Джимми Сони, Роб Гудмэн
Игра разума: как Клод Шеннон изобрел информационный век
Вступление
Гении — счастливейшие из смертных, поскольку то, что они должны делать, полностью совпадает с тем, что им больше всего хочется делать. И даже если их гений не признан при жизни, их главная земная награда всегда с ними — уверенность в том, что они хорошо выполнили свою работу и что эта работа пройдет проверку временем. Кто-то полагает, что гениев меньше всего будет в Царстве Небесном — если они и вправду когда-нибудь увидят его, — но свою награду они уже обрели.
Уистен Хью Оден
Худой седовласый мужчина уже много часов провел на различных заседаниях международного симпозиума по теории информации в Брайтоне (Англия), когда начали распространяться слухи о том, кто он. Поначалу жаждущие получить его автограф собирались маленькими группками, а потом длинные очереди растянулись по коридорам. Вечером на торжественном банкете председатель симпозиума взял микрофон и объявил, что среди собравшихся находится «один из величайших научных умов нашего времени» и он готов сказать несколько слов. Как только мужчина вышел на сцену, его первые слова заглушил гром аплодисментов.
Наконец, когда шум стих, гость произнес: «Это так забавно!» Не зная, что еще сказать, он вынул из кармана три мячика и начал жонглировать ими.
Когда все закончилось, кто-то попросил председателя оценить случившееся. «Это было, — сказал он, — как если бы Ньютон появился на конференции по физике».
Шел 1985 год. Прошло уже почти четыре десятилетия с тех пор, как Клод Элвуд Шеннон огласил свою «магна карта» информационного века — изобрел понятие информации.
Но в то же время мир, который стал возможен благодаря его идее, еще только зарождался. Сейчас мы полностью погружены в эту реальность и не задумываемся, что за каждое электронное письмо, которое мы отправили, за каждый DVD и звуковой файл, который мы включили, и за каждую веб-страницу, которую загрузили, мы должны благодарить в том числе и Клода Шеннона.
Но он никогда особо и не ждал благодарности. Он был человеком равнодушным к научной славе и независимым от разного рода мнений по любым вопросам, даже касавшимся его самого — особенно его самого, — человеком, любившим побыть наедине, в полной тишине, обдумывая свои самые блестящие идеи в спартанских условиях холостяцкой квартиры и пустых офисах. Один из коллег Шеннона назвал его теорию информации «бомбой». Новая наука, придуманная практически с нуля, поражала своим размахом — и своим неожиданным появлением; на протяжении многих лет Шеннон хранил молчание, едва ли обмолвившись о своей новой идее.
Конечно, информация существовала и до Шеннона, подобно тому, как тела обладали инерцией до Ньютона. Но мало кто воспринимал информацию как измеримую величину, область точных наук. До Шеннона информация имела форму телеграммы, фотографии, параграфа, песни. После него информацию разбили на биты. Уже не имело значения, кто отправил информацию, с какой целью, с помощью какого средства, и даже ее формат: телефонный разговор, кусок сообщения «морзянкой», страница из детективного романа — все было подведено под единый общий код. Подобно тому, как геометры полагали, что круг на песке и диск солнца должны быть подвержены одним и тем же законам, а физики формулировали одни и те же законы для колебания маятника и орбит планет, Клод Шеннон сделал возможным наш мир, добравшись до сути информации.
Загадка его жизни состоит в том, что человек, столь мастерски абстрагировавшийся от материального мира, смог при этом так талантливо манипулировать им. Шеннон был прирожденным изобретателем-самоучкой: телеграфная линия, смонтированная из колючей проволоки, импровизированное подъемное устройство в сарае и личная дрезина во дворе могут рассказать нам историю его детства, прошедшего в маленьком городке в Мичигане. Это был особый тип изобретателя, ведь он привлек внимание Вэнивара Буша, который вскоре стал самым влиятельным ученым Америки и главным наставником Шеннона. Именно Буш привел его в Массачусетский технологический институт (МТИ) и поручил следить за работой дифференциального анализатора, аналогового компьютера размером с дом, «страшной штуковины с рычагами, ремнями и колесами, вращающимися на дисках», которая стала самой передовой думающей машиной своего времени.
Изучение реле, направляющих работу этой махины, помогло Шеннону постичь идею, положившую начало нашему информационному веку: эти переключатели могли делать гораздо больше, чем просто контролировать поток электричества в сети. Их можно было использовать для оценки любого логического утверждения, и даже, похоже, позволять им «решать». Серия бинарных выборов — включение/выключение, правильно/ неправильно, 1/0 — могла, в принципе, служить приемлемой заменой мозга. Этот прорыв, как сказал Уолтер Айзексон, «стал базовой концепцией, лежащей в основе всех цифровых компьютеров», и первым «трюком» Шеннона в абстрагировании. На тот момент ему исполнился всего двадцать один год.
