Причуды терминологии

Человек сделал большой шаг к цивилизации, обнаружив, что может сообщить о своих желаниях себе подобным. Первые люди (больше обезьяны, чем люди) пользовались, наверное, для этих целей руками или палками. Кто был сильнее, того внимательнее слушали и лучше понимали.

Постепенно этот крайне неделикатный, а главное — неудобный, метод общения начал становиться не единственно возможным. Оказалось, что можно выражать свои желания и намерения одобрительным ворчанием, угрожающим рычанием, односложными криками.

Затем эти звуки складывались в простые фразы, звероподобное рычание перешло в подобие речи. Чем больше расширялась сфера деятельности людей, тем больше возникало новых понятий, настойчивей становилась необходимость в общении людей между собой и соответственно увеличивался набор слов, развивались речь.

Однако речь оказалась малопригодной, когда сообщение надо было передать на сколько-нибудь большое расстояние. Тогда были изобретены способы передачи сведений посредством звуков барабана, дыма костров. Позже появилась письменность, сообщение оказалось возможным сохранить на какое угодно время. Затем изобрели почтовую связь, телеграф, телефон, радио, телевидение.

В наши дни миллиарды писем и телеграмм циркулируют внутри стран и между странами; атмосфера вокруг Земли «плотно набита» радиоволнами. Подсчитано, что каждую секунду днем и ночью в мире печатается и среднем около 40 страниц разных книг, журналов, газет.

Печать, радио, телевидение держат нас в курсе событий, происходящих во всем мире, сообщают о последних достижениях науки и техники, о том, что идет в кино и театрах, где можно пообедать и почистить платье, — другими словами, снабжают нас самой разнообразной информацией.

Во время физкультурной зарядки инструктор по радио управляет десятками, а может быть, сотнями тысяч людей, заставляя их одновременно сгибаться и выпрямляться, вставать и садиться, вдыхать и выдыхать. Его короткие команды и пояснения содержат информацию, необходимую для выполнения всего комплекса упражнений. Вы слышите его голос и подчиняетесь.

Движениями тела управляет мозг. Он посылает в мышцы управляющие команды. Мышцы «слышат» и «понимают» команды, несущие информацию, необходимую, чтобы тело изгибалось, поворачивалось, наклонялось в соответствии с программой.

Потоки энергии от двигателей идут в рабочую машину — к ее исполнительным органам. Эти потоки нужно правильно организовать, направить, наилучшим образом использовать; ими нужно управлять. Для этого механизмы машины должны «слышать» и «понимать» друг друга. Управляющие команды вводятся человеком или возникают в самой машине. Они должны нести информацию, необходимую, чтобы все механизмы двигались и работали в соответствии с предписанной программой.

Говоря о процессах управления в живых организмах и машинах, мы неизбежно встречаемся с понятием об информации. Что оно означает? В этом необходимо разобраться.

Чем больше новых и важных сведений приносят телеграмма, письмо, радиопередача, книга, тем больше, говорят, они содержат информации. Понятие «информация» в обыденной жизни всегда связывается со смысловым содержанием сообщения.

Каждый из нас понимает, что о любом событии можно рассказать сжато или пространно, отобрав только наиболее важные факты или останавливаясь на мелочах, на второстепенном.

Сравнивая рассказы двух очевидцев того или иного события, каждый может решить вопрос о том, чей рассказ более интересный, то есть содержит, с его точки зрения, больше информации. Как правило, к ответу на такой вопрос мы приходим довольно быстро; при этом пользуемся чисто качественными оценками: «яснее», «понятнее», «интереснее». У нас нет оснований утверждать, что одно сообщение в 2 или в 100 раз интереснее другого. Если к таким сравнениям иногда прибегают, то только лишь для того, чтобы произвести соответствующее впечатление на собеседника.

Не существует объективного, а тем более количественного выраженья смысла, содержащегося в сообщении. Сведение о том, что на ваш лотерейный билет пал крупный выигрыш, представляет большой интерес для вас, ваших родных и значительно меньший для ваших знакомых. Владельцы других лотерейных билетов вообще останутся безразличными к этому сообщению. Совершенно по-разному реагируют на спортивную передачу самые хорошие друзья. Не зря говорят, «на вкус и цвет товарищей нет».

Поскольку невозможно количественно оценить смысл сообщения, то, естественно, никто не пытался вычислять количество информации, которое оно несет.

