Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации
Шрифт:
Наши органы чувств - это своеобразные датчики, превращающие сообщения, приходящие из внешнего мира, в импульсы биологических токов, возбуждающих нервную ткань. Бесчисленные «каналы связи» сложной сетью нервных волокон «опутывают» каждую клеточку нашего организма. Каждое мгновение внутри нас осуществляются передача и обработка огромного количества сообщений о том, что вокруг нас творится и как влияет происходящее на наш организм.
Вы погружаетесь в горячую ванну, и каждая клеточка вашей кожи посылает спешные сообщения, что вода чересчур горяча. Мгновенный процесс обработки информации - и новая информация, информация о принятом решении, уже мчится по бесчисленным каналам связи к тканям различных мышц: надо подняться из ванны и открыть кран с холодной водой. Когда органы осязания передадут сообщение, что вода в ванне стала умеренно теплой, новые команды помогут вам завернуть кран и вновь погрузиться в воду.
Казалось бы, совсем обычная, простая операция, а количество информации, необходимое для ее осуществления, поистине огромно: чтобы выполнить эти действия, каждая мышца вашего тела должна получить целую серию специальных команд. И не только каждая мышца, но и каждая клетка мышечной ткани принимает и обрабатывает такое количество информации, что ее хватило бы для управления целым заводом. И это понятно: ведь в микроскопическом объеме клетки и в самом деле разместился гигантский «химический комбинат». В этом мельчайшем «атоме жизни» протекают тысячи разных процессов с участием сотен и сотен веществ. «Комбинат» полностью автоматизирован.
Непрерывный поток информации течет из внешней среды ко всем «диспетчерским пунктам», где вырабатываются, команды, регулирующие скорость течения этих процессов в зависимости от условий внешней среды.
Когда попытались получить те же команды с помощью электронной машины, результат оказался весьма любопытным. Для того чтобы учесть все данные только одного из возможных состояний среды и произвести по ним расчет скоростей реакций, машине, производящей тысячи операций в секунду, потребовалось целых 30 часов. А клетка способна в одно мгновение перестроить работу всех «цехов» своего «комбината», причем режим и скорость ее процессов всегда наилучшим образом соответствуют условиям внешней среды. Значит, в микроскопическом «атоме жизни» процесс обработки информации доведен до полного совершенства.
Чтобы обработать огромное количество данных за такое короткое время, необходимо очень экономно использовать пропускную способность каналов, посылать в них только те сведения, которые крайне необходимы, а всю избыточную информацию отметать как лишний, ненужный груз.
Инженеры связи тоже пытаются производить подобную сортировку, но до того совершенства, которого достигла природа, им, конечно, еще далеко.
Однако главное уже сделано: люди поняли, что в любых сообщениях есть избыточная информация, и научились отличать ее от информации необходимой.
ГЛАВА 3. ИНФОРМАЦИЯ БЕЗ ИЗЛИШЕСТВ
Законы случайностей
Вопрос об избыточной информации оказался труднее всех предыдущих. Уже несколько дней ходим мы по улицам Нового Города, расспрашиваем местных жителей, заглядываем на страницы различных книг. Но ясности пока нет.
Нам сказали, что определить избыточность текста можно в том случае, если известны законы чередования букв. Но как уяснить себе эти законы? Мы привыкли считать, что текст подчиняется грамматическим правилам. А здесь на язык смотрят как-то иначе... Вместо склонений или спряжений какие-то графики, формулы и значки. Говорят, что по ним изучают «структуру языка». Эта структура подчиняется законам теории вероятностей. И понятие «избыточности» тоже вытекает из этих законов. Чтобы определить избыточность текста, надо научиться с помощью теории вероятностей анализировать законы чередования букв.
– Скажите, у вас найдется курс теории вероятностей?
– спросил я в одной из библиотек.
– Разумеется, - ответил библиотекарь и через мгновение извлек с полки солидный, увесистый том.
– Это самый фундаментальный курс. Надеюсь, что здесь вы сможете найти все, что вас интересует.
