женские трусы больших размеров
Medical site

На головну

АвторПетрович Н.Т.
НазваЛюди і біти. Інформаційний вибух: що він несе
Рік видання 1986

Передмова

Стрімкий розвиток земної цивілізації , особливо відчувається в галузі науки і техніки, привело в останні десятиліття до небачених темпів зростання світового потоку інформації.

Все більше видається газет, журналів, книг, оглядів, проводиться конференцій, симпозіумів, семінарів, все більше робиться відкриттів і винаходів, наростає потік радіо-і телепередач, кінофільмів.

При цьому, на превеликий жаль, можливості людини - споживача цієї інформації - по її сприйняттю та обробці століттями залишаються приблизно на одному і тому ж вельми обмеженому рівні. Тому люди губляться в цьому океані інформації, не знаючи, як з ним впоратися, що ж вибрати, де і як швидко знайти відомості, необхідні в даний момент. Нерідко спостерігається перевантаження людини інформацією, ведуча до зниження творчого потенціалу або навіть до повної його втрати, до гострого дефіциту часу, швидкої стомлюваності і стресу.

Неможливість своєчасно відшукати необхідну інформацію призводить до повторним дослідженням і розробкам, повторним відкриттям і винаходам, до неповного використання досягнень науки і техніки, тобто до втрати часу і сил і, в кінцевому рахунку, до гальмування прогресу . Звідси випливає висновок, який ще далеко не всі усвідомили: інформація є не менш цінним нашим ресурсом, ніж нафта, вугілля, метал.

Ось це протиріччя між скромними можливостями людини і майже безмежним потоком інформації і породило проблему, названу автором «Люди і біти», що стала заголовком книги.

У першій половині книги автор розповідає про інформацію: її сутності, вимірі, передачі в локальних і глобальних системах зв'язку, вирішальної ролі у функціонуванні ЕОМ, АСУ, роботів. Окремий розділ присвячений міжнародним форумам з проблеми інформаційного контакту з позаземними цивілізаціями, учасником яких був автор книги. Ось уже майже чверть століття земляни ведуть пошук розумних сигналів з космосу, але безуспішно. Автор аналізує причини невдач і викладає свою точку зору на проблему міжзоряного зв'язку.

Друга половина книги присвячена взаємодії людини зі стрімко наростаючим потоком інформації. Обговорюються можливості людини та шляхи їх підвищення, методи роботи, залучення спеціалізованих ЕОМ для обробки і пошуку інформації, встановлення «заслінки» на шляху до публікації даремних матеріалів.

У підсумку автор приходить до логічно обгрунтованого висновку - проблема «ЛЮДИНА - ІНФОРМАЦІЯ», незважаючи на стрімке експоненціальне зростання потоку інформації, може бути вирішена за деяких умов. Головними з них є:

  • співдружність людини і швидкодіючих ЕОМ з обробки, зберігання й пошуку інформації;
  • широке використання швидкодіючих каналів зв'язку з вихідними екранами, що підключаються до інформаційних ЕОМ, для запиту і перегляду на робочому місці або навіть вдома цікавлять відомостей;
  • гідне ставлення до найціннішого інформаційному ресурсу, нова тактика роботи з ним, дбайливе ставлення людини як до свого, так і чужого часу.

Книга професора Н.Т. Петровича написана цікаво і доступно, багата цікавими прикладами, не позбавлена ??гумору. Упевнений, що вона приверне увагу широких читацьких мас і сприятиме більш ефективній взаємодії людини з інформацією.

Сифоров В.І.
Член-кореспондент АН СРСР
директор Інституту проблем передачі інформації АН СРСР

Інформативний сон Миклухо-Маклая

Зал швидко наповнювався. Було багато охочих почути лекцію з сенсаційною назвою «У вогняному пеклі вулкана». Коли я вийшов на сцену, публіка ще шуміла, скрипіла стільцями. Але ось настала майже тиша. Відірвавши очі від коротких тез, я побачив сотні цікавих поглядів. У них читалися питання, які не мали, на жаль, ставлення до теми лекції: хто ці сміливці, які ризикнули спуститися в вогнедишний вулкан? Роботи чи люди? Які скафандри їх захистили? За що чіпляли трос - за вертоліт, скелю? Чи був в пеклі сам лектор?

Майнула думка - як би не загасити цей витав у залі дух романтики і пригод, переключити його на справжню тему - на другий, умовний вулкан, може бути, більш грізний, ніж всі наші природні вулкани, разом узяті.

Почав я так:

- Усі знають, що виверження вулкана є одне з найбільш грізних явищ природи. Могутня сила викидає з кратера важкі кам'яні бомби, гази, тонни піску і попелу, потоки вогненної лави, що спалює все на своєму шляху. Правда, всі ці біди територіально обмежені, локальні. З деякої відстані або на екрані телевізора виверження вулкана може здаватися лише захоплюючим видовищем, фантастичним вогненним фонтаном. Але на планеті є один не локальний, а глобальний вулкан. Від нього нікуди сховатися, нікуди бігти. Цей вулкан вже димить. Чути його гул. Летять камені і попіл, і ось-ось може початися виверження.

Парадокс полягає в тому, що люди не тільки самі витворили цей вулкан, але мільйони їх і сьогодні оточують його гігантський конус і продовжують невпинно нагнітати в нього вогненну магму. З його кратера в тисячах і мільйонах різних упаковок викидаються інформаційні згустки і бомби: газети і журнали, книги і бюлетені, реферати та дисертації, реклами та проекти, радіо-і телевізійні передачі, кінофільми та театральні п'єси, грам-платівки і магнітофонні стрічки, доповіді та лекції.

Ті, хто чекав розповіді про захоплюючі пригоди сміливців при спуску у вогняний кратер вулкана, стали залишати зал. Більшість все ж залишилося.

Я продовжував:

- Світовий інформаційний потік катастрофічно наростає. Це зростання підпорядкований експоненціальним законом: пряма пропорційність між величиною потоку і швидкістю його наростання. Чим більше потік, тим швидше він наростає, а чим швидше він наростає, тим ще стрімкіше збільшується і сам потік, і швидкість його наростання. Біда полягає ще і в тому, що і сам потік, і його швидкість наростання вже сьогодні настільки великі, що часто з ними вже не впоратися.

Давайте подумки поставимо експеримент. Позбавимо інженера або, скажімо, науковця від усіх життєвих турбот і виключимо всі відволікаючі від роботи чинники. Надамо в його розпорядження всі, що видається за його фахом у світі, і будемо до цього додавати нове у міру виходу в світ. Поставимо перед ним завдання - освоєння всіх цих матеріалів. Нехай він працює з ранку до вечора, відмовившись від власної творчості.

На жаль, йому не наздогнати за цим потоком. Він зможе освоїти лише невелику його частину. На жаль, тільки в байках і казках муха іноді проковтує слона.

Якщо спостережуваний сьогодні експонентний зростання не сповільниться, а буде такою до 2000 року, то, за прогнозами, загальний викид інформаційного вулкана повинен зрости не в два-три рази, а в 30 раз!

Вдумайтеся в цю цифру. Наприклад, замість п'яти журналів, що видаються по вашій спеціальності в світі, їх може виявитися до кінця тисячоліття кілька десятків!

Може бути, наш мозок, адаптуючись до цих нагромадження інформації, вже почав або скоро почне працювати швидше? На превеликий жаль, немає. Він і не думає поспішати за цим наростаючим потоком. На жаль, швидкість сприйняття інформації людиною стоїть століттями майже на місці.

Тільки кілька слів на секунду! У цьому сенсі у нас є всі підстави назвати наш мозок Великим консерваторії. Але ж він одночасно і Великий Новатор, Великий Відкривач нового. Адже все, що ми знаємо і вміємо, вся незліченна інформація, накопичена людством, - плоди розуму мешканців планети.

Виникла диспропорція, як би гігантські розкриті ножиці, на одному кінці яких - швидкозростаючий потік інформації, а на іншому - скромні, застиглі можливості людини по сприйняттю інформації, вже призвела до великої втрати інформації, до її знецінення , до тисяч повторних розробок і винаходів, до головних болів, до стресів. А якщо почнеться виверження в повну силу, то можуть порушитися навіть комунікації всередині цивілізації ...

