Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век - Сони Джимми

А теперь представьте, что в гавань с приливом заходит не корабль, а дредноут. Он покачивается на изменчивых волнах, готовый выпустить из своих орудий фугасный снаряд по движущейся цели, что расположена более чем в шестнадцати километрах за горизонтом. Представьте себе морское сражение между двумя вооруженными боевыми судами, которые до самого конца будут оставаться невидимыми друг для друга. На этом расстоянии длина волн, плотность воздуха на каждом уровне траектории снаряда, искривление земной поверхности и даже вращение земли во время полета снаряда определят в совокупности, ударит ли снаряд по воде или железу. Каждый из этих факторов формировал переменную величину опять же в дифференциальном уравнении. Морской бой такого радиуса действия был не просто перестрелкой, а математическим забегом (в котором наградой за второе место часто становилась могила на дне морском). В ходе самого крупного морского сражения Первой мировой войны, Ютландского сражения 1916 года, почти все корабли британского флота вступили в бой, имея орудия, которыми управляли люди. В итоге они поразили лишьтри процента целей, а потеряли свыше 6000 человек. Конечно же, с такими ставками в игре надежная думающая машина становилась ценным приобретением.

Ганнибал Форд, инженер-механик из северной части штата Нью-Йорк, стал тем человеком, который обеспечил недостающую часть механизма Томсона. Он начинал с изучения внутреннего механизма наручных и настенных часов, а потом занялся печатными машинками. И если Томсон, будучи студентом, выбрал в качестве своего девиза героические строчки Александра Поупа, то страница Форда в ежегоднике Корнельского университета была отмечена более практичным лозунгом: «Я бы создал машину, которая бы производила любую старую вещь любым старым способом». Машина, которую он сконструировал к 1917 году, автоматизировала ключевую стадию в решении дифференциальных уравнений: она находила интегралы, или площадь участка под кривой линией (в том числе кривой траекториилетящего снаряда). Задолго до появления электроники все это можно было сделать механическим способом. В случае с интегратором Форда – благодарные американские моряки окрестили его «малыш Форд» – две шаровые опоры размещались на поверхности плоского вращающегося диска. Они могли свободно перемещаться по поверхности диска: чем дальше они уходили от центра диска, тем быстрее закручивались. Расстояние от центра соответствовало форме кривой в уравнении, а скорость закручивания означала ответ. Шаровые опоры проворачивали цилиндр, который приводил в движение весь остальной механизм машины и передавал ответ стрелкам посредством шестеренок и контрольно-измерительных приборов. Имея вводные данные, включая скорость и курс атакующего корабля и вражеского судна, «малыш Форд» определял дальность полета до цели, направление огня и время нахождения снаряда в воздухе. Эти параметры, в свою очередь, диктовали угол наклона орудий.

Ганнибал Форд не был первым, кто задумался о подобной машине, но именно его изобретение одним из первых смогло надежно находить интегралы. Если не считать того, что тряска на корабле во время шторма или от разрывов летящих снарядов могла привести к тому, что шаровая опора соскальзывала с орбиты, и тогда вся команда возвращалась в те дни, когда на выручку приходила подзорная труба и интуиция. «Это было, – сказал Вэнивар Буш, – чудо точности и завершенности». Вскоре Буш будет работать одновременно с шестью такими машинами. Но он станет использовать их не для нахождения угла наклона орудий, а для определения форм атомов и структур небесных тел.

Волновой анализатор Томсона, интегратор Форда и измеритель рельефа Буша – задуманные по отдельности друг от друга и для решения одной специфической задачи, эти машины объединяло одно ключевое свойство. Все они были работающими моделями физического мира – склона холма или падающего снаряда, – упрощенными до самой сути. Все они являлись в некотором смысле примитивными миниатюрами тех процессов, которые описывали. Другими словами, они были явными аналогами. Но только Вэнивар Буш сумел довести эту технологию до высочайшего уровня, создав аналоговый компьютер, универсальную машину, максимально соединившую в себе инструмент и мозг. И именно Клод Шеннон по гениальному стечению обстоятельств помог сделать его неактуальным.