Лет двадцать назад математики и инженеры под термином «информация» стали понимать нечто новое, отличающееся от того, что понимается под этим термином в обыденной жизни.

Следует сказать, что математики довольно часто прибегают к таким «коварным» приемам. Этим они коренным образом отличаются, например, от химиков. Химик, разработав новое соединение или препарат, сразу же придумывает для него «простое» и «ясное» название: например, «тетраметилдиаминодифенилтиазониевый хлорид», или «метаксихлордиэтиламинометилбутиламиноакридин», или «4-окси-3-метокси-бензальдегид». Обычно химику хватает для этого 30–40 букв.

Математик не затрудняет себя выдумыванием новых терминов. Он берет общеизвестное слово и использует его как ему вздумается. Вам, наверное, никогда не придет в голову, что «телом называют кольцо, множество ненулевых элементов которого образуют группу относительно закона, индуцированного заданным на этом кольце умножением».

Если, примирившись с таким определением тела, мы захотим узнать, что математики при этом называют кольцом, то выяснится, что «кольцо — это множество, наделенное алгебраической структурой, задаваемой двумя всюду определенными внутренними законами, первый из которых есть закон коммутативной группы в этом множестве, а второй ассоциативен и двояко дистрибутивен относительно первого». Чтобы, не заходить далеко, не будем интересоваться, что такое «группа» и «множество» с точки зрения математика.

Облюбовав слово «информация», математики и техники решили так: поскольку количественно оценить смысл сообщения нельзя, то не будем связывать термин «информация» со смысловым содержанием сообщения.

Это странное решение совсем не так бессмысленно, как может показаться с первого взгляда. Действительно, телеграфистка, принимая от вас телеграмму, интересуется только количеством слов и может совершенно не вникать в смысл телеграммы. Инженер, проектирующий систему телефонной связи, не думает, будут ли абоненты вести научную дискуссию или сплетничать, будут ли они говорить по-русски, по-французски или петь. Он рассчитывает число возможных вызовов, количество слов или звуков, которое должна передать его система. Его интересуют количественные оценки и совершенно не интересует смысл сообщений, которые могут быть переданы с помощью созданной им системы.

И вот оказалось, что новый подход к привычному понятию дает возможность разработать совершенно необычные, но очень полезные оценки этого понятия. Оказалось, что любое сообщение, как бы оно ни передавалось: с помощью ли звуковой, световой, электрической, механической или любой другой сигнализации, поддается строгой количественной оценке.

В результате теперь нам приходится мириться с существованием двух различных понятий, которые обозначают одинаковым словом — информация.

В обыденной жизни информация тесно связана со смыслом сообщения и не поддается количественной оценке.

В математической теории информация непосредственно не связана со смыслом сообщения, но зато может быть оценена количественно.

«Да» или «нет»?

В ателье дамского платья вошла молодая женщина. Она огляделась, удовлетворенно улыбнулась, увидев в углу помещения столик с лежащими на нем журналами мод, удобно расположилась на стуле и стала не спеша перелистывать один журнал за другим. В это время ей не стоит мешать. Она собирает крайне важную для нее информацию. В ее мозгу кипит работа, связанная с переработкой этой информации; она сравнивает поочередно различные фасоны, оценивает цвета и фактуру материи, мысленно примеряет к себе одно платье за другим. Каждое из этих воображаемых действий полно для нее смысла; для нее полна смысла информация, которую она собирает и обрабатывает. Ей предстоит сделать отчаянный шаг — выбрать фасон платья. При этом выборе далеко не последнее значение имеют такие загадочные психологические факторы, как решительность, вкус, рассудительность и другие. Читатель понимает, что здесь за словом «информация» скрывается привычное понятие, связанное с получением интересных и важных сведений, которые никакой непосредственной количественной оценке не поддаются.

А в противоположном углу помещения, за другим столом, сидит другая женщина — приемщица. Она сидит здесь уже не один год и привыкла не обращать внимания на внутреннее состояние посетительниц. Но поскольку по роду службы вынуждена с ними общаться, то и ей также приходится собирать и обрабатывать информацию. Что же интересует приемщицу?