Чоловік у світлому костюмі, що сидів у другому ряду, схопився і хрипким голосом запитав:

- Що ж робити?

- Треба шукати вихід. Головна надія на дружній союз людини з ЕОМ. Адже їх «мозок» може обробляти не кілька слів у секунду, як людський мозок, а сотні тисяч, навіть мільйони слів в секунду, і, найголовніше, він весь час вдосконалюється. Адже всього за чотири покоління ЕОМ швидкість обробки ними інформації та обсяг їх пам'яті збільшилися в тисячі і мільйони разів. І це далеко не межа. Вони ж допоможуть управляти вогнестійкою заслінкою - фільтром в кратері. Пора закрити шлях повторам, компіляцій, всякої порожньої інформаційної породі, попелу, шлакам ...

Хрипкий голос знову мене перебив:

- А чи не можна розворушити Великого Консерватора?

- Можна. Перші кроки вже робляться: швидкочитання, гіпнопедія, прискорене навчання, тренування пам'яті, нові методи роботи з інформацією ... Але корінне вирішення проблеми - це все ж зовнішні приставки до Консерватору у вигляді кишенькових, домашніх і інших ЕОМ, які за широкосмуговим каналам зв'язку, включаючи супутникові, зможуть легко підключатися до джерел інформації, до банків даних, до бібліотек, до обчислювальних центрам.

- А ми встигнемо з усім цим до виверження, до втрати комунікації?

- На допомогу має прийти, діюча в нашому суспільстві регуляція! прискорюють і сповільнюють зворотний зв'язок. Вона багато разів рятувала людство від різних бід.

Чим яскравіше буде факел вулкана, тим активніше підуть процеси регуляції та адаптації. Жахів «Останнього дня Помпеї», якими лякають деякі західні футурологи, не повинно бути! Ось кілька історичних прикладів ...

Але генератор питань не вгамовувався!

- Чому ж процеси регулювання не запобігли почався екологічна криза на планеті?

- Одна з причин - людина вважала нашу природу сверхмогучім велетнем, якщо хочете, Гуллівером, якого тільки бавлять подряпини і уколи, що наносяться ліліпутами, бо вони і безболісні і тут же скоро самі гояться.

Але коли людина усвідомила, що лісовий покрив планети різко зменшується, що забруднення атмосфери і водойм стає небезпечним, що зникають багато видів рослинного і тваринного світу, то зрозумів свою помилку.

Тепер в терміновому порядку вживаються заходи щодо зменшення наноситься шкоди природі, хоча б часткового відновлення колишньої стану. Особливо багато робиться в соціалістичних країнах. Таким чином, запізнювання регуляції призвело до великих і деколи навіть непоправної втрат.

Дуже хотілося б, щоб аналогічна ситуація не повторилася і з інформаційним вибухом. Втрати, як ми вже бачили, є. Але вони будуть у сто разів більше, якщо не вжити заходів. Ось чому вже сьогодні треба не відмахуватися від проблеми «інформаційного вибуху» - треба її вирішувати. Треба активно стимулювати процес регуляції ...

Наприкінці лекції, відповідаючи на численні усні і письмові запитання, я весь час не випускав з уваги фігуру в другому ряду. Багато питань лежали за межами обговорюваної теми. У міру сил я намагався на них відповісти. Нарешті, остання записка: «Якщо тим чи іншим способом трапиться контакт земного розуму з розумом позаземної цивілізації, то чи є шанс зрозуміти один одного, обмінятися хоча б мінімальною інформацією?»

- Я не сумніваюся, що два розуму, хоча і сформувалися в різних умовах і пройшли різні шляхи еволюції, пізнають один в одному мислячих істот і зуміють обмінятися деякою інформацією. Мені здається, що експеримент, проведений Н. Миклухо-Маклай ще в минулому столітті, блискуче це підтверджує. Вийшовши один на незнайомий берег в Новій Гвінеї, він вдалині помітив збройну списами групу папуасів. Як повідомити їм, що він прийшов з миром, з добром? Недовго думаючи, Микола Миколайович влігся на землю і зобразив сплячого. Найдивовижніше, як записано в його щоденниках, що він дійсно заснув. Коли він прокинувся і відкрив очі, то побачив, що на нього з цікавістю і усмішкою дивляться оточили його невідомі йому люди. Контакт був встановлений, перша інформація прийнята.

Фігуру у світлому костюмі я наздогнав біля виходу і почав атаку:

- Хочу з вами познайомитися. Адже я ж пішов читати цю лекцію в надії зустріти ось такого допитливого, не приймає нічого на віру, гострого на питання колегу. Він мені дуже потрібен.

- Навіщо?

- Я пишу книжку про цей самий загрозливий вулкан і хотів би мати ...

- Співавтора? Я абсолютно не годжуся. Я той самий інженер Дон-Кіхот, який намагається оволодіти всією інформацією у своїй вузькій області.

- Ні. Мені потрібен не співавтор, а опонент. Читати вже написані розділи, ставити свої питання, сперечатися з автором.

- Тобто здійснювати зворотний зв'язок по ланцюгу «Читач - Автор»?

- Саме так. На лекціях завжди є студенти, що пожвавлюють, надихаючі і навіть заганяють в кут лектора своїми питаннями. Працюється добре, коли є зворотний канал зв'язку. Погоджуйтеся.

- У такому разі, перше питання: чи потрібно збільшувати вулкан ще на одну книжку? Він і так вже на межі виверження.

- Але ж ця книжка про самого вулкані. Як його приборкати, що не обгоріти і не задихнутися сьогодні в потоках його лави, в диму, купах попелу?

- Мабуть. А я зрозумію ваше твір?

- Безсумнівно. Книжка пишеться для широкого читача.

- Схема роботи приваблює. Можна спробувати. А наші діалоги увійдуть до книги?

- Звичайно, якщо вони будуть цікаві читачеві.

- Але я хотів би фігурувати інкогніто.

- Вас влаштує почесне звання «Опонент»?

- Цілком.

Так було покладено початок нашої спільної роботи.

Що таке біти і що вони несуть?

Люди

Люди. Хто вони? Це ясно - мешканці нашої планети, людство. Як визначали в старовину - «все і всяк». А хто цей всяк? Теж ясно - гомо сапієнс, людина розумна, істота, вчинки якого визначає розум.

Звідки він? Це вже менш ясно. У більшості випадків малюють таку картину. Кілька мільярдів років тому «в теплому, густому, солоному бульйоні», який заповнював западини планети, виникла жива клітина, здатна до розмноження, до продовження свого роду. З неї все і почалося. На планеті стався таємничий революційний стрибок «неживе-живе».

- Я читав, що перший стрибок, перша клітина виникла зовсім випадково завдяки вдалому зіткненню великих молекул, хаотично рухалися в бульйоні. Отже, поява земної цивілізації залежало від цього щасливого зіткнення. Чи так це?

Наш Опонент почав свою першу атаку на автора, мабуть, з самого важкого питання - як зародилося життя на Землі? Виникнення живого з неживого - одна з великих таємниць. Філософи, біологи, хіміки запекло сперечаються про можливий механізм цього явища.

Одні вважають зародження життя випадковим явищем. Інші вважають, що перехід «неживе-живе» є результат закономірного розвитку форм руху матерії. Єдиної думки на цей рахунок поки немає. Дозволити загадку чисто теоретично навряд чи коли-небудь вдасться. Бракує відправних експериментальних даних. Є два шляхи їх отримання. Один - синтезувати живу клітину в земній лабораторії. Як кажуть біологи, отримати життя «в пробірці». Другий - встановити які-небудь контакти про вогнищами життя на інших космічних тілах.

Правда, є одна теорія, яка дуже просто пояснює виникнення життя на Землі. Це так звана теорія панспермії. Спори мікроорганізмів або занесені на Землю з метеоритами, або «прибутку» з космосу під тиском світла, або послані позаземною цивілізацією. Але ця теорія, на жаль, також не пояснює освіти органічної матерії з неорганічної, а лише переносить загадку на інші небесні тіла.

