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

Со временем, потому что пока Шеннон доказывал, что такие коды должны существовать, ни он, ни кто-то другой не показал, какими они должны быть. Как только страсти по поводу дерзости его открытия утихнут – в конце концов, он одним махом открыл новую область знаний и решил основные ее проблемы, – в обсуждениях личности Клода Шеннона и его теории будет доминировать одна тема. Сколько времени потребуется, чтобы подобрать коды? А если их подобрать, будут ли они иметь практическую ценность или же они просто сделают дешевле прежнюю коммуникацию? Может ли эта странная научная работа, переполненная выдуманными языками, бессмысленными сообщениями, произвольным текстом и философией, которая якобы охватывала и объясняла любой отправленный сигнал, может ли она быть чем-то большим, чем просто изящным теоретизированием? Если выражаться словами, под которыми бы подписался любой инженер: будет ли она работать?

Но из другого источника, от людей, настроенных совсем иначе, поступили новые вопросы. Лучше всего они отражены в беседе, состоявшейся между Шенноном и фон Нейманом в Принстоне в 1940 году, когда Клод только начинал собирать свою теорию воедино и еще переживал по поводу своего распавшегося брака. Шеннон поделился с этим великим человеком своей идеей «информации как средства устранения неопределенности», легшей в основу его работы, и задал простой вопрос. Как бы он назвал это? Фон Нейман ответил сразу же: скажем, информация уменьшает «энтропию». Во-первых, это хорошее, емкое слово. «И еще более важно, – продолжал он, – что никто не знает, что такое энтропия на самом деле, поэтому в споре вы всегда будете иметь преимущество».

Скорее всего, этого разговора никогда не было. Но великая наука, как правило, рождает свои собственные легенды, и эта история практически совпадает по времени с появлением научной статьи Шеннона. Ее пересказывали на семинарах, лекциях и в книгах, а сам Шеннон вынужден был отмахиваться от нее на конференциях и во время интервью, отшучиваясь в свойственной ему манере. Эта история так долго была на устах – и сейчас мы снова пересказываем ее, – потому что связь между информацией и энтропией наводила на размышления[10]. Одни жаждали того, чтобы теория Шеннона работала, другие высказывали предположения о том, что в этой работе скрываются истины гораздо более глубокие, чем мог признать сам автор.

Никто не знает, что же такое энтропия на самом деле. Определение звучало масштабно, но понятие энтропии включало множество вещей – почти столько же, сколько само понятие информации, – причем какие-то были научно обоснованными, а какие-то нет. Это была неспособность парового двигателя работать; рассеивание тепла и энергии; неизменная тенденция каждой части закрытой системы деградировать, превращаясь в отработанную породу; это также была, если говорить грубо, но емко, тенденция в сторону беспорядка, хаоса. Это всегда зарождающийся разброд, против которого мы боремся, чтобы выжить. Джеймс Глейк выразился более лаконично: «Организмы организуются». И продолжал:

«Мы сортируем почту, строим замки из песка, складываем пазлы, отделяем зерна от плевел, переставляем шахматные фигуры, собираем марки, составляем алфавитные указатели в книгах, создаем симметрию, сочиняем сонеты и сонаты и ставим на место вещи в своих домах… Мы проповедуем структуру (не только люди, а вообще все живое). Мы нарушаем тенденцию к равновесию. Было бы абсурдно рассматривать эти процессы с термодинамической точки зрения, но не будет абсурдным сказать, что мы уменьшаем энтропию. Постепенно. Бит за битом».

В погоне за этим порядком мы делаем нашим мир менее информативным, потому что сокращаем количество доступной для нас неопределенности. Предсказуемость нашей связи, в этом свете, – это символ еще большей предсказуемости. Все мы, люди, предсказуемые машины. Мы воспринимаем себя как неустанных созидателей и потребителей информации. Но, по логике Шеннона, все ровно наоборот: мы высасываем информацию из мира.

