Якби ви запитали групу істориків техніки, яка була другим за значимістю вченим у Bell Laboratories, було б важко отримати дві однакові відповіді. У цьому закладі в різних приміщеннях були найталановитіші фізики, інженери, математики, спеціалісти з металургії та навіть психологи. які були ключовими для амбіцій компанії розширити телефонні послуги на всій території Сполучених Штатів.
Але коли справа доходить до відповіді, що є найважливішим, відповідь, ймовірно, буде одностайною; Клод Шеннон. У цій серії статей Я намагаюся, наскільки це можливо, не давати занадто багато власних імен або дат, щоб зосередитися на подіях. Проте неминуче зупинитися на Шенноні, тому що, як Ньютон чи Ейнштейн, він сам створив абсолютно нову область дослідження.
З чого полягала робота Шеннона?
Ми залишили Клода Шеннона, аспіранта інженерно-математичного факультету, в захваті від можливостей диференціального аналізатора. Це була машина, яка, поєднуючи різні положення реле, мала здатність розв’язувати рівняння. Шеннон запропонував можливість використання булевої алгебри, відносно нової галузі математики, для розробки таких пристроїв.
Булева алгебра підтримує лише дві змінні; 0 і 1 і 3 основні операції:
- Відмовлено (НЕ)
- Сума (АБО)
- Продукт (І)
Шеннон пов’язав два можливих положення кожного реле (вимкнено і ввімкнено) з двома змінними (0 і 1). Стаття, яку він написав на цю тему, вважається найвпливовішою магістерською дисертацією в історії.
Не знаючи, чому присвятити себе, він деякий час співпрацював у генетичних дослідженнях, але не втрачаючи інтересу до питання передачі інформації. Після статті про те, як вимірювати та думати про потік даних відправника та одержувача, почав міркувати про загальну теорію, яка охоплює різні засоби масової інформації.
Зіткнувшись із неминучим вступом Сполучених Штатів до Другої Герри, він вирішив приєднатися до лабораторій Белла, оскільки вони тісно співпрацювали у військових зусиллях, це був вірний спосіб уникнути призову.
Ігри війни
Першою роботою Шеннона в Bell Labs була співпраця над проектуванням систем управління вогнем. Його завданням було розробити математичні формули, які дозволили б розрахувати майбутнє положення ворожого снаряда або літака за інформацією, яку збирає радар.r із поточної позиції. Ці формули потім будуть запрограмовані на примітивні комп’ютери, які автоматично обстрілюють цілі.
Коли система була розгорнута в 1944 році, їй вдалося зупинити 70% німецьких бомб, скинутих проти Великобританії.
Однак Шеннона дійсно зацікавила криптографія, тому він приєднався до команд Bell Labs, які займалися питаннями забезпечення безпеки зв’язку.. Його робота з цього питання була узагальнена в 114-сторінковому документі, який урядові органи одразу засекречили як секретний.
Одним з найбільш актуальних моментів цієї роботи є відкриття, що англійська мова сповнена надмірності та передбачуваності. У криптографії, чим менше надмірність має повідомлення, тим складніше його буде розшифрувати. Шеннон продемонстрував, що можна зменшити надмірність і передбачуваність, видаливши букви або слова, не роблячи повідомлення безглуздим. Є кілька психологічних експериментів, які демонструють, як мозок автоматично завершує речення, змушуючи нас бачити слова, які не написані.
Три слова, які складають спадщину Клода Шеннона, вперше з’являються в цьому документі: теорія інформації.
Щоб Шеннон зробив наступний крок у своїй теоретичній формулюванні, необхідно було дочекатися, поки лабораторії Белла розроблять технологію, засновану на теорії, сформульованої деінде: так званої імпульсно-кодової модуляції (ІКМ).
Телефонні сигнали переміщалися від електричних хвиль. Інженери Bell взяли 8000 відліків за секунду підйому та спаду цих хвиль і знайшли спосіб перевести їх у нулі й одиниці або в стани увімкнення та вимкнення. (Пам’ятаєте дві змінні в булевій алгебрі?) Тепер, замість того, щоб посилати хвилі по телефонних каналах, ви можете надсилати інформацію, яка описує числові координати хвиль.
У наступній статті я розповідаю про те, як це вплинуло на роботу Шеннон
Я хочу зараз прочитати другу частину.