Але так чи інакше, закономірно або випадково - живі клітини виникли на нашій планеті. Далі йдуть мільярди років розвитку виниклої життя при дії двох факторів - боротьби за існування і мутацій в живому організмі.

Кілька мільйонів років тому стався другий не менш важливий революційний стрибок «живе-розумне». Від нього бере початок рід людський. Тут вже майже ніяких таїнств немає. Ф. Енгельс дав гранично лаконічне пояснення цього стрибка: «Праця створила самої людини». Мається на увазі колективну працю, який був, є і, ймовірно, назавжди залишиться головною рисою людини і людства.

З давніх часів і до сьогодні людина намагається зрозуміти і пояснити явища, що відбуваються в навколишньому світі. Одна з перших моделей світу, що виникла у свідомості первісних людей, була наївна і проста. Є одна або кілька таємничих істот, які, смикаючи тисячі «ниточок», керують світом, як маріонеткою. Потім, варіюючи цю модель, люди придумали безліч таких неземних богів, дали їм імена, поклонялися їм тисячоліття, часто в своїх молитвах просили допомоги і захисту у них.

Навіть Сонце - цей вогненна куля з температурою в мільйони градусів, цей не знає перепочинку атомний реактор - не раз бувало божеством.

Так, єгипетський фараон Аменхотеп IV у боротьбі з многобожием проголосив єдиним богом наше світило. Дав йому нове ім'я - Атон, а себе скромно назвав лише тінню його на Землі - Ехнатоном.

Практичний досвід людства, розвиток науки і техніки, поступово зламали віру в божественні сили. Разом з тим ще й сьогодні на земній кулі є племена, що відстали у своєму розвитку, які продовжують вірити в ці сили. І в розвинених країнах є люди, віруючі в бога. Правда, їх стає все менше.

Початок формування земної цивілізації зазвичай пов'язують з появою писемності і утворенням міст. Сталося це близько десяти тисяч років тому.

Розвиток цивілізації докорінно змінило умови життя людини і, звичайно, його самого. Так, побут сучасної людини зовсім не схожий, на побут первісного печерного мешканця.

Сьогодні людина не дереться по прямовисній скелі, та ще з видобутком на плечах у свою недоступну звірам печеру. Його підносить швидкісний ліфт. І не в печеру, а в сучасний комфортабельний її аналог. Він в тисячу разів краще захищений від холоду, дощу, снігу, вітру. Вікова турбота про хмизі і дровах для вогнища зникла. Достатньо повернути ручку, і сповниться «чудо»: запалюється маленьке домашнє електричне «сонечко» або спалахує газ.

Звичайно, полум'я газового пальника не можна порівняти з полум'ям багаття, яким зігрівалися і милувалися наші далекі предки, а сьогодні, милуються геологи, туристи, мисливці ... Але це невелика плата за великий комфорт.

Перші племена роду людського були нечисленні, і їх особини спочатку спілкувалися між собою за допомогою нечленороздільних звуків, жестів, міміки.

Сьогодні рід людський розселився по всій земній кулі. Стає затісно. Вже подумують про створення колоній в космосі і в океанах. Замість примітивних методів спілкування людиною створені сотні красивих, звучних національних мов. Тисячі перекладачів, благородних посередників, ламають мовні бар'єри, дозволяючи землянам зрозуміти один одного.

Незважаючи на мільйони років суворої боротьби за існування, а може бути, саме завдяки їм людина розвинув у собі нові прекрасні якості. Вони добре відомі і прикрашають рід людський: любов і дружба, мрія і фантазія, самовіддана боротьба за краще майбутнє людства ... Це породило духовний світ людини. Навколишній матеріальний світ, образно відбитий у свідомості людей, знайшов дивовижне втілення в піснях, танцях, музиці, віршах. Звідси безпосередньо випливає, що і пісні, і вірші, і музика ніби живуть в самій природі. Правда, поки ще не всі це відчувають і розуміють.

Одна з основних рис людини - невгасимий інтерес до всього його навколишнього, вічний невгамовний голод пізнання. Це так прекрасно висловив Уолт Уітмен:

«Сьогодні перед світанком я зійшов на вершину гори і побачив що кишить зірками небо і сказав моїй душі:

- Коли ми здобудемо усіма цими широтами Всесвіту, і всіма, їх Услід, і всіма їх знаннями, чи буде з нас досить?

І моя душа сказала:

- Ні, цього мало для нас, ми підемо повз і далі ».

Справді, людину не поглинули земні, великі і малі справи. З давніх часів він вдивлявся в небо, намагаючись проникнути думкою в глибини Всесвіту. Сьогодні він туди проникає не тільки думкою і телескопом, але і на своїх кораблях. Першим землянином, який сміливо розірвав вікові ланцюга тяжіння планети, був Юрій Гагарін. Він пробув у космосі 108 хвилин. Космонавти Володимир Соловйов, Леонід Кизим, Олег Атьков пробули в космосі 237 діб. Це вже не візит за межі Землі, а більш ніж піврічна життя там.

Земляни вже начорно накидали картину тієї частини Всесвіту, яка доступна оці і найчутливішим сучасним приладам. Вона і вражає, і викликає законну гордість людей.

Виміряна відстань до дуже віддалених об'єктів, так званих квазарів. Воно складає більше десяти мільярдів світлових років. Це означає, що реєстроване нашими приладами випромінювання покинуло квазар задовго до утворення Сонячної системи. Далі оцінено загальне число зірок і число галактик, в які вони об'єднуються. Нарешті, встановлений найтоншими вимірами приголомшливий факт: галактики розбігаються один від одного, спостерігається Всесвіт, звана Метагалактикою, безперервно розширюється.

У картині Всесвіту людина зуміла визначити місце своєї «стоянки» і сьогодні може впевнено відзначити його хрестиком. Ось воно. Ми живемо на третій планеті рядовий зірки, іменованої в каталогах астрономів «жовтий карлик», загубленої в одному з крайніх рукавів Галактики, знову-таки рядовий спиралеобразной зоряної системи, званої землянами Чумацький Шлях. (Щоб відрізнити свою рідну галактику від мільярдів інших, ми пишемо її з великої букви - Галактика.)

Наша Галактика разом з найближчою до нас галактикою Магелланові Хмари, знаменитої галактикою Туманність Андромеди і більше десятка інших галактик утворює місцеву систему галактик, що входить знову-таки як рядовий об'єкт у Метагалактику. Остання охоплює частину Всесвіту, доступною сучасним методам досліджень, і тому має ще одну назву - астрономічна Всесвіт.

Отже, наша улюблена зірка, джерело життя, возвеличення у віршах і піснях, колишнє божество, є скромний «жовтий карлик» в картині Всесвіту. Нелегко було людині визнати це. Але істина вище марнославства.

Не менш дивовижні і величні результати, отримані при вивченні структури матерії. Людина не тільки розкрив процеси, що відбуваються в мікросвіті - світі молекул, атомів, протонів, електронів, елементарних частинок, але і частково навчився управляти ними. Приклад цьому - перша в світі атомна електростанція, побудована в нашій країні. Зараз вже тисячі їх служать людям на всій планеті.

Одне з останніх великих діянь людини виглядає найбільш зухвало.

Людський мозок, який ми вже охрестили і Великим консерватори, і Великим Відкривачем, і Новатором, почав не справлятися з вирішенням завдань, ним же самим поставлених. Подальший розвиток науки і техніки вимагало куди більшої швидкості і більшої точності розрахунків, ніж давав Великий Консерватор. Тупик? Але недарма він же і Великий Новатор. Він знайшов блискучий вихід з глухого кута. Були створені швидкодіючі помічники Консерватору.

Спочатку ЕОМ просто вважали за нього, але швидко і точно (якщо, звичайно, справно працювали). Перші такі помічники були громіздкі і часто виходили з ладу.

Сьогодні ЕОМ вже не тільки вважають, але і проектують, управляють і навіть починають творити нове. Чи то ще буде!

 Біти

Чому так легко Шагала, наче крила виросли? Чому так радісно на душі? Так адже я поспішаю в аеропорт, перший раз лечу за кордон! Перший раз буду виступати там перед колегами з доповіддю! Перший раз випробую в реальних умовах свою англійську, який стільки років вчив.

