшим коллегам по «Лабораториям», те передали ее вверх по цепочке, и в итоге войска связи получили готовое решение. Прибор управления зенитным огнем Т-10, построенный спустя несколько лет, стал кульминацией сна Паркинсона. Этот проект явился итогом кропотливой работы «Лабораторий» в области связи. Создавая свой прибор, они заимствовали не только язык радио и телефонии, который был им прекрасно знаком, но и составные части этих изобретений. Позднее переименованный в М-9, этот прибор будет активным участником боевых действий: всего было произведено и доставлено на поля сражений свыше 1500 М-9. Благодаря прибору М-9, направляющему орудие, количество снарядов, которые требовались в среднем, чтобы поразить одно вражеское воздушное судно, сократилось с нескольких тысяч до сотни.

Сглаживание представляло собой процесс редактирования информации без увеличения времени расчета.

К созданию этих приборов приложили руку многие люди, в том числе Шеннон. «Думаю, что Англия была бы полностью уничтожена, если бы они не получили этих приборов», – говорил он по окончании войны. И если пилотируемые самолеты могли уйти от зенитного огня, «жужжащие бомбы и самолеты-снаряды V-1 шли по идеально прямым линиям и со сравнительно умеренной скоростью, так что их полет можно было очень хорошо спрогнозировать с помощью этих приборов наведения орудия». «Они сбивали примерно 95 % целей, еще до того, как были доставлены в Англию. И я уверен, что, если бы у них не было этих приборов, Англия проиграла бы войну», – утверждал Шеннон.