– Да, пожалуй, даже с избытком, - пошутил я, беря в руки толстую книгу.
– А кстати, как вы думаете, в этой книге тоже есть избыточная информация?
– Разумеется. Любая книга содержит в себе добрую половину лишних страниц.
– Даже учебник по математике? Странно... До сих пор я был уверен, что в нем нет ни одного лишнего слова. А в поэме Пушкина или в романе Толстого? Неужели даже в их бессмертных творениях есть «лишние» мысли или слова? Или, может быть, в Новом Городе поступают так же, как в США: вместо романа «Анна Каренииа» выпускают очередной «комикс», где на 3-й странице Анна встретилась с Вронским, а на 15-й уже слышится роковой стук колес?
– Нет, нет, - улыбается библиотекарь.
– Уверяю вас, что жители нашего города не посягают на шедевры мировой культуры. Напротив, они любят и ценят искусство, и все их заботы направлены лишь на то, чтобы все созданное художником, писателем и композитором могло «транспортироваться» по специальным каналам связи без всяких потерь. Но при этом они пользуются особыми кодами, позволяющими передать полный текст «Анны Карениной» самым малым количеством условных значков. Наш алфавит тоже является кодом. Но этот код не слишком удобен, потому что избыточность его велика.
– Может быть, вы порекомендуете мне литературу. по которой я смогу изучить, как избавляются от этих «излишеств»?
– С удовольствием. Правда, в последние годы появилось так много различных способов, что их еще никто не сумел обобщить. Они описаны в различных журналах и книгах. Впрочем, вот что: пройдите в соседнюю комнату и обратитесь за помощью к электронной машине. Стоит лишь вложить в нее карточку с надписью «Избыточность сообщений», и она даст вам исчерпывающую информацию по вашему вопросу и предоставит в ваше распоряжение выписки из всевозможных статей и книг.
Я воспользовался этим любезным советом. Материала оказалось так много, что пришлось потратить на его изучение несколько дней. Зато в вопросе о том, как определяют избыточность текста, я приобрел полную ясность.
Вся суть заключается в законах случайностей. Дело в том, что жители Нового Города считают случайными все значения букв. Приняв по телеграфу начало нового слова, например ст..., нельзя сказать какие буквы последуют дальше: может быть, передаваемое слово окажется столом или стулом, может быть, стеной, статьей, стоном, стройкой, стоимостью, старостью, степенью или стрелой. Поэтому и считают жители Нового Города, что вслед за буквами с и т может случайно появиться буква о, е или у.
Но, оказывается, и случайность имеет свои законы. Непосвященным это покажется странным: случайность - и вдруг закон! Казалось бы, одно из двух: или есть какая-то закономерность, или все подчиняется воле случая. Однако случай случаю рознь. У каждого случая есть своя вероятность. Какова, например, вероятность того, что вслед за ст появится буква а? Как ее подсчитать? Для этого необходимо рассмотреть огромное количество самых разнообразных текстов и произвести строгий учет всех случаев появления сочетания ст. Если в результате такого учета, произведенного на многих тысячах слов, окажется, что из каждой сотни букв, появляющихся вслед за буквами ст, буква аповторяется в среднем пять раз, значит вероятность появления буквы а после букв с и т составляет 5 процентов. И самым любопытным является то, что, определив однажды вероятность появления буквы а, равную 5 процентам, мы обнаружим то же количество букв а в любом тексте, состоящем из достаточно большого числа букв. Не правда ли, странно: можно взять разные тексты - стихи, прозу, газетные сообщения и научный отчет; в любом из них среди каждой тысячи букв будет одно и то же количество а. Чем больше будет рассматриваться букв, тем точнее повторятся те же проценты. Да что далеко ходить за примерами! Подсчитайте число букв а на этой странице, а потом откройте наугад несколько других страниц. Если на них нет рисунков, то вы на всех страницах насчитаете почти равное количество а. Отчего это происходит? Оттого, что все случайности подчиняются одному закону: среди большого числа различных случайностей каждая из них (например, появление а) повторяется определенное количество раз. Это главный закон случайностей - закон больших чисел.