Прежде всего ее интересует, будет ли молодая женщина, листающая журналы мод, заказывать платье. Да или нет? Этот вопрос отметает в сторону колебания и сомнения, соображения и размышления посетительницы, до которых приемщице нет дела. Ответ «да» или «нет» разрешает неопределенность, возникающую перед ней каждый раз при появлении в ателье новой посетительницы. И вот здесь начинаются те рассуждения, которые привели к новому понятию термина «информация».

Дело в том, что ситуации и вопросы, требующие одного из двух возможных ответов: «да» или «нет», — возникают перед человеком все время и в связи с самыми разными обстоятельствами:

Будет ли завтра дождь?

Вы на следующей остановке сойдете?

Есть ли в киоске «Огонек»?

Ты идешь в кино?

Включен ли ток?

И вот математики и инженеры договорились считать, что ответ на такой «простой» или, как его называют, двоичный, вопрос содержит одну единицу информации. Эту единицу назвали «бит».

Значит, независимо от смыслового содержания вопроса ответ на него содержит один бит информации, если он сводится к выбору между «да» и «нет».

Вернемся в ателье. Представим себе, что все модели фасонов, изображенные в журналах, снабжены сквозной нумерацией. Второй вопрос, который интересует приемщицу: «Какой фасон выбран заказчицей?» Число возможных вариантов ответа на этот вопрос дает наша нумерация, их может быть 200, 500, 1000. Чем из большего числа вариантов производится выбор, тем более неопределенной и сложной становится ситуация выбора. Понятно, что тем больше информации несет ответ на такой вопрос.

Теория информации, используя единицу измерения информации (бит), позволяет оценить количество информации, содержащейся в ответе на сколь угодно сложный вопрос, то есть предполагающий множество возможных вариантов ответа.

Понять, как такая оценка производится, проще всего на примере известной школьной задачи, в которой спрашивается, сколько взвешиваний нужно произвести, чтобы среди восьми шариков, одинаковых по внешнему виду, обнаружить один более легкий, чем семь других. Решать эту задачу можно различными способами. Можно один шарик выбрать в качестве эталона и с ним сравнивать остальные. При этом число взвешиваний, необходимых для решения задачи, заранее точно определить нельзя, поскольку выбор эталона, так же как и порядок сравнивания с эталоном других шариков, имеет случайный характер. При неудачном стечении обстоятельств может понадобиться шесть взвешиваний.

Другой способ всегда безошибочно приводит к цели в результате трех взвешиваний. При первом взвешивании следует положить на обе чашки весов по четыре шарика. Это дает возможность сразу вдвое уменьшить неопределенность выбора, выявив, в какой из двух групп находится более легкий. При следующем взвешивании эту группу надо разделить пополам. Третье взвешивание даст возможность найти легкий шарик.

Обратите внимание на то, что эта задача сводится к отысканию ответа на восьмеричный вопрос (какой из восьми шариков легче?), а каждое взвешивание отвечает на один двоичный вопрос. Следовательно, один восьмеричный вопрос можно свести к трем двоичным вопросам, и, значит, ответ на него будет содержать три единицы информации. При 16 шариках потребуется четыре взвешивания, ответ будет содержать четыре единицы информации и т. д.

Если заказчице в ателье предстоит выбрать один фасон из тысячи, то ответ на второй вопрос приемщицы содержит около десяти единиц информации (действительно, ведь 210 = 1024).

Русский алфавит содержит 32 буквы (если не различать букв «е» и «ё»). Задание одной из букв согласно сейчас сказанному соответствует заданию пяти единиц информации. Значит, не вникая в содержание текста, напечатанного на этой странице, можно количественно оценить информацию, которую он содержит. Для этого надо умножить число печатных знаков на пять, что составит примерно 10 тысяч единиц информации, то есть 10 тысяч бит.

Изображение на экране телевизора представляет собой около 500 тысяч световых точек различной яркости. При хорошем качестве изображения можно различить до восьми градаций яркости каждой точки. Значит, каждая точка телевизионного кадра несет три единицы информации, а кадр в целом — полтора миллиона единиц информации.

Подобным же образом определяется количество информации, передающейся при устной речи. Как буква является основным элементом письменной речи, так элементами устной речи считают отдельные звуки; их называют фонемами. Количество фонем языка, конечно, не совпадает с количеством букв алфавита этого же языка. Ведь во время разговора одна и та же буква в разных случаях может звучать по-разному (ее произносят мягко или твердо, она может находиться под ударением или нет). В результате ряда лингвистических исследований были выделены 42 различные фонемы русского языка. Значит, грубо говоря, можно считать, что каждый произносимый нами звук содержит около 5,4 бита. Умножая эту величину на число звуков, произносимых за время разговора, можно определить количество информации, которым обменялись собеседники.