Але де ж автобус? Ні і ні. Нарешті показався. Але ця чотириколісна черепаха ледве повзе. Вона знищить мене. Нарешті, аеропорт. Долаючи заслони, вибігаю на злітне поле. Два літаки праворуч від мене і два зліва. На всіх чотирьох закінчується посадка. Куди бігти? Кого запитати? Наздоганяю автокар. Кричу що є сили: «Куди на Нью-Йорк?» Водій, навіть не озирнувшись, викидає праву руку. Моє незнання зменшилася в два рази. Я отримав один біт інформації.

Повертаю направо. Який з двох? Підбігаю до першого: «Нью-Йорк?» Стюардеса заперечливо хитає головою. Я отримав другий біт інформації. Незнання знято. Мчу до другого. Трап починає повільно відходити. Вибігати по ньому, кидаю в ще прочинені двері портфель і сам стрибаю за ним ... Отже, два біти зробили добру справу, і я вже напівлежачи в зручному кріслі, розслабився і готую вступ до доповіді: "Леді та джентльмени, колеги та друзі ... »

А скільки біт інформації знадобилося б, якби з кожної сторони було б по чотири літаки? Легко бачити, що після отримання першого біта інформації - «справа або зліва» - ситуація приводиться до попередньої. Отже, щоб знайти свій заповітний літак серед восьми, було б потрібно три біти інформації. Продовжуючи нарощувати число літаків C , Отримуємо табличку необхідної для пошуку інформації U :

 число літаків C

 число бітів U

4

2

8

3

 16

4

 32

5

 64

6

З цих цифр в очі кидається проста залежність C = 2 U .

Якщо взяти логарифм від цього виразу по підставі два, то отримаємо зручну формулу: U = Log C .

Зрозуміло, що вона відноситься не тільки до пошуку літака, а до будь-якого вибору з великого числа рівноймовірно можливостей.

Вона встановлює простий факт: «Інформація, необхідна для вибору рівноправних варіантів, дорівнює логарифму числа варіантів».

- Чому ви брали число літаків, тільки рівне двійці в ступені цілого числа?

- Для простоти рахунку і наочності.

- А якщо брати будь-яке число? Наприклад, скільки біт знадобилося б гоголівської нареченій для вибору одного з семи женихів?

Діємо так само. За нашою формулою знаходимо: U = Log 7.

Тепер доведеться заглянути в таблицю логарифмів. Одержуємо: U = 2,807 біт.

Припустимо, вибаглива наречена вирішила довірити вибір нагоди. Їй довелося б, округляючи отриманий результат, кинути монету не більше трьох разів.

Як ми всі пам'ятаємо зі шкільної лави, логарифмічна функція збільшується з ростом числа дуже повільно. Так, якби число літаків було б 512, то для пошуку єдиного потрібного треба було б усього 9 біт інформації або 9 відповідей типу ДА-НІ. При гігантському числі літаків С-4096 треба було б усього 12 біт інформації і т.д.

Тепер ми можемо скористатися отриманою нами формулою і уточнити поняття «біт». Якщо прийняти число варіантів (або число можливих результатів) мінімальним - рівним двом, то отримуємо кількість інформації, необхідне для вибору: U = Log 2 = 1.

Ця величина і була названа двійковій одиницею. Або по-англійськи binary digit. Скорочення від цих двох слів і дало bit. Або в російській транскрипції біт. У нашій літературі зустрічаються три назви: «двійкова одиниця», «бінарна одиниця» і «біт». Це одне і те ж.

Отже, 1 біт - це елементарне кількість інформації, необхідне для вибору з двох можливостей.

Окрім слів ДА-НІ, є сотні способів передати інформацію за допомогою біт. Хто не підказував приятелеві в школі і навіть в інституті тільки рухом голови?

Зверху вниз - ТАК, повороти в сторони - НІ. Якщо на вікні стоїть букет квітів, значить, можна заходити в гості.

Якщо не стоїть, то батьки в поганому настрої і треба чекати біля будинку. Зелена ракета - це ТАК, а червона - це НІ.

Часто при передачі по проводах і кабелях ТАК - це плюсова посилка (+), НІ - це мінусова посилка (-). Якщо радіохвиля передає біти, то тут багато можливостей. Наявність випромінювання радіохвиль - ТАК, його відсутність - НІ; випромінювання на частоті f 1 - ТАК, на частоті f 2 - НІ; якщо інтервал між двома імпульсами? t - ТАК, інтервал 2? t - НІ і т.д.

Перфолента прекрасно вводить біти в електронні обчислювальні машини: ТАК - це дірочка в ній, НІ - її відсутність. З легкої руки математиків найбільш ходовий записом ДА-НІ стали цифри 1 і 0.

Уявімо собі, що нам разом доручили придумати командні сигнали для двох незаселених штучних супутників Землі (ШСЗ). Перший ШСЗ метеорологічний. Для його управління потрібно сто різних команд. Другий ШСЗ досліджує природні ресурси планети шляхом фотографування поверхні на різних хвилях - радіо, оптичних, рентгенівських. Тут апаратура складніша, і для управління потрібно 1000 команд. Команди повинні бути складені з найпростіших посилок типу ДА-НІ.

Наше завдання зводиться до визначення мінімального числа посилок в кожній команді.

З теорії з'єднань, яку ми всі проходили в школі, не підозрюючи тоді, що вона має відношення до космосу, знаходимо, що число команд або кількість різних комбінацій N , Складених з n -Елементів, кожен з яких може приймати т різних значень, одно N =  m n .

Нам задані двійкові посилки, отже, m = 2. Складаючи команди з різного числа посилок, починаючи від однієї і кінчаючи 15, отримуємо число команд:

n

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 10

 11

 12

 13

 14

 15

m

2

4

8

 16

 32

 64

 128

 256

 512

 1024

 2048

 4096

 8192

 16384

 32768

З таблички випливає: для першого ШСЗ команда повинна містити не менше семи посилок, а для другого не менше десяти. При цьому в першому випадку в резерві залишається 28 команд, а в другому - 24.

Знайдені нами команди будуть бездоганно управляти ШСЗ, на жаль, тільки в одному єдиному випадку - за відсутності помітного рівня перешкод як у середовищі поширення, так і в приймачі на ШСЗ.

- Але ж це неможливо!

- Повністю згоден. Нам доведеться застосувати захист від перешкод. Що ми робимо, якщо погано чути по телефону? Повторюємо. Поступимо так само. Повторюючи команду, наприклад 5 разів, і накопичуючи її в приймальнику, ми переможемо багато перешкоди. Поки зауважимо, що повторення є простий і зручний, але дуже неекономічний спосіб захисту.

Наша табличка підказує, що з бінарних сигналів можна побудувати не тільки команди, але навіть розмовна мова.

Так, словник А.С. Пушкіна містить 30 000 слів. Значить, склавши комбінацію звуків типу ДА-НІ з п'ятнадцяти елементів, можна за кожним словом закріпити одну з них і таким способом побудувати мову з 30 000 слів! У побуті ми користуємося числом слів порядку 1000 і нам вистачило б комбінації з десяти елементів. А якщо згадати Елочку Людожерку, обходячись 30-ю словами, то тут вистачить комбінації всього лише з п'яти ДА-НІ.

На щастя, формування мови у наших далеких предків не пішло цим шляхом, і нам не доводиться вигукувати ці довгі комбінації з ДА-НІ і напружено їх розгадувати на слух. Крім того, мова при цьому стала б куди довше, а книги значно товщі.

Слова в нашій мові набираються не з двох різних цеглинок ДА-НІ, а з ... 32. Ці цеглинки є літери нашого алфавіту. Для підрахунку числа можливих комбінацій з них треба в нашій формулі вважати m = 32. Надаючи n , Кількістю літер у слові, різні значення, отримуємо таблицю:

n

1

2

3

4

m

 32

 1024

 32768

 1048576

Несподіваний результат. Складаючи слова тільки з трьох букв і використовуючи всі можливі комбінації, отримуємо число слів більше 30 000. При чотирибуквеними словах число слів перевалює за мільйон! Але ж середня довжина слова в російській мові складає близько семи букв. Значить, ми з вами, читачу, відкрили простий спосіб зробити мова людини в два рази коротше.