Впоследствии Буш признал своих предшественников в создании компьютера в лице Томсона и Форда. Но когда в середине 1920-х годов он впервые приступил к работе по поиску способа ужать электросеть Америки до размеров его лаборатории, он и не догадывался о прародителях своего аналогового компьютера. С чего же он начал?

В определенном смысле он начинал с преподавания. Будучи уже изобретателем, Буш руководил молодыми инженерами в то время, когда факультет инженерного дела начал приобретать известность в масштабах страны. Попав в Кембридж, штат Массачусетс, он преподавал в аудитории, полной талантливых первокурсников в отутюженных брюках и с гладко зачесанными волосами, которые сидели ошеломленные, пока Буш уничтожал их чувство собственного достоинства. Он мог встать за кафедрой, поднять обыкновенный трубный ключ и предложить простую задачу: «Опишите этот предмет».

Первокурсники, один за другим, по очереди получали свою порцию критики, и одно за другим каждое описание разбиралось на части: Буш демонстрировал, насколько каждое описание обтекаемо, так что его можно отнести к любому виду гаечных ключей, но не к этому ключу на столе. А заканчивал он прочтением точной и правильной заявки на выдачу патента:

«Поворачивая муфту вправо или влево, прямая губка может сдвигаться либо ближе, либо дальше от фиксирующей губки, в зависимости от необходимости. Внутренняя грань прямой губки выполнена под прямым углом к ее стержню и также снабжена рядом зубцов, которые захватывают фиксирующую губку… Прямая губка может выдвигаться вперед, так что она располагается под наклоном к фиксирующей губке, чтобы ключ мог легко охватить трубу».

И так далее. Смысл был в соблюдении точности. Целью Буша было заставить студентов пройти испытание, научившись описывать реальный мир (трубный ключ) столь точными терминами (заявка на патент), чтобы их можно было безошибочно понять. Дано: трубный ключ. Найди слова только для этого ключа, и ни для какого другого. Дано: слова. Распознай ключ. Это, учил Буш своих студентов, было началом инженерной науки.

По той же самой причине – испытание в символизации мира – каждого инженера учили чертить. Оставьте чистые цифры для математиков: инженеры учатся математике, работая руками. «Человек учится использовать вычисления так же, как он учится пользоваться стамеской или напильником», – сказал в начале столетия один реформатор, который помог придать инженерному образованию практическую направленность. Математическая лаборатория того времени была «хорошо укомплектована глиной, картоном, проволокой, деревянными, металлическими и другими моделями и материалами», а также бумажной лентой, которая, наверное, была стара как Буш. В Бушевском МТИ математические и инженерные классы становились мастерскими по работе с металлом и деревом, а студенты, которые умели пользоваться планиметром и логарифмической линейкой, также должны были научиться паять и пилить. Здесь, возможно, скрыт источник постоянного беспокойства инженеров, «всегда испытывающих неуверенность там, где они приноравливаются», как выразился великий критик Пол Фасселл, «к начальнику или рабочему, процессу управления или производства, миру умственной работы или миру ручного труда». Но всегда существовало убеждение, что ручной труд – это и есть умственная работа, если только переводы сохранили точность высказывания. При условии соблюдения точности уравнение можно понять и решить в виде картинок и движения. Так же, как гаечный ключ можно описать правильными словами. Работая с механическими устройствами в процессе создания своих первых аналоговых компьютеров, Буш обнаружил, насколько глубоко постигаются принципы вычисления, если работаешь руками. «Он учился вычислению с помощью языка механики, – объяснял Буш, – странный подход, но ему он был понятен. То есть он понимал его не в каком-то формальном смысле; он понимал саму суть; чувствовал это каким-то внутренним чутьем».