Точно так же можно определить количество информации, которое содержится в музыкальном произведении, в фототелеграмме, в любом сообщении, передаваемом самыми различными способами, посредством самых различных сигналов.

Что такое опыт работы?

Итак, казалось бы, что математически вопрос о количестве информации, содержащейся в том или ином сообщении, решается очень просто. Необходимо выяснить возможное число различных вариантов этого сообщения и найти логарифм этого числа при основании два.

В действительности, однако, теория информации только начинается с этих элементарных соображений. Вспомните, читатель, вопросы, которые мы задавали, рассказывая историю изобретения паровой машины: «Могла ли изобрести паровую машину тетя Уатта?», «Можно ли, сложив два семизначных числа, получить в ответе бутерброд с маслом?» Формально их можно рассматривать как обычные двоичные вопросы, ответы на которые требуют выбора между «да» и «нет» и, следовательно, несут каждый одну единицу информации. Теория информации не ограничивается таким формальным подходом. Она учитывает не только число возможных вариантов ответа, но еще и вероятность того или иного из этих вариантов.

Заведомо известно, что, сложив два числа, нельзя получить в ответе бутерброд с маслом. Вероятность такого исхода заведомо равна нулю. И наоборот, вы можете быть уверены, что в 100 процентах случаев сложения двух чисел бутерброда с маслом в ответе не будет. Вероятность такого неизбежно отрицательного исхода считают равной единице. Но если ответ на вопрос заранее известен, то, значит, никакой неопределенности он не содержит. Чему же равно количество информации, которое содержит такой заранее известный ответ?

Здравый смысл подскажет каждому, что оно равно нулю. Именно такой ответ дает теория информации. Как видите, математическая теория и здравый смысл имеют много общего и зачастую приводят к одинаковым выводам.

Если бы приемщица ателье систематически вела учет числа посетительниц и отдельно учитывала число заказчиц, то в течение многих лет работы она накопила бы обширный, полезный для нее статистический материал.

Пусть, например, приемщица установила, что в среднем за много лет из каждых двух посетительниц одна становится заказчицей. Значит, одинаково вероятны оба варианта ответа на вопрос, станет ли заказчицей очередная посетительница. Вероятность каждого из ответов оценивают при этом величиной 0,5. Именно в этом и только в этом случае, то есть если оба возможных ответа на двоичный вопрос одинаково вероятны, в теории информации считают, что ответ на двоичный вопрос содержит одну единицу информации. Точно так же ответ на четверичный вопрос содержит две единицы информации только при условии, что одинаково вероятны все четыре варианта ответа.

Итак, если вероятность одного из ответов на двоичный вопрос равна нулю, то равно нулю количество информации, содержащейся в ответе на такой вопрос. Если оба ответа одинаково вероятны, то количество информации, которую несет ответ на вопрос, равняется единице.

Но пусть приемщица ателье в результате опыта установила, что в среднем только одна из двадцати посетительниц становится заказчицей. Какое количество информации содержится в ответе все на тот же вопрос: «Станет ли очередная посетительница заказчицей?»

Каждый понимает, что вероятность ответа «да» теперь в 19 раз меньше вероятности ответа «нет». Здравый смысл подсказывает, что угадать исход события в этом случае намного легче, чем когда вероятности обоих ответов были одинаковы. И в соответствии со здравым смыслом теория информации указывает, что в ответе на такой «менее неясный» вопрос содержится лишь немногим больше четверти одной единицы информации.

Приемщица ателье могла бы значительно расширить сферу своей статистической деятельности, регистрируя частоту выбора того или иного из фасонов платья, длительность обсуждения отдельных заказов, время сдачи готового заказа. В результате она накапливала бы все больше и больше полезных для себя сведений.

В обыденной жизни подобный статистический материал, собранный и обработанный подчас совершенно бессознательно, называют опытом работы.