- Ви стверджуєте, що доповідач може говорити в два рази коротше, що книги могли б стати в два рази тонше?

- Принципово така можливість є. Це доводить наша проста табличка.

- Як зраділи б школярі, студенти, всі пишуть і читають. Адже це економія часу в два рази.

- Згоден.

- Чому ж еволюція упустила цей привабливий шлях побудови мови і чому ми, встановивши таку можливість, не переходимо на цей шлях короткого спілкування?

На жаль, на догоду стислості довелося б пожертвувати красою і милозвучністю мови, розбірливістю слів, особливо за наявності шуму, однозначним сприйняттям слова ...

Трибуквений мову навряд чи надихав би Лермонтова на такі рядки:

Є сила благодатна
 У співзвуччя слів живих,
 І дихає незрозуміла,
 Свята принадність у них.

З наших простих розрахунків випливає ще один цікавий факт. Запишемо всі можливі комбінації, складені з двох елементів типу ДА-НІ: 10, 01, 11, 00. Їх усього чотири. Тепер спробуємо записати всі можливі комбінації, складені також з будь-яких двох букв російського алфавіту; аа, аб, ав, аг ... ба, бб, бв, бг ...

- Може, вистачить? Нам доведеться заповнити купу сторінок цими поєднаннями.

Опонент прав. Адже ми підрахували їх число: 1024!

Зіставимо результати. У першому випадку ми отримали лише чотири комбінації або команди, а в другому їх в 256 разів більше! Пояснення факту просте: в першому випадку - одна посилка або один елемент повідомлення приймає тільки два значення, у другому - 32. Отже, чим більше значень може приймати елемент, тим більше інформації він несе. Так, при однаково частому дотриманні 1 і 0 і всіх букв алфавіту в повідомленнях одна двійкова посилка несе, як ми встановили, інформацію лише в 1 біт, а одна буква алфавіту: U = Log m = Log 32 = log 5 лютого = 5 біт.

- Значить, сигнали ДА-НІ є граничні інформаційні бідняки. Чому ж їх так широко застосовують?

Бідність, як відомо, не порок. Посилки ДА-НІ мають багато золотих якостей: краще за всіх інших борються зі своїми ворогами - всюдисущими перешкодами, апаратура для їх передачі і прийому найбільш проста і надійна, вони зручні для запам'ятовування і різних математичних дій.

Крім того, є ситуації, коли цей бідняк раптом стає ... мільярдером. До цієї його таємниці ми ще доберемося.

 Як бути з П. Чайковським?

Ми встановили, що посилки ДА-НІ і посилки, більш багаті інформацією, можуть передавати команди, літери, письмову мову ...

- А як бути, наприклад, з першим концертом П.І. Чайковського? Хіба можна його передати, використовуючи тільки ДА-НІ?

- Виявляється, можна. Більш того, можна передати не тільки будь-які звуки, а й будь-яке зображення. Мине небагато часу, і можна буде, наприклад, дивитися «Лебедине озеро» вдома на екрані телевізора не тільки в кольоровому, як зараз, але і в об'ємному зображенні. При цьому між Великим театром і вашим будинком будуть снувати тільки біти, тільки посилки ДА-НІ.

- Сумнівно! Адже сигнал звуку і зображення змінюється плавно, а сигнал, складений з посилок ДА-НІ, - це різкі скачки напруги.

- Ви маєте рацію. Це два, здавалося б, принципово різних сигналу. Один називають безперервним або аналогом, а другий - дискретним, переривчастим. Але нас виручає один з всюдисущих законів діалектики перехід кількості в якість. Якщо ми величину стрибка нашого дискретного сигналу будемо зменшувати і зменшувати, то відмінність між аналоговим сигналом і його зображенням, складеним з дискретних посилок, буде теж зменшуватися. Спрямувавши в межі цей стрибок до нуля, отримаємо повний збіг.

- При цьому адже число посилок зростає до нескінченності. Ніяка реальна система зв'язку з ними не впорається.

- Вірно. Пильність доречна. Але немає необхідності спрямовувати стрибок до нуля. Нас виручає інший закон природи. Немає і не може бути абсолютно чутливих, що реагують на будь-яка зміна подразника або сигналу пристроїв. Це відноситься як до біологічних, так і до технічних систем. Наприклад, в деяких межах людина абсолютно не помічає зміни сили звуку або ступеня яскравості зображення.

Пояснюється така недосконалість просто. У будь-якій спостерігає або вимірює системі є власні перешкоди і нестабільності, які і створюють поріг чутливості. Отже, позбавлене всякого сенсу робити скачки дискретного сигналу менше цього порога. Останнє дозволяє розбити сигнал на ряд рівнів і в кожний момент часу передавати тільки номер рівня.

Так, для передачі мови, при перекладі її в посилки ДА-НІ використовується не нескінченне число рівнів, а всього лише 128. При цьому абоненти і не підозрюють, що вони розмовляють не звуками, а тільки номерами рівнів. Оскільки число рівнів обмежено, то кожному рівню легко привласнити свій код або свою команду. Ми вже знаємо, що для утворення 128 команд, необхідна кодова група всього лише з семи довічних посилок.

Таким чином, ми розправилися з інтенсивністю переданої величини або з амплітудою сигналу в каналі зв'язку.

Тепер постає не менш важливе питання. Як часто треба ці рівні передавати? Раз на секунду, раз на тисячну частку секунди, раз на мільйонну частку секунди? Якщо виявиться, що дуже часто, то знову неможливо буде реалізувати таку передачу.

На щастя, треба передавати не дуже часто. У сигналі як би є порожня порода, яка не несе інформації, і її спокійнісінько можна викинути.

Так, для мовного телефонного сигналу достатньо передати сім тисяч рівновіддалених відліків в секунду. Значить, пауза між відліку? t становить одну семитисячному секунди. У цьому інтервалі і треба передати наш код з семи імпульсів.

- Я не зрозумів, як ви ділите сигнал, а отже і мова, на порожню породу і крупиці золота, що несуть інформацію.

- Такого розподілу немає. Але хід сигналу на кожному невеликому інтервалі? t між сусідніми відліками можна передбачити за його попереднім значенням.

Це і використовується для відновлення сигналу за його відліками на прийомі. У цьому сенсі я і назвав інтервал? t порожньою породою.

Чому залежить цей інтервал? Тільки від швидкості зміни сигналу. Чим повільніше він змінюється, тим рідше можна брати відліки.

Отже, дробивши наше повідомлення на рівні і викидаючи «порожню породу», ми можемо будь-яку інформацію замінити набором посилок типу ДА-НІ. Відбувається диво - перший концерт П.І. Чайковського можна записати на платівці чи магнітофоні тільки посилками ДА-НІ і отримати відтворення не гірше (і навіть краще), ніж при запису аналогового сигналу.

Наявність дивного інтервалу «порожньої породи» в аналоговому сигналі було встановлено В. Котельниковим ще на початку 30-х років. Теорема, що носить його ім'я, дозволяє легко обчислювати цей інтервал? t в залежності від властивостей сигналу.

 Римський або кирпатий?

Ми вже відзначали, що одна з найбільших таємниць природи пов'язана з виникненням на планеті живої клітини, здатної харчуватися, відчувати, рухатися і, найголовніше, розмножуються.

- Чому остання властивість виділено?

- Та тому що тільки завдяки йому естафета життя, кажучи олімпійським мовою, передається ось вже більше трьох мільярдів років (у цифрах це виглядає ще сильніше. 3000000000 років!) Від живої клітини до її дітям, від однієї тварини організму до його спадкоємців .

Але що значить передавати естафету життя? Це означає створити продовження роду за своїм образом і подобою. Створити не фотографію, а живу копію з живого. Живий організм, як ми знаємо, що не з'являється відразу в готовому вигляді. Він виростає із зародка поступово. Значить, в зародку закладена повна інформація про майбутнє організмі. Якщо цей організм має, наприклад, ніс, то повинні бути вичерпні дані про його формою і конструкції, про його розміри, про спосіб функціонування і «стикування» з іншими органами. Словом, повна «конструкторська документація». І так про кожному органі і про всьому організмі.