Его работа, которая началась с «возможно, самой важной, а также самой известной магистерской диссертации столетия», дала ему шанс познакомиться и сотрудничать с такими мыслителями того времени, как Буш, Алан Тьюринг и Джон фон Нейман, все они, как и Шеннон, основатели нашей эры. Это также позволило ему работать в дальнейшем — пусть и неохотно — с высшим руководством оборонного ведомства Америки, а еще увлечься загадочной работой в области криптографии, участвовать в создании компьютерных систем управления огнем, а также в разработке защищенной трансатлантической телефонной линии, по которой Рузвельт и Черчилль вели переговоры в разгар Второй мировой войны. Кроме того, эта работа привела его в «Лаборатории Белла», промышленную компанию, занимавшуюся опытно-конструкторскими разработками и считавшуюся не столько филиалом телефонной компании, сколько местом «сосредоточения гениев». «Люди из “Лабораторий Белла” добивались потрясающих результатов, — говорил один из коллег Шеннона, — делая то, что другим казалось невозможным». Для Шеннона шагом к невозможному стал, как писал он сам, «анализ некоторых фундаментальных свойств общих систем передачи информации, включая телефонию, радио, телевидение, телеграфию и т. д.» — систем, которые с математической точки зрения не имели между собой ничего общего из того, что могло быть важным, пока Шеннон не доказал обратное. И это стало его вторым и самым величайшим трюком в абстрагировании.
До публикации его «Математической теории связи» ученые могли отслеживать движение электронов по проводам, но возможность того, что саму идею, которую они отстаивали, можно измерить — и манипулировать ею — так же реальна, Шеннону еще предстояло доказать. Он пришел к выводу, что всю информацию, вне зависимости от ее источника, отправителя, получателя или значения, можно успешно представить в виде последовательности битов: фундаментальной единицы информации.
До выхода «Математической теории связи» век поиска практических решений и интенсивной работы инженерной мысли продемонстрировал, что естественные шумы — издержки окружающего нас физического мира, сопровождающие все наши послания, — это данность, от которой никуда не деться. Но Шеннон доказал, что этот шум можно убрать и что информацию, отправленную из точки А, можно получать в идеальном виде в точке Б, причем не периодически, а всегда. Он предоставил инженерам понятийные инструменты, чтобы оцифровать информацию и передать ее без изъянов (или, точнее сказать, с условно малым количеством ошибок) — результат, считавшийся безнадежно утопичным до тех пор, пока Шеннон не доказал, что это не так. Один из инженеров не мог скрыть своего восхищения: «Как ему удалось постичь эту идею, как он в принципе поверил, что это возможно, я не представляю».
Это понимание лежит в основе всех наших телефонов, компьютеров, спутниковых каналов, космических станций, привязанных к земле тонкими проводами из многочисленных «О» и «1». В 1990 году космический аппарат «Вояджер-1», исследовавший Солнечную систему, повернул свою камеру в сторону Земли, сделал фотографию нашего дома-планеты, уменьшив ее размер до менее одного пикселя — то, что Карл Саган назвал «частичкой пыли, зависшей в луче солнца», — и передал через пространство длиной в 6,4 миллиарда километров. Клод Шеннон не записал кода, который бы защитил этот снимок от ошибки и искажения, но примерно четырьмя десятилетиями ранее он доказал, что подобный код должен существовать. И он появился. Это неотъемлемая часть наследия Шеннона, так же как и бесконечный поток цифровой информации, от которой зависит Интернет и наша информационная всеядность, что делает нас современными людьми.
К своим тридцати годам Шеннон стал одной из ярчайших звезд американской науки, и доказательством тому было внимание к нему массмедиа и полученные им престижные награды. Но в то же время на пике своей короткой славы, когда с помощью теории информации стали объяснять все, от геологии и политики до музыки, Шеннон опубликовал состоящую из четырех параграфов статью, в которой вежливо просил весь остальной мир освободить его «повозку с оркестром». Нетерпимый ко многим вещам и при этом невероятно одаренный человек, он все равно был далек от любых проявлений амбиций, эгоизма, алчности или других неприглядных факторов достижения благополучия. Его лучшие идеи были опубликованы спустя годы, а его интерес выходил за рамки личных устремлений. Завершив свой новаторский труд в возрасте тридцати двух лет, он мог провести оставшиеся десятилетия жизни, почивая на лаврах научного гения, знаменитого изобретателя — еще один Бертран Рассел, или Альберт Эйнштейн, или Ричард Фейнман, или Стив Джобс. Вместо этого он, как раньше, мастерил и изобретал что-то.