Опыт работы накапливают токарь, стоящий у станка, инженер, проектирующий машины, ученый и артист, агроном и художник. А используют они его по-разному. Разными оказываются результаты их работы. Этот факт всегда вызывал крайнее удивление. И чтобы его как-то объяснить, приходится призывать на помощь такие понятия, как «способность», «настойчивость», «находчивость». Эти понятия, очень важные и полезные, так же не поддаются количественной оценке, как и сотни других понятий, имеющих пока чисто качественный характер. К сожалению, однако, только с помощью таких понятий можно объяснить, почему один токарь работает быстрее и точнее другого, почему десятая книга одного писателя хуже первой книги другого. В результате этого термин «опыт работы» приобретает несколько смутные очертания, хотя каждый понимает, что именно опыт составляет основу познания. Опыт работы позволяет приемщице не отрываться от «Огонька» при входе в ателье очередной посетительницы. А молодая женщина, зашедшая только для того, чтобы перелистать модный журнал, с удивлением замечает, что ей не мешают заниматься любимым делом.

В теории информации вместо туманного «опыта работы» используется систематизированный полноценный статистический материал. И если этот материал достаточно полно и объективно отражает факты и обработан в соответствии с законами теории вероятностей, то тогда выводы теории информации хорошо согласуются с настоящим «здравым смыслом» и дают возможность оценить его количественно (здравый смысл взят в кавычки потому, что мы в конце концов не знаем точно, что он означает).

И опять-таки этим еще далеко не исчерпывается значение теории информации, не исчерпываются те важные результаты, которые можно получить, пользуясь новым подходом к обычному понятию.

Бесконечные потоки сигналов

Токарь, изучающий чертеж детали, ученый, склонившийся над микроскопом, диссертант, лихорадочно просматривающий труды своих возможных оппонентов, девушка, перелистывающая модный журнал, — что между ними общего? Мы уже знаем это. Каждый из них собирает информацию. Если термин «информация» понимать здесь в обычном смысле слова, то на этом сходство заканчивается. Собирая информацию, они преследуют различные цели, по-разному ее используют, совершают различные действия.

Но ведь можно рассуждать по-другому. Свет падает на чертеж, освещает поле зрения микроскопа, текст статьи, картинку модного журнала. Солнце одинаково ярко освещает творения гениального художника и мазню ребенка. По одним и тем же законам свет отражается от чертежа и модной картинки. Отраженные световые сигналы различной интенсивности попадают на сетчатку глаза — так информация поступает в один из ее приемников, которыми оснащен человек. Конструкция этих приемников у всех людей одинакова, и в случае какого-либо частного дефекта (близорукость, дальнозоркость, частичная потеря зрения) сигналы, поступающие в такой приемник, искажаются одинаковым образом, что бы эти сигналы ни означали.

От чертежа и текста до сетчатки глаза информация передается по воздуху световыми сигналами. А затем она по зрительному нерву поступает в мозг. Зрительный нерв не проводит световых сигналов, и в сетчатке глаза информация переходит из одной формы в другую, световые сигналы преобразуются в электрические — как говорят, происходит перекодирование информации.

Механизмы перекодирования действуют строго определенным образом; интенсивность и распределение электрических сигналов, идущих от сетчатки в мозг, находятся в определенном соответствии с интенсивностью и распределением световых сигналов, падающих на сетчатку, и это соответствие, конечно, совершенно не зависит от исходного смыслового содержания информации.

А по прибытии в мозг электрические сигналы приобретают… смысл, который мы вкладываем в термин «информация» в обыденной жизни. Бесчисленные исследования показывают, что мы мыслим электрическими сигналами, а нам кажется, что мы мыслим полными смысла образами. В результате процессов, происходящих в мозгу, возникает новая информация, содержание и смысл которой зависят не только от содержания и смысла информации, поступающей в мозг, но и от свойств самого мозга.

Как действует мозг, какие механизмы и методы он использует в процессе переработки информации — вот загадка гигантской важности и сложности, к решению которой только еще подходит наука.

Французский математик Пьер Ферма, имевший «отвратительную» привычку записывать без всяких подробностей на клочках бумаги и полях книг результаты своих размышлений, сформулировал свою знаменитую теорему: «Уравнение xn  + yn  = zn не имеет нетривиальных решений в целых числах, при n больше двух». (Под тривиальным понимается решение x = 0, y = 0, z = 0.)