- Дозвольте, але ж статева яйцеклітина, з якої розвивається весь організм людини, є крихітний кульку діаметром 0,1 мм. Як там уміщається вся ця документація?

- Сумніви Опонента поділяють багато. Адже повна документація, наприклад на сучасний завод, складає десятки і навіть сотні томів. І це, не рахуючи документації на використовувані на заводі готові машини. А адже людина, безсумнівно, складніше будь-якого з існуючих заводів!

Тупик? Так. Ось він століттями і приводив до віри в божественне начало в людині, до віри в участь бога в його творінні.

У середині XX століття таємниця продовження роду, продовження життя була розкрита. Природа знайшла дивовижний і, можливо, єдиний шлях гігантського стиснення спадкової інформації - складання довжелезній телеграми від батьків до дітей безпосередньо з молекул і їх комбінацій! Там навіть записано, який створити новій людині ніс: прямий, римський або кирпатий.

- Яка ж довжина цієї телеграми? Чи можна її передати з сучасного нашому телеграфу?

- Телеграма виходить Наддовгих. При довічних посилках число їх складе, за приблизними оцінками, сотні мільйонів, що порівнянно з інформацією, що міститься у всіх тридцяти томах Вікіпедія.

- Ви стверджуєте, що секрет життя полягає в знятті живої копії з живого. Копії, копії, копії ... І так мільярди років. А звідки розвиток, вдосконалення живого? Адже скільки б плагіатор ні переписував чужі роботи, він принципово не може внести нічого нового. Так?

- Якби так, то виникла жива клітина спокійнісінько точно копіювала б себе, тобто продовжувала б свій рід, поки умови проживання не перешкоджали б цьому. Але ж довкілля змінюється. При деякі зміни її параметрів застиглі копії неминуче загинули б. І друге, не менш важливе. Точне копіювання не дає нових властивостей живому. Якби всі три мільярди років умови існування для живих клітин були б слушними, то наша планета і була б населена тільки цими живими копіями. Панував би нудний світ в точності однакових найпростіших живих істот. Від цієї нудьги і застою врятували нас ... ті самі інформаційні посилки, які забезпечують точне копіювання.

- Яким чином? Адже вони тільки повторюють?

- Так, повторюють, але і створюють нове. Блискуче прояв діалектичної єдності протилежностей.

- Звідки ж нове, більш досконале?

Стан середовища проживання живої матерії, залежне від сотень факторів - температури, радіації, складу атмосфери, якості води, стану грунту та іншого, - на значних відрізках часу може розглядатися як випадкове явище. Незмінні копії зрештою повинні гинути в цій випадкової середовищі. Але Природа, про яку Ісаак Ньютон сказав, що вона дуже хитра на вигадки, протиставила одному випадковому явищу інше. У народжуваній організмі створюються, поки незрозумілим чином, перешкоди спадкової інформації. Окремі групи символів у деяких особин даного виду спотворюються. Грубо кажучи, частина ТАК стає НІ, а частина НІ стає ДА. Просто, хоча і досить жорстоко.

Ці спотворення, звані мутаціями, руйнують картину одноманітних копій. Так як мутації спотворюють спадковий код випадково, то з однаковою ймовірністю вони можуть створити особина як краще, так і гірше пристосовану до мінливих умов середовища. Останнє відбувається, за законом природного відбору, відкритому великим Ч. Дарвіном: у боротьбі за існування в кінцевому рахунку перемагають сильні, краще пристосовані, а слабкі гинуть.

Таким чином, корисні мутації закріплюються в потомстві і це відразу вирішує два завдання. Перша - пристосування до змін умов проживання. Друга - подальше вдосконалення виду.

Ось ця друга завдання, яке вирішується шляхом випадкового порушення спадкової інформації, і дала можливість конвеєру життя пройти шлях від найпростішої живої клітини до мільйонів різних видів живих істот, що населяють нашу планету, серед яких на п'єдесталі розуму височіє гомо сапієнс.

Залишається тільки вклонитися цій невтомній системі спадкової зв'язку, яка настільки довго і настільки надійно на відміну від рукотворних систем передачі інформації служить і удосконалює все живе.

 Що ж таке інформація?

Багато слова, подібно живим істотам, народжуються, розвиваються, видозмінюють свою форму, зміст і, трапляється, зовсім зникають із мови. Погляньмо з цих позицій на слово. ІНФОРМАЦІЯ. З'явилося воно близько двох з половиною тисяч років тому в латинській мові. Потім проникло в більшість інших мов.

Цим словом вже користувався Марк Цицерон, вимовляючи в Римі свої знамениті мови проти Каталіни. Мільйони наступних поколінь людей аж до середини нашого століття продовжували його вживати. Всі вони вкладали в нього приблизно однаковий зміст: повідомлення, довідуватися про стан справ, про стан чого-небудь. Тисячоліттями слово ІНФОРМАЦІЯ було рядовим, нічим не видатним серед десятків тисяч інших.

Все це довгий час людина вважав себе єдиним створенням, здатним до передачі, прийому та творінню інформації.

І раптом нова наука спростувала цю єдиність. Ім'я її - кібернетика. Вона відкрила очі людям на те, що зараз відомо майже кожному. Тоді це було сенсацією. Виявляється, інформаційні процеси відбуваються в будь-якому живому організмі, починаючи з амеби і вірусу. Припиніть обмін інформацією черв'ячка з середовищем, і він швидко загине. З'явився афоризм глибокого змісту «Життя - це інформація!».

Але це ще не все. У створених людиною машинах ми знову-таки натрапляємо на інформаційні процеси, без яких вони не можуть працювати. Особливо яскраво це проявилося в електронно-обчислювальних машинах. Вони не тільки споживають інформацію, але, як це було не дивно спочатку, можуть творити свою, нову!

Нарешті, будь-яка спільнота живих істот - мурах, бджіл, птахів, риб і, звичайно, людей - не може існувати без потоків інформації, що циркулюють в ньому.

- І ці потоки інформації у мурашок і людей однотипні?

- У всіх цих спільнотах інформація використовується для управління. Сподіваюся, ви спостерігали і дивувалися, як кожна особина в зграйці риб одночасно і дивно синхронно змінює курс руху, як по єдиній команді стартує група горобчиком при наближенні небезпеки Потоки інформації в нашому суспільстві незмірно складніше, мають іншу природу, але служать тим же цілям - управлінню . Це вже соціальна інформація - політична, науково-технологічна, економічна. У мурашнику циркулює тільки біологічна інформація.

А ось друге фундаментальне положення, встановлене кібернетикою. Процеси управління - в окремо взятому живому організмі, в їх співтоваристві, в машинах - принципово не можуть здійснюватися без зворотного зв'язку. На «командний пункт» має надходити тим чи іншим шляхом інформація про стан керованого об'єкта, навколишнього середовища та про виконання посланих команд.

Розтин такої єдності процесів у живій і неживому, широке впровадження ЕОМ, стрімке наростання потоку газет, журналів, книг додало зовсім інше, ширше значення слову ІНФОРМАЦІЯ. Життя вимагало розкриття нового глибокого сенсу цього звукосполучення з десяти букв.

Необхідно було навчитися якось оцінювати інформацію, вимірювати її.

Але як її виміряєш одним заходом? Адже передача інформації - це повідомлення будь-яких відомостей: про погоду, про настрій, про аварію на заводі, про повстання народу ... Американський вчений Клод Шеннон глянув на всі види інформації з абсолютно новою, єдиної позиції. Адже інформація несе зменшення невизначеності в наших знаннях. Ми вже на прикладах доводили це. Значить, процес передачі інформації можна розглядати як процес зменшення невизначеності.

Приймаючи рішення ТАК чи НІ, ми зменшуємо невизначеність ситуації в два рази. Якщо ймовірності ТАК і НІ рівні, то наше рішення містить рівно один біт інформації. Ситуація, яка спостерігається при киданні монети. Якщо вона негнутая і неподпіленная, то ймовірності випадання орла і решки рівні і складають 0,5 при багаторазовому киданні монети. До речі, один математик майже півжиття кидав монету, перевіряючи, за яким законом із збільшенням числа дослідів ми наближаємося до величини 0,5.

