Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации

- Вы хотите сказать, что оно не похоже на строгий научный термин? Ну и пусть! Пусть оно напоминает вам художественный образ из научно-фантастического романа! А разве не фантастические вещи совершает информация в каналах автоматов и электронных машин?

- Ну, хорошо, хорошо, - примирительно произнес профессор. - Пусть будет «модель движения», если этот термин вам пришелся по вкусу. В конце концов важен не сам термин, важно, какой в него вкладывается смысл. По правде сказать, я что-то не очень хорошо себе представляю, что это за модель. Модель самолета собирается из миниатюрных деталей. Из маленьких кирпичиков можно построить маленький домик - он будет служить моделью будущих зданий. А модель движения? Из чего она состоит? Из импульсов?

- Да, из импульсов. Если мы управляем станком с помощью двоичного кода, каждый импульс несет в себе один бит. Из битов, как из кирпичиков, строятся эти модели. Чем больше информации, тем сложнее модель, тем более разнообразны те операции, которыми она управляет. Вот смотрите.

Быстров раздул костер и расстелил на коленях чистый лист.

- Если мы управляем одним органом механизма, который перемещается только вверх или вниз, изменить его движение сможет один импульс, или один бит. Но вот нам захотелось двигать механизм в четырех направлениях: вправо, влево, вверх или вниз. «Модели движения» становятся сложными. Они состоят из двух импульсов, из которых можно составить четыре разные модели. Одна из них будет соответствовать движению вправо, другая - влево, две остальные - вверх или вниз. Например, так:

Модель движения

вправо

влево

вверх

вниз

00

11

10

01

Теперь предположим, что мы посылаем команды сразу трем органам автомата и хотим, чтобы в одно и то же время первый двигался влево, второй - вверх, а третий - вниз. Наша модель будет выглядеть так: 11 10 01.

Движение становится более сложным, модель - тоже: она состоит из шести «кирпичиков» и несет в себе количество информации, равное 6 битам.

Теперь допустим, что каждый из управляемых органов должен совершать более сложное движение, выбирая один из 16 вариантов. Изобразим это схематично:

Мы хотим, чтобы наша «модель движения» заставила какую-то часть механизма совершить путь из точки 0 в точку 10. Для этого мы четыре раза заставим его изменить направление, выбирать то левую, то правую ветвь нашей схемы по командам:

Право. Лево. Лево. Право. Или: 0 1 1 0.

Если одновременно с ним второй орган совершает путь из точки 0 в точку 6, то моделью движения этого органа будет последовательность импульсов:

1 0 1 0.

Одновременное движение двух органов автомата изображается моделью из восьми «кирпичиков» - 8 бит. Управление сложным движением многих органов потребует более сложных моделей: для трех органов потребуется 12 бит информации, а для 5 - 20 бит. Это уже немало. Представьте себе, что наша схема - это сложный железнодорожный узел. 20 «кирпичиков» информации своевременно переключат все нужные стрелки и обеспечат безопасность движения пяти поездов. То же происходит и в автомате. Чем больше подвижных частей в механизме, чем большим многообразием, гибкостью обладает каждый его исполнительный орган, тем сложнее взаимодействие органов, тем большее количество информации должна содержать в себе посылаемая модель. Но в любом случае роль информации останется одной и той же: модель из импульсов будет заключать в себе ту же последовательность движений, какую должны совершать различные элементы управляемого станка. Энергия импульсов ничтожна, но содержащаяся в них «модель движения» в точности повторяется органами автомата, обладающими иногда огромной энергией, превышающей энергию «модели» в сотни и тысячи раз. Слабое движение импульсов тока является копией мощного движения автомата или целого завода, подобно тому как маленький моторчик авиамодели - копия мотора, который двигает самолет. Если бы по специальным каналам связи автомату не подавались эти «модели», он совершал бы одну и ту же последовательность операций. Изменяя энергию, мы могли бы лишь ускорить или замедлить движение. Чтобы изменить характер движения, последовательность операций, необходимо передать информацию в виде «моделей движения», состоящих из различных команд. Значит, энергия определяе! интенсивность движения, а от информации зависит его порядок. Вы с этим согласны, профессор?

