Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век
Непосредственная работа Шеннона заключалась в решении проблемы «сглаживания». Ранние аналоги приборов управления огнем могли выдавать ошибочные данные, что приводило к неравномерным движениям орудия. Сглаживание представляло собой процесс редактирования информации без увеличения времени расчета. Результат работы Шеннона, представленный в пяти технических документах, был двойным: усовершенствованная модель Т-10 и отчет по статистике сглаживания. Первый результат так никогда и не увидел свет, а второй имел ключевое значение в процессе боевых действий.
Что мог почерпнуть для себя Шеннон из всего этого? Историк Дэвид Минделл сформулировал это следующим образом: «Робота, проведенная “Лабораториями Белла” в области управления огнем, породила новое видение технологий, в результате чего можно было управлять разными видами механизмов (радарами, усилителями, электрическими двигателями, компьютерами) в аналитически схожих условиях. Эта работа проложила дорогу теории информации, системной инженерии и теории автоматического регулирования. Она обеспечила не только создание нового оружия, но и возникновение представления о сигналах и системах. С помощью идей и посредством людей это представление впиталось в инженерную культуру и стало технической и концептуальной основой информационной эпохи».
Другими словами, хоть данная исследовательская работа и принесла мгновенные дивиденды, реальным источником ценности была аналогия. Прорыв в науке, осуществленный посредством аналогии, имеет богатую историю. Говорят, что работа Галилео над созданием маятника началась в церкви в Пизе. Там он застыл, наблюдая за покачивавшимся на ветру светильником и отсчитывая его движения своим пульсом. У Ньютона, конечно же, было яблоко. Эйнштейн представлял себя бегущим наперегонки с лучом света. Если говорить о Шенноне, то возникает вопрос: не была ли работа по отслеживанию уклончивой, но предсказуемой траектории полета самолета интенсивным курсом обучения вероятностному мышлению? Если положение воздушного судна лучше всего определяется подобным способом – исходя из того, где, вероятней всего, должна была быть цель, а не где она была, – тогда какие еще цели можно наметить подобным способом?
В отчете Шеннона по этой теме, подготовленном им совместно с двумя другими исследователями, подчеркивается факт, что данная проблема – это «особый случай передачи, управления и расходования интеллекта…»: «Вводные данные… представляют собой цепочки последовательностей во времени, подобные сводкам погоды, биржевым курсам, статистическим отчетам и прочему». Эта мысль предвосхитила ключевое понятие более поздней работы Шеннона: источники «интеллекта» – будучи столь разными, как, например, траектория полета снаряда, выводимые данные биржевого телеграфного аппарата, электрические импульсы телеграфной линии и «команды» клеточного ядра, – оказывается, имели нечто общее.
Но все эти идеи еще предстояло обдумать в будущем. В тот момент главное заключалось в том, что работа Шеннона, осуществленная им для Национального исследовательского комитета по вопросам обороны, впечатлила высшие инстанции. «Он проделал для нас потрясающую работу», – отмечал впоследствии Уивер. Фрай, который впервые наблюдал Шеннона в работе летом 1940 года, теперь имел более чем достаточное подтверждение его способностей. И уже совсем скоро ему предложили работать в «Лабораториях» в качестве математика-исследователя на постоянной основе.
Шеннон, вероятно, воспринял это предложение с облегчением – не только в профессиональном плане, но и в личном. Рассказы того времени дают нам представление о человеке, находящемся на грани – и это понятно. Ожидание начала войны и переживания по поводу его рухнувшего брака подкосили Шеннона. «Какое-то время казалось, что он на грани нервного срыва, – вспоминал Уивер. – Именно Торнтон Фрай в первую очередь заслуживает похвалы за то, что вытащил его из этого состояния и предложил ему работу в “Лабораториях”. Все остальное – уже история».
10. Шестидневная рабочая неделя
Это война не было войной ученых, в ней участвовали все. Ученые, забыв о своем привычном профессиональном соперничестве, как того требовал здравый смысл, щедро делились своими знаниями и опытом и в то же время многому учились.
Головное отделение «Лабораторий Белла», располагавшееся в Вест-Виллидж на Манхэттене, представляло собой научную сборную солянку: химические лаборатории, обширные производственные помещения и «лабиринт из отдельных испытательных лабораторий для телефонов, кабелей, переключателей, проводов, катушек индуктивности и почти бесчисленного набора других важных предметов». Теперь в работе были новые оборонные проекты, и сотни новых лиц проходили здесь потоком, в том числе люди в военной форме. Даже несмотря на то, что несколько сотен сотрудников «Лабораторий Белла» отправились на действительную военную службу накануне нападения на Перл-Харбор, штат компании был раздут до предела: всего за несколько лет число сотрудников выросло с 4600 до 9000 человек. Было запущено свыше 1000 исследовательских проектов, каждый представлял собой маленькую деталь огромной военной машины. Темп работы ускорялся соответственно. «Шестидневная рабочая неделя стала нормой», – пишет Гертнер.
Было запущено свыше 1000 исследовательских проектов – каждый представлял собой маленькую деталь огромной военной машины.
«Лаборатории Белла» были не единственными, кто ощущал дыхание войны. Противостояние по ту сторону океана ставило новые задачи для научной элиты страны и многих научных учреждений. Как объяснял Фред Каплан, вспоминая существование науки в годы войны, «это была война, в которой таланты ученых использовались в беспрецедентном, непомерном масштабе». Стоял ряд вопросов, требовавших скорейшего решения. А ученые обладали тем уникальным набором знаний и умений, что требовался для осуществления подобных задач. Каплан перечислил лишь несколько:
«Сколько тонн взрывчатого вещества должна содержать бомба, чтобы нанести определенный объем повреждений определенным видам целей? В каком боевом порядке должны летать бомбардировщики? Должно ли воздушное судно быть максимально оснащено боевыми орудиями или же его следует лишить всякой защиты, чтобы сделать легче и маневреннее? Сколько зенитных орудий следует расставить вокруг стратегической цели? Если говорить коротко, как именно следует применять эти новые орудия, чтобы добиться максимального эффекта?»
Целое поколение физиков и математиков выросло на подобных задачах.
Один из самых вдумчивых анализов математических свершений военной эпохи представил Д. Баркли Россер, профессор Висконсинского университета, опросивший примерно 200 математиков, которые, как и он, трудились на оборону страны. Россер отмечал, что математики играли роль катализаторов, ускоряющих исследовательский процесс и разработку новых технологий, которые в противном случае были бы получены опытным путем и не скоро.
«Отношение большинства ученых, вынужденных решать поставленные перед ними задачи, было таковым, что, даже если данная задача не была чисто математической, но при этом требовалось какое-то решение в максимально сжатые сроки, они брались за нее… В отсутствии компетентного специалиста, способного дать ответ на вопрос посредством математики, человек, перед которым стояла эта задача, вынужден был бы прибегнуть к методу проб и ошибок. А это могло бы обойтись очень дорого, да к тому же отнять массу времени. Все мечтали о том, чтобы война побыстрее закончилась.
И хотя математики воротили нос от большинства задачкоторые им ставили, они не подавали виду и с энтузиазмом работали над их решением».
И поэтому сотни блестящих математических умов мира откладывали свои исследования в сторону, наступали на горло собственной гордости и собирались в научных форпостах в Лос-Аламосе, Блетчли-парке, Тукседо-парке и в «Лабораториях Белла» – там, где военные контракты познакомили вчерашнего выпускника Клода Шеннона с новейшими военными технологиями и достижениями научной мысли.