Якщо ймовірності ТАК і НІ різні, то картина змінюється. Покажемо це на прикладі. Для цього подумки перенесемося в звичайну ощадну касу. Припустимо, ви перевіряєте, не виграв Чи ваш лотерейний квиток автомашину «Волга». Всього продано 10 000 000 квитків. Виграш такої тільки один. Ковзаєте очима по таблиці і своєму квитку. Всі НІ, НІ, НІ ... Знаєте, що шанс мізерний, але надія все ще жевріє. Поступово вона тане, тане, тане ... Стає нудно, очі злипаються, ви втрачаєте стовпець ... І раптом все освітилося яскравим спалахом. Ура! Нарешті, ТАК! Ви підстрибуєте майже до стелі.

Все це зробило одне ДА. Але це ТАК, заховане серед 9999999 НІ. Дуже несподіване ДА. Його ймовірність вже не дорівнює ймовірності НІ, а в 10 мільйонів разів менше! Тому воно принесло величезну інформацію. Для власника щасливого квитка це навіть локальний інформаційний вибух.

Клод Шеннон довів, що кількісна оцінка інформації, яку несе один символ - ТАК, НІ, буква, цифра, - вимагає врахування несподіванки його появи, тобто його ймовірності.

Чим рідше з'являється символ або чим рідше відбувається якась подія, тим менше його ймовірність P і тим більше воно несе нам інформації U .

Кількісно залежність виглядає так (прошу читача повірити без доведення U = Log 1 / P .

У нашій лотереї кількість інформації в єдиному ТАК складе величезну величину

U да = log 1 / (1/9999999) = log 9999999? log 23 лютого? 23 біт.

Ось чому дуже рідкісні несподівані події врізаються в пам'ять на все життя. Створювана ними інформація настільки велика, що вона вражає нашу свідомість, і мозок надійно фіксує їх.

У подібних випадках наш скромний елементарний носій інформації - ТАК чи НІ, «+» або «-», «1» або «0» - може стати мільярдером. Адже якщо ймовірність події прагне до нуля ( P > 0), то сообщаемая ним інформація (якщо воно відбувається) прагне до нескінченності ( U >?).

- Значить, свого кореспондента треба бомбити дуже рідкісними, несподіваними повідомленнями. Тоді кожне з них буде дуже багате інформацією, а сумарний потік відомостей буде максимальним. Так?

- Ні, зовсім не так! У нашому прикладі єдиний символ ТАК містив величезну інформацію в 23 біта, але інші 9999999 символів НІ несли мізерну інформацію.

Справді.

U немає = log 9 999 999/10 000 000? 0 біт.

Отже, в середньому кожен символ в нашій лотерейної таблиці переносив мізерну інформацію

U ср = 23/10 000 000 = 0,0 000023 біт.

Якщо ж ми будемо передавати посилки ДА-НІ з рівними ймовірностями, тобто Р да = Р немає = 0,5, то кожен символ буде нести інформацію рівно в один біт.

Отже, наші 10 000 000 символів повідомлять інформацію, рівну 10 000 000 бітам.

Тому для передачі максимальної кількості інформації треба застосовувати символи близькій або рівної ймовірності. У нашій лотереї цього, природно, зробити не можна, так як при P да = P немає = 0,5 довелося б розігрувати не одну машину, а 5 000 000. У системах зв'язку, де важливо передати максимальну кількість інформації в: одиницю часу, найкращий режим при однаково частому дотриманні сигналів ТАК і НІ.

- З ТАК і НІ ясно. А якщо повідомлення визначає вибір не з двох, а з трьох, чотирьох, ста можливостей, то його інформація росте?

- Ви маєте рацію. Є тільки два важелі для збільшення переданої інформації. Перший ми вже розібрали. Він пов'язаний з імовірністю повідомлення. Другий - це збільшення числа альтернатив або збільшення тих різних «цеглинок», з яких набирається повідомлення, збільшення багатоликості символів.

І це одна з вражаючих особливостей інформації. Ми її вже торкалися. Нехай повідомлення набирається не з двох можливостей ДА-НІ, а з будь-якого числа можливостей т. Наприклад, російська письмова мова використовує 32 літери, вибір іде з 32 можливостей, тобто m = 32. Якщо все т альтернатив рівноймовірні, то інформація зростає пропорційно логарифму їх числа: U = Log m .

Рівні за обсягом повідомлення можуть містити різну кількість інформації. Чим більше ансамбль знаків, з яких складено повідомлення, тим більше в ньому інформації.

До речі, в цьому одне з пояснень загальної любові до віршів Пушкіна. Він успішно користувався цим законом, ще тоді не сформульованим, але, безумовно, існували. Олександр Сергійович, складаючи вірші, знаходив потрібне слово з величезного запасу слів, яким він володів і зберігав у пам'яті. Його словник містив більше 30 тисяч слів. Тому його вірші дуже інформативні, малюють найтонші образи, дають дивно тонкі відтінки думок і почуттів, легко запам'ятовуються.

Є люди з дуже бідним словником. Навіть довга їх усна або письмова мова несе дуже мало інформації.

Ми вже згадували Людожерку Елочку, обкраяли мову свій до вузького набору стандартних слів. Це відомий літературний приклад.

Проходячи в перерві між лекціями по коридору, іноді чуєш, як деякі студенти, наслідуючи Еллочці, хизуються промовою, що складається тільки з стали «модними» слівець і виразів - «балдеть», «ну ти даєш», «не виникає» і пр. Чи не хочеться підраховувати ту мізерну інформацію, яку вони повідомляють при цьому своїм співрозмовникам ...

Давайте подумки перенесемося на жваве перехрестя двох вулиць. Якщо на ньому немає світлофора (так званий нерегульоване перехрестя), то перетинають його водії і пішоходи керуються в основному взаємної ввічливістю та дотриманням пріоритетів для деяких видів транспорту. Така ситуація нерідко призводить до дорожніх інцидентів. Давайте поставимо на перехресті найпростіший світлофор з двійковим алфавітом ( m = 2). Зелений - ТАК, червоний - НІ. Безпека руху, безсумнівно, підвищиться. Але перехід від одного сигналу до іншого відбувається миттєво, і це таїть небезпеку. Адже і автомашина, і навіть людина не можуть миттєво зупинитися, завжди є деякий гальмівний шлях. Крім того, перемикання світлофора може застати на самому перехресті.

Збільшимо інформацію, яка надається світлофором: введемо сигнал переходу від ДА до НІ і назад. Його можна ввести двояко. Переходу від одного сигналу до іншого завжди передує третій сигнал - жовте світло ( m = 3). Це дає час на «очищення» перехрестя і гальмування при наближенні до нього. Можна зробити інакше. Застосувати четверичной сигнали ( m = 4). Крім червоного і зеленого вогнів, ввести миготливий червоний і миготливий зелений. Початок мигання попереджає про швидке його виключенні. Тут можна піти далі - нормувати кількість миготінь. Наприклад, взяти його рівним п'яти. Це дозволить і пішоходам і водіям більш точно оцінювати час переходу від заборони до дозволу, і навпаки. Можна доповнити миготіння звуковим сигналом. Наприклад, диктор веде приємним голосом рахунок миготіння.

Розбирання системи не володіють гнучкістю, вони працюють за фіксованою програмі. І вже з'являються адаптивні системи, у яких управління залежить від ситуації на перехресті. Якщо багато машин і пішоходів в даному напрямку, то ТАК триває довше, якщо мало - воно коротше. Якщо, наприклад, взяти чотири різних інтервалу для кожного кольору, то наш алфавіт з m = 4 перетвориться на більш багатий алфавіт з m = 4 · 4 = 16.

Інформативність кожного сигналу стане ще більше, що підвищить і безпеку та ефективність роботи світлофора.

Що ж станеться, якщо ми подумки, уявімо собі ансамбль сигналів з нескінченного числа елементів, тобто будемо вважати m =? Тоді з наведеної формули випливає, що, передана однією, тільки однією посилкою, буде нескінченно велика, так як log m =?. Це, звичайно, практично нереалізована абстракція, але з неї йдуть цікаві висновки.