Около трехсот лет математики ищут доказательство этой теоремы, о которой Ферма говорил как о доказанной. Они подтвердили ее справедливость для ряда показателей n, в том числе для всех показателей, меньших 100. Ho общее доказательство до сих пор остается тайной. Какими путями шла мысль Ферма?

Как вообще формируется мышление?

В глухой северной приморской деревеньке жили несколько рыбацких семейств. Из поколения в поколение их дети, внуки и правнуки обучались одному и тому же ремеслу, одним и тем же приемам, обучались грамоте по одному и тому же букварю, воспринимали в примерно одинаковом объеме примерно одинаковую информацию. И все-таки в каждом поколении все взрослые, все дети были разными, а один из них стал Михайлой Ломоносовым — гениальным ученым, академиком и основателем Московского университета.

Наряду с бесценной информацией, добытой гениями и скромными тружениками, в мире циркулирует «информация», лишенная всякого смысла, подчас наносящая пред людям, искажающая представление о внешнем мире и происходящих в нем событиях.

Она оседает в библиотеках никому не нужными книгами, в бесталанных картинах и фильмах, стихах и скульптурах, в газетных «утках» и неудавшихся изобретениях.

Во времена Ломоносова в Европе был издан «труд» некоего богослова Рейнхарда под названием «Исследование вопроса о том, был ли пупок у Адама». Мысль этого богослова проследить легко. Если пупка не было, то божественное происхождение Адама окончательно подтверждается; если пупок был, то, значит, не Адам тот первый человек, которого создал бог.

Мысль простая, но лишенная какого бы то ни было смысла. А сколько стоило и стоит воспитание и содержание несметного числа людей, занимающихся «ничем» или берущихся явно не за свое дело!

Какими кривыми путями идет их мысль?

Во все века даже самые выдающиеся умы единодушно признавали, что мыслить, думать — чрезвычайно трудное, «канительное» занятие. Естественно, что люди с давних пор ищут способы и средства переложить это занятие со своих плеч на плечи машины.

В главе «Начнем „от печки“» упоминалось о потоке «вечных двигателей», который течет уже несколько сотен лет и еще не иссяк полностью до сих пор. Так вот, наряду с первыми попытками построить машину, которая вырабатывала бы энергию из «ничего», еще несколько столетий назад делались столь же наивные попытки построить машину, которая автоматически вырабатывала бы, также из «ничего», разумную информацию.

Эти попытки были едко высмеяны в книге Джонатана Свифта «Путешествия Лэмюэля Гулливера», там, где рассказывается о посещении Гулливером Великой Академии в Лагадо и, в частности, об ученом, изобретшем, по словам Гулливера, станок, с помощью которого можно писать книги по философии, поэзии, праву, математике и богословию при полном отсутствии эрудиции и таланта.

Теперь каждый понимает бессмысленность таких попыток, и мы не станем разбираться в конструкции этого станка (как не стали разбираться в конструкциях «вечных двигателей»), тем более что его описание сделано Гулливером так, как если бы он не видел в своей жизни ни одной машины, кроме кассового аппарата в «Гастрономе», и то только со стороны, обращенной к покупателю.

Вернемся лучше к прерванному нами движению потоков информации, текущих из внешнего мира в центральную нервную систему — мозг, который живет и действует.

Но вот таинственный процесс мышления частично или полностью окончен, соответственно частично или полностью выработана программа действия, и тогда начинают свой путь новые потоки сигналов, несущие информацию из мозга.

По нервной сети они движутся к десяткам, сотням мышц, управляя всеми движениями, какие только подчиняются воле человека. Потоки информации становятся потоками управляющих сигналов. Поступая в мышцы, они управляют их сокращением и расслаблением. Рука начинает двигаться, происходит очередное перекодирование информации из электрического кода, в котором она передается по нервной сети, в некоторый код движений. Ученый записывает свои наблюдения, код движений преобразуется в буквенный код. Поступая в мышцы, соединенные с голосовыми связками, и в лицевые мышцы, сигналы управляют нашей речью. Электрический код сначала преобразуется в код движений голосовых связок и рта, затем в звуковой код — тот самый, который, как мы уже знаем, состоит, грубо говоря, из 42 фонем. И всякий раз передача и перекодирование информации совершаются по определенным законам и определенными способами, не зависящими от смыслового содержания.