Но здесь мы терпим неудачу. Тепло рассеивается; беспорядок со временем увеличивается; энтропия, как говорят нам физики, всегда движется по восходящей. В состоянии максимальной энтропии любая предсказуемость отпала бы сама собой: каждая частица была бы сюрпризом. И весь мир в целом читался бы как самое информативное сообщение из всех существующих.

Возникает один нерешенный вопрос: была ли идея об информации как энтропии неуместной и бесплодной аналогией, или это был более менее подходящий язык, на котором можно было говорить о мире? Или же сама информация была настолько фундаментальным понятием, что даже физики могли оценить ее? Когда частицы перемещаются из одного состояния в другое, является ли их похожесть на переключатели, на логические схемы, на символы 0 и 1 чем-то большим, чем просто причуда нашего воображения? Или сформулируем это иначе: было ли свойство информации чем-то, что мы навязывали миру, как побочный продукт наших сообщений и машин, или это что-то, что мы узнали о мире, что-то, что постоянно присутствовало в нем всегда?

Тепло рассеивается; беспорядок со временем увеличивается; энтропия, как говорят нам физики, всегда движется по восходящей.

Эта была лишь часть тех назревших вопросов, которые потянула за собой теория Шеннона. Сам Шеннон – несмотря на то, что старательно использовал здесь такой волнующий термин, или метафору, как «энтропия», – почти всегда оставлял эти вопросы без внимания. Его интересовала теория сообщений, их передача, а также коммуникация и коды. Этого было достаточно. Как он сказал однажды: «Ты знаешь, в чем заключаются мои интересы».

Но в своем настойчивом желании исследовать эту тему он столкнулся со старой человеческой привычкой – нашим стремлением воссоздать заново Вселенную посредством собственных инструментов. Мы конструировали часы и обнаруживали, что мир работает, как часовой механизм; строили паровые двигатели и понимали, что мир – это машина, перерабатывающая тепло; создавали информационные сети – переключающиеся схемы, передающиеся данные и восемьсот тысяч километров подводного кабеля, соединяющего континенты, – и вновь узнавали в них отражение нашего мира.

17. В лучах славы

Он доживет до того времени, когда слово «информация» из названия науки превратится в название целой эпохи. «Магна карта» информационного века» – так назовет журнал Scientific American статью Шеннона 1948 года десятилетия спустя. «Без этой работы Клода Интернета в том виде, в каком он существует сейчас, просто не было бы», – одна из типичных лестных оценок данного научного труда. И дальше в том же духе: «Существенный толчок в развитии цивилизации». «Универсальный ключ к решению проблем в различных областях науки». «Я перечитывал ее каждый год с одинаковым интересом. И каждый раз мой IQ резко подскакивал». «Не знаю другой более значительной работы гения в истории технологической мысли».

Но в 1948 году все эти восхваления были еще впереди. В то время значимость теории информации была понятна лишь узкому кругу инженеров связи и математиков и доступна только в «Техническом журнале “Лабораторий Белла”. О силе и убедительности идей Шеннона красноречиво говорит тот факт, что «Математическая теория связи» быстро привлекла внимание ученых за пределами стен «Лабораторий» и даже за пределами инженерного сообщества и менее чем за десятилетие превратилась в своего рода международный феномен, который сам Шеннон попытается иронично и безуспешно сдерживать.

За считанные месяцы, последовавшие после публикации статьи Шеннона, слухи о прорыве распространились по всему инженерному сообществу. «Конечно, Шеннон работал не в вакууме в 1940-е годы, но результаты его работы были столь захватывающе оригинальны, что даже специалисты в области связи того времени не до конца понимали всю их значимость», – писал знаток информационной теории Р. Д. Макэлис. Но даже тогда было ясно, что эти результаты в корне изменят данное направление. Статья Шеннона быстро стала отправной точкой для многих других исследований, что в академических кругах равнозначно громким аплодисментам коллег. К ноябрю, спустя всего месяц после повторной публикации работы Шеннона, появились две похожие статьи, в которых исследовались преимущества импульсно-кодовой модуляции через призму более ранних идей Шеннона. Пять других значительных статей, опубликованных в скором времени, были напрямую привязаны к его работе.