תורת המידע. הפרהיסטוריה של יוניקס חלק שביעי

האם אנו תוצאה של ההחלטות שאנו מקבלים ברצוננו החופשי או שמא יש כוח עליון שמנחה את צעדינו? הביבליוגרפיה על קלוד שאנון התייעץ עבור הסדרה הזו נראה כי מאמרים נותנים טיעונים לתומכי הגורל. שאנון היה אדם שהתעניין בדברים רבים; ג'אגלינג, ג'אז, תעופה, תשבצים או בניית מכונות משחק. חלק מחייו המקצועיים הוקדש לחקר מתמטיקה המיושמת למחקר גנטי או לתעשיית הנשק. עם זאת, פעם אחר פעם הנסיבות הובילו אותו לבנות את הבסיס לעבודתו המובילה: תורת המידע

הודעה קטנה על הקיר באוניברסיטת מינסוטה הובילה אותו לעבוד עם מנתח הדיפרנציאלי של MIT. שם הוא קשר את האלגברה הבוליאנית לבניית מעגלים. תוך כדי התמחות במעבדות בל, הייתה לו גישה למאמר שנתן לו את הרעיון שתיאוריה אחת יכולה להסביר את העברת המידע ללא תלות במדיום. התאגיד לצמיתות בבל, לשם הוא בעצם נכנס כדי להימנע מלהתקשר, הוא התחיל להתעניין בקריפטוגרפיה וגילה את היתירות של השפה ואת הצורך לא לשדר משפטים שלמים כדי שהמסר יהיה הגיוני.

תורת המידע

שאנון הייתה חלק מצוות שעבד על שינוי פרדיגמה בתחום הטלקומוניקציה, מה שנקרא טכנולוגיית PCM או Pulse Code Modulation. במקום העברת הקול באמצעות גלים חשמליים, כפי שנעשה מאז שהמציא אלכסנדר גרהם בל את הטלפון, המטרה הייתה להעביר מידע על התנהגותם של גלים חשמליים. כך שהמקלט יוכל לשחזר אותם. כאן עלינו לקחת בחשבון שתי נקודות חשובות.

• המידע על התנהגות הגלים אינו מועבר במהלך כל השיחה, אלא מבצעים דגימה בכל פרק זמן מסוים, והמקלט ממלא את הרווחים. זכור את דבריה של שאנון על יתירות ואי צורך לשלוח את ההודעה המלאה.
• ניתן להעביר מידע על גלים על ידי קידודם באפסים ואחדים. כאן הם מיישמים את הרעיונות של שאנון לגבי השימוש באלגברה בוליאנית להעברת מידע דרך מעגל.

עם זאת, שיטה זו אינה חלה רק על הקול. ניתן ליישם את אותה טכנולוגיה לשידור מרחוק של כל תוכן שניתן להמיר לאפסים ואחדים; תמונות סטילס ונעות, טקסטים, גרפיקה, מוזיקה וכו'.

הבטחת נאמנות המסר

כנראה שבכל מדינה יש גרסה של המשחק שבילדותי קראנו לו "טלפון שבור". אדם אחד לוחש הודעה לבן הזוג הסמוך אשר בתורו עושה את אותו הדבר לבן הזוג הבא בתור. לפיכך, עד האחרון עליך לחזור על ההודעה בקול רם. זה כמעט אף פעם לא תואם את מה שהראשון אמר.

האתגר של Bell Labs הוא למנוע את זה מלהתרחש בתקשורת. וכאן נכנסת לתמונה תורת המידע.

שאנון הציע מודל תקשורת כללי שבו השולח פולט דרך משדר אות שעובר בערוץ מגיע אל המקלט. זה אחראי על פענוח ההודעה שקודדה בעבר על ידי המשדר ומסירתה לנמען. בכל ערוץ יש מה שנקרא "רעש" שהם עיוותים המשפיעים על קליטת ההודעה.

הצעתו כוללת את ההצהרות הבאות:

• ניתן לחשוב על כל התקשורת, ללא קשר לפורמט, במונחים של מידע.
• ניתן למדוד את כל המידע בסיביות. סיביות אחת (קיצור של ספרה בינארית) מציינת את הבחירה בין שתי חלופות אפשריות, הנקודה או המקף של הטלגרף, ראשים או זנבות בעת הטלת מטבע, או פעימות הפעלה או כיבוי בטכנולוגיית PCM
• ניתן להעביר את המידע המורכב ביותר באמצעות מחרוזת ביטים בפורמט מוגדר מראש. לדוגמה, ייצוג בסיס 2 של קוד מספר שהוקצה לאות.

בעבודתה על קריפטוגרפיה, שאנון הראתה שניתן להקטין את גודל ההודעה על ידי ביטול יתירות. כאן הוא הציע ללכת בדרך ההפוכה; רעש לחימה על ידי הוספת סיביות נוספות כך שהמקלט יוכל לתקן שגיאות שהתרחשו במהלך השידור.

למרות שבמקרים רבים ייקח לניסוח התיאורטי עשרות שנים להפוך ליישומים מעשיים, למהנדסים כבר הייתה דרך למדוד את היכולת של ערוצים שונים להעביר מידע. הכל היה מוכן לחומרים חדשים שיחליפו את כבל הנחושת המסורתי, ויגדילו באופן אקספוננציאלי את מספר ההודעות המופצות. וכמובן שתצטרך דרך לטפל בכל כמות המידע הזו. את זה נראה במאמרים הבאים.

Artaculo relacionado:

הפרהיסטוריה של יוניקס ותפקיד מעבדות הפעמון

Artaculo relacionado:

קירוב מדענים ומהנדסים. הפרהיסטוריה של יוניקס. חלק 2

Artaculo relacionado:

צינורות ואקום. הפרהיסטוריה של יוניקס חלק 3

Artaculo relacionado:

הגעתו של הטרנזיסטור. הפרהיסטוריה של יוניקס חלק רביעי

Artaculo relacionado:

מר קלוד שאנון. הפרהיסטוריה של יוניקס חלק חמישי

Artaculo relacionado:

העבודה של שאנון. הפרהיסטוריה של יוניקס חלק 6