Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век

 
Славу приносили решения абстрактных проблем, а потому вся карьера человека могла строиться вокруг поиска решений таких задач, как гипотеза Римана, гипотезы Пуанкаре и Коллатца и знаменитая теорема Ферма.
 
Фрай, будучи сам математиком с докторской степенью, понимал это предельно ясно.
«Типичный математик, – отмечал Фрай, – не тот тип человека, который станет осуществлять промышленный проект. Он мечтатель, не особо интересующийся вещами или долларами. Он перфекционист, не желающий идти на компромисс, имеющий дело с идеальными материями, не имеющими практической ценности. Он слишком увлечен расстилающимся перед ним широким горизонтом и не может фокусировать взгляд на самом важном».
Все это делало большинство выпускников хорошо подготовленными исключительно в том, что касается решения задач, которые имели ограниченную область применения вне математического сообщества. И промышленная лаборатория, таким образом, представляла для математика почти такую же ценность, как рыба для велосипеда. Если только…
Догадка Фрая заключалась в том, что не все математики хотели писать научные работы и гоняться за должностью. Он также предположил, что правильное окружение могло бы пойти им на пользу и дать возможность поработать над практическими задачами, заинтересовав «насущными проблемами» и «конкретными разработками». Он был среди тех немногих людей, которые могли поспособствовать реализации этой идеи, превратив феномен «промышленный математик» в новую породу «изобретателя-практика».
И он претворил в жизнь свою философию в самом сердце математической группы. Он действовал просто: инженеры «Лабораторий Белла» были «удручающе несведущи в математике». Но математика, при правильном ее применении, могла помочь им решить сложные задачи в области телефонии. В то же время математическая группа служила своеобразным ситом для любого одаренного сотрудника фирмы, который был слишком необычным, чтобы поладить с другими. «Математики – странный народец. Вы и я. Это факт, – заявил Фрай своему коллеге на собеседовании. – Поэтому в отношении любого достаточно странного субъекта, с которым вы не знаете, что делать, вы говорите: “Этот парень математик. Давай передадим его Фраю”.
Математическая группа под руководством Фрая начинала как внутренняя консультационная служба: к его математикам обращались за помощью инженеры, физики, химики и другие, но они также были свободны подбирать своих собственных внутренних «клиентов». Они были всегда рядом, чтобы помочь советом или помощью. А вопросы управления и сложные вопросы практической реализации промышленных проектов можно было оставить для других. Как отмечал Генри Поллак, «наш принцип гласил, что мы сделаем что-то один раз, но не дважды».
Это давало группе широкие полномочия, гибкие даже с учетом известной всем свободной атмосферы, царившей в «Лабораториях». Один исследовательтой поры сказал: «Наша работа заключалась в том, чтобы совать свой нос в дела каждого». По словам Фрая, «не было ничего, над чем мы не имели полномочий работать, если нам это было нужно». Сам Шеннон вспоминал: «Я работал в математической исследовательской группе, деятельность которой развивалась в свободном режиме; не столько ориентировались на проекты, сколько пытались как можно быстрее осуществить свои индивидуальные исследования… И мне нравился такой подход, когда я мог работать над своими собственными проектами».
В обмен на такую независимость математическая группа активно знакомилась с тем, как работает телефонная компания. Самые первые члены группы залезали на телефонные столбы и оперировали коммутаторами. Они осваивали математику переключений и решали трудные сетевые задачи. Подобно остальным сотрудникам «Лабораторий», они обращались друг к другу исключительно по фамилии. Со временем их практический опыт в сочетании с профессиональными знаниями позволил им углубиться в математику инженерии связи. Математическая группа в конечном счете стала восприниматься как нечто выдающееся внутри индустрии, а замысел Фрая задал новый стандарт для использования математических умов в сфере крупного частного бизнеса.
 
Однажды летом Шеннон уже приобщился к деятельности «Лабораторий Белла». И хотя о том времени почти не сохранилось письменных свидетельств, нам известно, что из этого вышло. Работа Шеннона в этот период отражена в двух технических отчетах, причем оба они дают представление о том, как математические навыки можно использовать для развития телефонных сетей.
Первым научным трудом Шеннона стала работа под названием «Теорема цветового кодирования». В такой сложной системе, как телефонная сеть «Лабораторий Белла», вопросы выбора цвета проводов были серьезным делом. Шеннону была поставлена задача решить следующий ребус:
«Существует ряд переключателей, реле и других устройств А, В… К, которые должны быть соединены друг с другом. Соединительные провода сначала образуют кабель, причем концевые выводы, которые соотносятся с А, выходят в одной точке, а те, что с в, – в другой, и т. д.
И чтобы различать разные провода, необходимо, чтобы все провода, выходящие из кабеля в одной точке, были разного цвета. Может быть любое количество концевых выводов, соединяющих две точки. У нас может идти, к примеру, четыре провода от А к В, два от В к С, три от С к D и один от А к D. Четыре провода от А к В должны быть все разных цветов, и все они должны отличаться от проводов, идущих от В к С и от А к D. Но при этом три провода от С к D могут быть такими же, как те три от А к В. Также один провод, идущий от А к D, может быть таким же, как один, что идет от В к С. Если предположить, что не более чем m концевых выводов начинаются в любой одной точке, возникает вопрос о предельном количестве разных цветов, которое является существенным для выбора цвета в любой сети».
Если данная задача и напоминает школьную задачку типа «два поезда вышли в одно время из одного пункта…», то это потому, что подобные проблемы связаны с поиском математических упрощений. Вот для чего здесь был Шеннон: поиск обходного пути, того, что позволило бы инженерам из «Лабораторий», не имеющих ученых степеней, получить быстрый и легкий способ рассчитать минимально необходимое предельное количество цветов, которое требуется для сетей. И ответ Шеннона – следует умножить количество сетевых линий на 1,5, и тогда самое большое целое число и будет количеством цветов, которые вам необходимы – был тщательным, обдуманным и хорошо доказанным. И пусть он не являлся некой математической легендой, но все равно был в высшей степени полезен. И в отличие, скажем, от алгебры генетики или размышлений над символической логикой и электрическими схемами, подобное решение можно было реализовать немедленно.
 
Это была работа изобретателя в гораздо более крупных масштабах, в самом сердце телефонной системы.
 
И это было важно. Данная работа демонстрирует нам то, как формальное образование Клода Шеннона-взрослого соединилось с неформальным обучением Клода Шеннона-мальчика, того, чье счастливое детство было посвящено игре со сломанными радиоприемниками и самодельными подъемными устройствами, и то, что расчетливая и практичная часть его натуры оставалась неизменной. Несложно представить, что решение данной конкретной проблемы – какой бы технической и узконаправленной она ни казалась – доставляло Шеннону огромную радость. В конце концов, она представляла собой трудноразрешимую загадку. А еще напоминала о юношеских годах, когда он воображал себя инженером-телеграфистом, строя проволочную телеграфную сеть.
Вторая работа Шеннона – «Использование реле Лакатоса – Хикмана» – была попыткой сделать проще и экономичнее применение реле, которые «Лаборатории» использовали для соединения телефонных звонков. Эта работа ставила под сомнение оптимальность сетевой системы реле «Лабораторий Белла» в тогдашнем состоянии и подсказывала вопрос, есть ли лучший способ заставить ее работать. Другими словами, это была работа изобретателя в гораздо более крупных масштабах, в самом сердце телефонной системы.