- Да, пример со станком является довольно наглядным. К сожалению, в других случаях дело обстоит гораздо сложнее...

- Нет, дорогой профессор! Уверяю вас, что во всех случаях происходит одно и то же. Возьмите живой организм. Капните на лапку лягушки кислотой - она ог'дергивает лапку. Вместо кислоты можно использовать горячий или острый предмет. Можно нагреть его до 100 или до 500 градусов - во всех'случаях движение будет одно и то же. Почему? Да потому, что «модель» этого движения хранится в нервных тканях лягушки и все полученные ею сигналы приводят в действие одну и ту же «модель». Пока команды нет - «модель» движения останется неподвижной.

- Значит, по-вашему, могут быть и «неподвижные модели движения»?

- Безусловно, профессор! Таких моделей существует сколько угодно! Это патефонные пластинки и книги, ленты магнитофонов и снятый на пленку кинокадр. Они хранят в себе разные виды движения, и только движением можно «возродить к жизни» любую модель. Достаточно включить мотор, и его равномерное движение превратится в сложное движение мембраны, воспринимаемое нами как движение звуков - музыка или речь. Или в движение героев фильма, благодаря которому оживает киноэкран. А равномерное движение глаза по строчкам текста возрождает массу событий, волновавших автора книги, повторяет движение его мыслей и приводит в движение вашу мысль. Да что далеко ходить за примерами - романс, который вы только что слышали, может служить прекрасной иллюстрацией моих утверждений. «В глуши, во мраке заточенья» родились мысли и чувства, воплотившиеся в пушкинский стих. События его жизни превратились в незабвенные строки, взволновавшие Глинку. Так родилась музыка. Исполнитель романса по-своему воспринял то, о чем говорили слова Пушкина и музыка Глинки, и вложил свое, сокровенное в исполненный им романс. И все эти чувства и мысли, рожденные разными событиями и пережитые разными людьми, воплотились в одной «модели движения», которую созданная нами техника оживляет в любой момент. Разве это не так?

И вот, казалось бы, совершенно иное явление - половая клетка. Что несет она вновь рожденному организму? «Модель развития». А что такое развитие? Опять-таки движение, только движение особого рода - это движение по восходящей линии, от простого к сложному. И если бы природа не позаботилась о том, чтобы все полезные свойства передавались потомству, разве могла бы развиваться на Земле жизнь? Разве могла бы развиваться наука, если бы информация, добытая многими поколениями ученых, не становилась достоянием наших знаний?

Нет, без информации мир вечно топтался бы на одном месте, а все формы движения слились бы в едином хаосе беспорядочно движущихся частиц!

Информация и энтропия

- Остановитесь же! - прервал Быстрова профессор. - Нельзя же, в самом деле, с такой легкостью перескакивать из одной области знаний в другую. Это попросту несерьезно. Вы, кажется, начали с автомата, а теперь уже философствуете о мире так, словно все, что в нем происходит, можно измерить количеством бит.

- Но ведь я же опираюсь на факты, профессор! Если сведения обо всех наследственных признаках заключены в половой клетке, значит сложность будущего организма и в самом деле определяется количеством бит. Почему вы не хотите признать очевидных вещей?

- Если бы все это было так очевидно, мы давно научились бы влиять на наследственность. Но если даже мы и узнаем, сколько бит содержится в клетке, то это еще вовсе не значит, что мы поняли наследственный код. Одно дело - количество сведений, а другое - их содержание. Так что напрасно вы превозносите биты - это всего лишь одна из многих возможных мер. И применять ее надо весьма осмотрительно. Поменьше фантазий, коллега! Планк был великим ученым, и все же он вначале сомневался в реальности квантов, которые сам же открыл.