бюро независимых экспертиз


ГЛАВА 2. НАЧАЛО ИНФОРМАЦИОННОГО ВЕКА

Впервые услышав выражение "информационный век", я основательно призадумался. Я знал о железном и бронзовом веках - исторических периодах, названных так по тем новым материалам, из которых тогда делали инструменты и оружие. Тут все понятно. Но вот я читаю пророчества ученых о том, что скоро государства будут бороться за контроль над информацией, а не над природными ресурсами. Звучит весьма интригующе, но что подразумевается под "информацией"?

Утверждение о том, что будущее за информацией, напомнило мне знаменитую сцену из фильма The Graduate (Выпускник), вышедшего на экраны в 1967 году. Некий бизнесмен трогает за пуговицу Бенджамена, выпускника колледжа (его играл Дастин Хофман), и произносит всего одно слово: "Пластмассы". Так он напутствует молодого человека в начале его карьеры. Интересно, если бы эту сцену написали несколько десятилетий спустя, не сказал бы тот бизнесмен иначе: "Информация"?!

Представляю, какие абсурдные разговоры могли бы вестись в деловом мире: "Сколько у Вас информации?", "Швейцария - великая страна, у них столько информации!", "Я слышал, индекс стоимости информации пошел вверх!" Абсурдны они потому, что информация, хотя и играет все более значимую роль в нашей жизни, не является чем-то осязаемым и не поддается точному измерению, как материалы - "лица" прежних эпох.

Информационная революция только начинается. Средства связи неизбежно подешевеют - так же резко, как в свое время вычислительная техника. Когда их стоимость достаточно снизится и "срезонирует" с другими достижениями технологии, ретивые администраторы и нервные политики перестанут упоминать выражение "информационная магистраль" просто потому, что оно модно и престижно. Магистраль станет реальностью и, как электричество, вызовет далеко идущие последствия. Чтобы понять, почему информация становится и центр всего и вся, важно понять, как технология изменяет способы ее обработки.

Об этом главным образом и пойдет речь в данной главе. Слабо подготовленные читатели, не знающие принципов работы вычислительной техники и истории ее развития, получат необходимый минимум сведений, чтобы продолжить чтение книги. А если Вы знаете, как работают цифровые компьютеры, можете спокойно пролистать несколько страниц и перейти сразу к третьей главе.

Самая фундаментальная отличительная черта информации в будущем - почти вся она станет цифровой. Уже сейчас во многих библиотеках печатные материалы сканируют и хранят как электронные данные на обычных или на компакт-дисках. Газеты и журналы теперь зачастую готовят в электронной форме, а печатают на бумаге только для распространения. Электронную информацию можно хранить вечно - или столько, сколько нужно - в компьютерных базах данных. Гигантские объемы репортерской информации легко доступны через оперативные службы. Фотографии, фильмы и видеозаписи тоже преобразуются в цифровую информацию. С каждым годом совершенствуются методы сбора информации и превращения ее в квадрильоны крошечных пакетов данных. Как только цифровая информация помещается в то или иное "хранилище", любой, у кого есть персональный компьютер и средства доступа к базам данных, может мгновенно обратиться к ней и использовать ее по своему усмотрению. Характерная особенность нашего периода истории как раз в том и заключается, что информацию мы изменяем и обрабатываем совершенно новыми способами и гораздо быстрее. Появление компьютеров, "быстро и дешево" обрабатывающих и передающих цифровые данные, обязательно приведет к трансформации обычных средств связи в домах и офисах.

Идея применять для манипуляций с числами какой-нибудь инструмент не нова. До 1642 года, когда девятнадцатилетний французский ученый Блез Паскаль изобрел механическое счетное устройство - суммирующую машину, в Азии уже почти 5000 лет пользовались счетами. Три десятилетия спустя немецкий математик Готфрид Лейбниц усовершенствовал конструкцию машины Паскаля. Его "шаговый вычислитель" позволял умножать, делить и вычислять квадратные корни. Весьма надежные механические арифмометры, напичканные шестеренками и наборными счетчиками, наследники шагового вычислителя, служили главной опорой бизнесу вплоть до их замены электронными аналогами. Например, кассовые аппараты в годы моего детства, по сути, были арифмометрами с отделениями для наличности.