Как видите, рассуждая о передаче и перекодировании информации, мы ни разу не испытывали необходимости знать, что пишет рука, или о чем идет речь. Это наблюдение оказывается чрезвычайно полезным. Именно оно позволило применить методы и выводы теории информации к изучению важных сторон деятельности живого организма, описать их понятным языком, получить новые количественные оценки и полезные практические выводы.

Пробовали ли вы когда-нибудь иметь дело с магнитофоном? Мы имеем в виду не тот печально частый случай, когда он стоит со снятой крышкой, а его хозяин, чертыхаясь, копается в «начинке», пытаясь собственными руками призвать к порядку капризное создание чьих-то рук. Здесь речь идет о настоящем автомате, сделанном настоящими людьми, уважающими свой труд. Щелчок рукоятки — и автомат готов к работе.

А теперь обратите внимание на то, что все его действия можно описать, используя те же слова и понятия, которые мы использовали, описывая действия живого существа. Прежде всего он собирает информацию, причем может это делать различными способами. Посредством микрофона воспринимает звуки; будучи включенным в радиотрансляционную сеть, получает информацию в виде электрических сигналов. Затем эта информация передается через различные узлы и устройства автомата, преобразуется и перекодируется, пока, наконец, не оседает невидимыми отметками на магнитной ленте точно в нашей памяти. А при проигрывании записи эта информация совершает обратный путь, вновь подвергаясь переработке и перекодированию. Всякий раз эти процессы происходят по определенным законам и определенными способами, не зависящими от содержания сообщения.

Теория информации дала возможность ученым не только говорить о живом существе и о машине одинаковыми словами, используя одинаковые понятия, но и изучать некоторые их действия примерно одинаковыми методами.

В начале этой книги мы говорили, что любое живое существо способно, получая энергию, выполнять механическую работу и что таким же свойством обладает любая машина, хотя действуют живые существа и машины по-разному и оснащены они, как мы уже знаем, совершенно различными двигателями. А сейчас мы установили еще одно важное свойство живого существа, заключающееся в том, что оно способно собирать и использовать информацию, осуществляя целенаправленные движения.

Правда, здесь еще многое не ясно. Ученые делают пока только первые попытки разобраться в том, как действует одна из самых совершенных и сложных конструкций — мозг разумного существа. Это он рождает науки, искусства и изобретения, вырабатывает сложнейшие программы действия и непрерывно следит за их реализацией, управляет движениями рук Леонардо да Винчи и Тициана, Ойстраха и Клиберна, командует мышцами индийского мастера, вырезавшего текст конституции на рисовом зернышке, и тульского кузнеца, подковавшего блоху. Никто до сих пор не знает, где и как окрашиваются эти программы сложнейшей гаммой чувств от любви до ненависти, от восхищения до презрения, от вдохновения поэта до огорченья болельщика, оставшегося за воротами стадиона во время матча «Спартак» — «Динамо».

Вместе с тем хорошо известно, что информация в мозг поступает не в виде «красиво» или «уродливо», «мелодично», «вкусно», «ароматно» и даже не в виде «светло» или «темно», «громко» или «тихо», «кисло» или «сладко». Она перекодируется органами чувств в бесконечные потоки однотипных сигналов.

Живое существо обладает свойством воспринимать, перекодировать и передавать информацию. Таким же свойством обладают машины. Более того, нельзя себе представить ни одной машины, работа которой не сопровождалась бы передачей, преобразованием и использованием информации. Об актах управления в машине можно говорить так же, как об актах управления в живых существах. Это те же процессы сбора, переработки и использования информации. Они протекают вместе с процессами передачи, преобразования и использования энергии и материалов.

Пытаясь разобраться в любой машине, попробуйте прежде всего понять, как ее механизмы передают и преобразуют потоки энергии и информации. А в рабочие машины, те, что изготавливают книги и станки, ткань и обувь, спички и электролампочки, хлеб и консервы, кроме потоков энергии и информации, течет поток материалов — стали и железа, дерева и бумаги, стекла и муки. За тем, как течет этот поток, тоже нужно следить, если хотите понять, как действует автомат.

Когда-то люди верили, что Земля стоит на трех китах. В дальнейшем выяснилось, что такая воображаемая конструкция не выдерживает никакой критики. Но если назвать тремя китами энергию, материалы и информацию, то мы нисколько не ошибемся, если скажем, что эти три кита составляют основу любой машины, любого автомата, производства любой материальной ценности.