Так, якщо використовувати повний набір ієрогліфів китайської мови, що містить їх близько 40 000, то кожен знак несе величезну інформацію, що перевищує 15 біт. Практично зараз в китайській мові використовується близько 3000 ієрогліфів. Це відразу викликає зменшення інформаційної насиченості одного ієрогліфа до величини порядку 11 біт.

Можливість наповнення інформацією кожного знака при збільшенні алфавіту дозволяє проводити стиснення інформації в часі.

Ми вже наводили приклад передачі на супутник 1000 команд. Було знайдено, що при довічним алфавіті для повідомлення однієї команди вимагається передати на супутник 10 посилок. Нехай, наприклад, для виключення перехоплення команд противником, потрібно зменшити час передачі однієї команди в 10 разів. Ясно, що при використанні алфавіту з 1000 знаків завдання буде вирішено: кожна посилка буде повідомляти одну з тисячі команд.

При цьому, звичайно, виникають труднощі формування великої алфавіту на передачі і впевненого розрізнення його знаків на прийомі у присутності перешкод. Але в ряді випадків рішення знаходиться.

- А як бути з вмістом інформації? Адже одна і те ж число біт може нести дуже важливу і дріб'язкову інформацію, корисну і марну.

- Ви маєте рацію. Тим більше що одна і та ж і інформація для одних дуже важлива, а іншим байдужа.

Підхід Клода Шеннона повністю ігнорує зміст інформації. Адже посилки ДА-НІ можуть зняти невизначеність в самих різних випадках: оголошувати війну сусідній державі чи ні, виходити заміж за Мішу або за Гришу, пити чай з молоком або з вершками, йти спати або дивитися телевізор ...

Було зроблено кілька спроб знайти міру змістовності інформації для її одержувача.

Так, радянський математик Ю. Шрейдер продовжував її оцінювати по збільшенню знань даного індивіда в будь-якій області.

Академік А.А. Харкевич запропонував вимірювати змістовність інформації щодо збільшення ймовірності досягнення мети після отримання інформації суб'єктом або машиною.

Але обидва цих дотепних підходу поки не настільки розроблені, щоб вирішити складну задачу кількісної оцінки смислового, або, як кажуть фахівці, семантичного, значення отриманої споживачем інформації.

- Виходить, що поки єдиний спосіб вимірювання будь-якої інформації дуже примітивний: перетворюємо її в посилки типу ДА-НІ і вважаємо їх число, незважаючи на зміст і важливість змісту. Адже так?

- На жаль, майже так. При цьому тільки треба не забути врахувати ймовірності, з якими йдуть ці самі ДА-НІ.

- Але що ж таке є сама інформація? Що це за субстанція? Скільки можна ухилятися від відповіді на це питання?

- Загадка інформації не давала спокою не тільки фізикам, математикам, інженерам, але забирала сон і у філософів. Адже вони давно встановили, що основа всього сущого є рухома матерія і енергія, що є загальною мірою різних форм руху матерії (механічної, теплової, електромагнітної, ядерної ...). Куди ж віднести інформацію? Вона й не матерія, і не енергія.

- Але ж для переносу інформації потрібен поширюється в просторі носій, створення якого вимагає витрати енергії.

- Вірно. Енергія дійсно витрачається, але тут вона відіграє допоміжну, третьорядну роль.

У підсумку філософські роздуми і гарячі дискусії призвели до нового звеличення слова ІНФОРМАЦІЯ. Воно зайняло гідне місце серед двох гігантів матерії та енергії.

Більше того, визначити, що є будь-яка розумна цивілізація, на рівні наших сьогоднішніх знань неможливо без слова «інформація». Цитую визначення, дане членом-кореспондентом АН СРСР В.С. Троїцьким:

«Цивілізація - це спільність розумних істот, що використовують обмін інформацією, енергії і маси для вироблення дій і засобів, що підтримують своє життя і прогресивний розвиток».

Не випадково в цьому визначенні слово «інформація» стоїть на першому місці. У тексті цитованої роботи В. Троїцький пояснює, що, крім обміну інформацією окремими індивідуумами цивілізації, дуже важливим є обмін інформацією, вироблюваної всій цивілізацією із зовнішнім середовищем. Він здійснюється працею, експериментом, наукою і технікою, тобто продуктивною силою цивілізації.

Тепер повернемося до визначення самого поняття «інформація». Насамперед відзначимо, що природа інформації, у тому числі і можливість вимірювання її цінності, є предметом подальшого її вивчення. Разом з тим стало ясно, що джерелом всієї інформації є навколишній нас матеріальний світ. На цій підставі найбільш поширеним визначенням є таке: ІНФОРМАЦІЯ - це відображення того розмаїття, яке існує у Всесвіті. Пояснимо його на прикладах.

Уявімо собі, що світобудову заповнене одноманітним, абсолютно однаковим речовиною. І тільки їм. Ніякого різноманіття.

Я згадую, як нам доводилося шукати шлях в безкрайніх сніжних полях Тянь-Шаню в повному тумані і без компаса. Ніяких орієнтирів. Ніякої потрібної нам інформації. Ніякого різноманіття. Здавалося, вся Всесвіт заповнена цим молоком.

Якби навколишній світ мав тільки дві якості, наприклад складався з світла й темряви, то він володів би мінімально можливим розмаїттям. Але на наше щастя, світ настільки різноманітний, що відображена, можна навіть сказати що передається, ним інформація нескінченно різноманітна.

- Ви стверджуєте, що мертва матерія при наявності різноманітності передає інформацію. Як же це розуміти?

- Саме так. Оскільки різноманітність властиво всім предметам і явищам, то інформація всім їм притаманна. При цьому, звичайно, в неживій природі ця інформація тільки зберігається і передається. Нежива матерія не може використовувати її для управління. Таких процесів немає в неживої матерії. Але це розмаїття оточуючого нас світу, цю передану всім сущим інформацію, хоча б частково, сприймають живі істоти, людина і, звичайно, створені ним різні прилади.

Справді, вивчаючи ту чи іншу зірку, ми просто використовуємо інформацію, яку вона шле про себе всім, всім, всім. А простори Всесвіту при цьому відіграють роль пам'яті, якої може позаздрити будь-яка ЕОМ. Зірка може померти, вибухнути, згаснути. Але випроменена нею інформація ще мільйони і мільярди років може рухатися в цієї вселенської пам'яті до можливих одержувачам.

Скільки, наприклад, інформації принесла знахідка трирічного мамонта у вічній мерзлоті Сибіру? Це був невеликий інформаційний вибух. У нього в шлунку навіть збереглися залишки їжі!

Системи зв'язку, якими ми користуємося, теж можна розглядати з позицій різноманітності.

Якщо джерело інформації, наприклад телеграфний апарат, працює сигналами 1 і 0, то різноманітність його мінімально, воно дорівнює двом.

Якщо апарат здатний передавати всі десяткові цифри - 0, 1, 2, 3 ... 9, - то його різноманітність одно десяти і він більш інформативний.

Якщо джерело інформації зіпсувався і весь час передає тільки один з символів - ТАК, НІ, цифру, букву, то різноманітності ніякого немає. Отже, і немає передачі інформації.

Таким чином, інформація є відображення різноманітності, існуючого в матеріальному світі. Ні різноманітності, немає і інформації.

Передаючи тим чи іншим способом інформацію своєму кореспонденту, ми тим самим повідомляємо йому частинку цього спостережуваного нами в навколишньому світі або в собі розмаїття. Якщо воно вже відомо одержувачу повідомлення, то ніякої інформації він не отримає. Її несподіванка буде точно дорівнює нулю.

Інформація з навколишнього світу передається людині за допомогою різноманітних носіїв. Виявилося, що всі ці системи передачі інформації підкоряються деяким загальним закономірностям, про які йде бесіда в наступному розділі. Вони допоможуть нам краще уявити загальну картину інформаційних потоків в сучасному світі.

 Зміст  Далі

наверх

psm.in.ua

     © psm.in.ua - підручники, статті та монографії
енциклопедія  флотський  пломбір  зелені  запіканка