Более полутора столетий назад видного британского математика озарила гениальная идея, которая прославила его имя уже при жизни. Чарлз Беббидж (Charles Babbage), профессор математики Кембриджского университета, понял, что можно построить механическое устройство, способное выполнять последовательность взаимосвязанных вычислений, - своего рода компьютер!

Где-то в начале тридцатых годов прошлого столетия он пришел к выводу, что машина сможет манипулировать информацией, если только ту удастся преобразовать в числа. Беббидж видел машину, приводимую в действие паром, состоящую из штифтов, зубчатых колес, цилиндров и других механических частей - в общем, настоящее детище начинавшегося тогда индустриального века. По мысли Беббиджа, "аналитическая машина" должна была избавить человечество от монотонных вычислений и ошибок, с ними связанных.

Для описания устройства машины ему, конечно, не хватало терминов - тех, которыми мы пользуемся сегодня. Центральный процессор, или "рабочие внутренности" этой машины, он называл "мельницей", а память - "хранилищем". Беббиджу казалось, что информацию будут обрабатывать так же, как хлопок: подавать со склада (хранилища) и превращать во что-то новое.

Аналитическая машина задумывалась как механическая, но ученый предвидел, что она сможет следовать варьируемым наборам инструкций и тем самым служить разным целям. В том же и смысл программного обеспечения. Современная программа - это внушительный набор правил, посредством которых машину "инструктируют", как решать ту или иную задачу. Беббидж понимал, что для ввода таких инструкций нужен совершенно новый тип языка, и он изобрел его, использовав цифры, буквы, стрелки и другие символы. Этот язык позволил бы "программировать" аналитическую машину длинными сериями условных инструкций, что, в свою очередь, позволило бы машине реагировать на изменение ситуации. Он - первый, кто увидел, что одна машина способна выполнять разные функции.

Следующее столетие ученые математики работали над идеями, высказанными Беббиджем, и к середине сороковых годов нашего века электронный компьютер наконец был построен - на основе принципов аналитической машины. Создателей современного компьютера выделить трудно, поскольку все исследования проводились во время второй мировой войны под покровом полной секретности, главным образом - в Соединенных Штатах и Великобритании. Основной вклад внесли три человека: Алан Тьюринг (Alan Turing), Клод Шеннон (Claude Shannon) и Джон фон Нейман (John von Neumann).

В середине тридцатых годов Алан Тьюринг - блестящий британский математик, как и Беббидж, получивший образование в Кембридже, предложил свой вариант универсальной вычислительной машины, которая могла бы в зависимости от конкретных инструкций работать практически с любым видом информации. Сегодня она известна как машина Тьюринга.

А в конце тридцатых Клод Шеннон, тогда еще студент, доказал, что машина, исполняющая логические инструкции, может манипулировать информацией. В своей магистерской диссертации он рассмотрел, как с помощью электрических цепей компьютера выполнять логические операции, где единица - "истина" (цепь замкнута), а нуль - "ложь" (цепь разомкнута).

Здесь речь идет о двоичной системе счисления, иначе говоря, о коде.

Двоичная система - это азбука электронных компьютеров, основа языка, на который переводится и с помощью которого хранится и используется вся информация в компьютере. Эта система очень проста и в то же время настолько важна для понимания того, как работают компьютеры, что, пожалуй, стоит на этом задержаться.

Представьте, что в Вашей комнате должна гореть лампа мощностью в 250 ватт. Однако Вы хотите регулировать освещение от 0 ватт (полная темнота) до максимума. Один из способов добиться этого - воспользоваться выключателем с регулятором. Чтобы погасить лампу, Вы поворачиваете ручку против часовой стрелки в положение "выкл" (0 ватт), а чтобы включить ее "на всю катушку", - по часовой стрелке до упора (250 ватт). Ну а чтобы добиться полумрака или просто уменьшить яркость, Вы устанавливаете регулятор в какое-то промежуточное положение.

Такая система проста, но имеет свои ограничения. Если регулятор находится в промежуточном положении - скажем, Вы приглушили свет для ужина в интимной обстановке, - останется лишь гадать, каков сейчас уровень освещения. Вам не известно ни то, какую мощность "берет" лампа в данный момент, ни то, как точно описать настройку регулятора. Ваша информация приблизительна, что затрудняет ее сохранение и воспроизведение.

Вдруг на следующей неделе Вам захочется создать то же освещение ? Конечно, можно поставить отметку на шкале регулятора, но навряд ли это получится точно. А что делать, если понадобится воспроизвести другую настройку ? Или кто-то придет к Вам в гости и захочет отрегулировать свет?

Допустим, Вы скажете: "Поверни ручку примерно на пятую часть по часовой стрелке" или "Поверни ручку, пока стрелка не окажется примерно на двух часах". Однако то, что сделает Ваш гость, будет лишь приблизительно соответствовать Вашей настройке. А может случиться и так, что Ваш друг передаст эту информацию своему знакомому, а тот - еще кому-нибудь. При каждой передаче информации шансы на то, что она останется точной, убывают.

Это был пример информации, хранимой в "аналоговом" виде. Положение ручки регулятора соответствует уровню освещения. Если ручка повернута наполовину, можно предположить, что и лампа будет гореть вполнакала. Измеряя или описывая то, насколько повернута ручка, Вы на самом деле сохраняете информацию не об уровне освещения, а о его аналоге - положении ручки. Аналоговую информацию можно накапливать, хранить и воспроизводить, но она неточна и, что хуже, при каждой передаче становится все менее точной.

Теперь рассмотрим не аналоговый, а цифровой метод хранения и передачи информации. Любой вид информации можно преобразовать в числа, пользуясь только нулями и единицами. Такие числа (состоящие из нулей и единиц) называются двоичными. Каждый нуль или единица - это бит. Преобразованную таким образом информацию можно передать компьютерам и хранить в них как длинные строки бит. Эти-то числа и подразумеваются под "цифровой информацией".

Пусть вместо одной 250-ваттной лампы у Вас будет 8 ламп, каждая из которых в 2 раза мощнее предыдущей - от 1 до 128 ватт. Кроме того, каждая лампа соединена со своим выключателем, причем самая слабая расположена справа.

Включая и выключая эти выключатели, Вы регулируете уровень освещенности с шагом в 1 ватт от нуля (все выключатели выключены) до 255 ватт (все включены), что дает 256 возможных вариантов. Если Вам нужен 1 ватт, Вы включаете только самый правый выключатель, и загорается 1-ваттная лампа. Для 2 ватт Вы зажигаете 2-ваттную лампу. Если Вам нужно 3 ватта, Вы включаете 1- и 2-ваттную лампы, поскольку 1 плюс 2 дает желаемые 3 ватта. Хотите 4 ватта, включите 4-ваттную лампу, 5 ватт - 4- и 1-ваттную лампы, 250 ватт - все, кроме 4- и 1-ваттной ламп.

Если Вы считаете, что для ужина идеально подойдет освещение в 137 ватт, включите 128-, 8- и 1-ваттную лампы.

Такая система обеспечивает точную запись уровней освещенности для использования в будущем или передачи другим, у кого в комнате аналогичный порядок подключения ламп. Поскольку способ записи двоичной информации универсален (младшие разряды справа, старшие - слева, каждая последующая позиция удваивает значение разряда), нет нужды указывать мощность конкретных ламп. Вы просто определяете состояние выключателей: "вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл". Имея такую информацию, Ваш знакомый точно отрегулирует освещение в комнате на 137 ватт. В сущности, если каждый будет внимателен, это сообщение без искажений пройдет через миллионы рук и на конце цепочки кто-то получит первоначальный результат - 137 ватт.

Чтобы еще больше сократить обозначения, можно заменить "выкл" нулем (0), а "вкл" - единицей (1).

Тем самым вместо "вкл-выкл-выкл-выкл-вкл-выкл-выкл-вкл" (подразумевая, что надо включить первую, пятую и восьмую лампы, а остальные выключить), Вы запишете то же самое иначе: 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1 или двоичным числом 10001001. Оно равно десятичному 137. Теперь Вы скажете своему знакомому: "Я подобрал изумительное освещение! 10001001. Попробуй". И он точно воспроизведет Вашу настройку, зажигая и гася соответствующие лампы.

Может показаться, что этот способ чересчур сложен для описания яркости ламп, но он иллюстрирует теорию двоичного представления информации, лежащую в основе любого современного компьютера.

Далее...


оглавление   гл_1   гл_2   гл_3   гл_4   гл_5   гл_6   гл_7   гл_8   гл_9   гл_10   гл_11   гл_12   послесловие   комментарии


© БНЭ 2001-2010. Наши партнеры: