Приветствую Вас, Гость! Регистрация RSS
Среда, 18.10.2017
Главная» Информация. Роль информации. Развитие информации
19:02
Информация. Роль информации. Развитие информации
Порядок царит повсюду.

За последние 300 лет, мы разработали много новых способов использования энергии. Мы использовали ее возможности для того, чтобы изменить нашу окружающую среду. Но все эти структуры, которые мы видим вокруг нас принадлежат к одному типу видимого порядка, который мы создали здесь, на планете Земля.
Однако существует еще один тип невидимого порядка, всю сложность которого мы начинаем понимать только сейчас. Это то, чем природа пользовалась в течение миллиардов лет. То, что мы называем информацией.

Понятие информации является достаточно странным,это, на самом деле, очень трудная концепция для понимания. Но пытаясь понять ее ученые обнаружили, что информация является фундаментальной частью нашей Вселенной.

Эта статья посвящена информации и той огромной власти, которую можно получить манипулируя ею. Это история о том, как мы обнаружили власть символов. А также о том, как письмена, коды и компьютеры оказали революционное влияние на наше понимание Вселенной. Это история о том, как в космосе, который стремится к беспорядку, информация может быть использована для создания порядка и структуры.
На первый взгляд, информация представляется очень простой идеей. Она существует повсюду в нашем мире. Наш мозг наполнен информацией. И мы постоянно обмениваемся информацией между собой. Но информация была одним из наиболее сложных понятий, с которыми пришлось столкнуться науке. Понимание и освоение ее было чрезвычайно долгим и трудным процессом.

Сила информации впервые была осознана более 5000 лет назад, когда была разработана революционная технология, та, которая привела современный мир в движение. На протяжении многих лет человечество придумало большое множество замечательных вещей. Но из этих всех изобретений есть одно, которое действительно стоит особняком. Это самая трансформирующая, разрушительная, и вместе с тем, созидательная технология из когда-либо придуманных. И одновременно одна из самых простых. Это изобретение - письменное слово.

По своей сути, письмо - это передача и хранение информации. Слова позволяют идеям совершить путешествие во времени. Мы принимаем письменность, как нечто само собой разумеющееся в наши дни, сейчас очень легко забыть, что она была когда- то изобретена. Конечно же, она была когда-то придумана. Как же это впервые произошло?

Самые ранние письмена, которые у нас имеются, написаны на глиняных табличках, найденных в Ираке и Древней Месопотамии. Они относятся к культуре Шумеров. Они начали использовать пиктографические знаки, чтобы выразить свои идеи. Это продолжалось довольно долго до тех пор, пока в голову кому-то не пришла мысль, возможно случайно, что можно использовать графические символы на поверхности глины не для обозначения объектов, а для обозначения звуков. То есть, обозначать не картину объекта, а картину звука? Это то, что мы всегда называли гигантским скачком человечества вперед. Комбинируя различные звучащие картинки, древние жители Месопотамии могли выразить любую идею которую можно себе представить.

Революционную суть этой идеи можно увидеть на одном примере:
Изображение глаза, (по английски - EYE) и изображение оленя(по английски - DEER) не обязательно означают глаз и оленя. Картинки могут быть использованы для звуков, которые они создают. В данном случае, это идея. (англ. - IDEA) .Как только эта система была открыта, стало возможным выразить с помощью символов все, что говорится, любые абстрактные или очень странные мысли. Информация могла теперь существовать вне человеческого мозга. Это означало, что она могла существовать в течении длительных промежутков времени. Это была идея, очаровавшая древних жителей Месопотамии.
Мысли, слова, человеческие надежды, литература, молитвы - все эти виды излияния души человека зафиксированы в глине навсегда. Превращая звуки в символы, месопотамские писцы обнаружили, что информация может легко переходить из одной формы в другую. Из чего-то, что существовало как звуки речи, в символы на глиняных табличках. И это было только начало. Людям еще предстояло осознать силу символов.

В течении 4000 лет, письмо было единственной информационной технологией, которая использовалась человеком. Но в XIX-м веке, во время великой промышленной революции, порядок вещей начал меняться. В водовороте идей и изобретений, появились несвязанные между собой технологии, наводившие на мысль об огромной власти информации. все эти технологии имели очень практичные, и совсем не теоретические истоки. Они показывали, что информация была более глубокой и более мощной концепцией, чем можно было представить.

Одна из первых информационных технологий нового поколения была разработана во французском городе Лионе в конце XVIII века. В то время в Лионе трудились одни из лучших мастеров и ремесленников в мире. Это было также место сосредоточения величия, роскоши и денег. Многие банкиры и аристократы жили в этом городе, где была сосредоточена наибольшая шелкоткацкая промышленность в мире. Почти треть жителей города была занята в этой отрасли и здесь находилось более чем 14.000 ткацких станков.
Парча. Материал, который сделал город Лион знаменитым. Это красивая и сложная ткань, и как вы можете себе представить, невероятно трудоемкая в изготовлении. Команды из двух человек, работавшие без отдыха целый день, могли в лучшем случае произвести примерно дюйм этого удивительного материала. Спрос на изысканные ткани из Лиона был огромным. Но шелкоткаческий процесс был болезненно- медленным.
Благодаря солдату и ткачу по имени Джозеф Мари Жаккард, было разработано устройство, чтобы помочь ускорить его. При этом было выявлено фундаментальное значение информации. Опираясь на работы других, в 1804 году Жаккард запатентовал свое изобретение. В то время, ткацкий станок был самым сложным механизмом когда-либо построенным человечеством. Ткацкий станок Жаккарда был чудом инженерной мысли. Он построил машину, которая, без какого- либо изменения в дизайне или конструкции могла быть запрограммирована, чтобы соткать любой рисунок, который мог придумать дизайнер. Она может производить целый спектр рисунков на шелке почти не останавливая производства.

Жаккард нашел "Святой Грааль" ткачества. А секретом его была простая перфокарта. Перфорированная карта содержала в себе суть рисунка, который ткацкий станок будет ткать. Когда эти перфокарты вставляются в ткацкий станок, они опускают и поднимают соответствующие нити, воссоздавая картину на шелке. Любой рисунок можно передать с помощью серии перфокарт, и потом соткать на ткацком станке.
Информация была перенесена с рисунка на перфокарту и потом на ткань. Это ткацкий станок, но то, какие ткани он должен ткать, неопределено. Информация об этом закодирована в перфокартах. Если вам нужно что-то сделать, вам нужно задать программу перфокарте, то есть проинструктировать ее, что делать. И это оказало огромное влияние на то, что произошло позже. Ткацкие станки Жаккарда произвели революцию в шелковой промышленности. Но в сердце ее было нечто более глубокое, нечто более универсальное чем способность увеличить скорость ткацкого процесса. Ткацкий станок показал силу абстрагирования информации. Он показал, что вы можете взять суть чего-то, извлечь информацию и представить ее в другой форме.

Письменность показала, что можно использовать набор символов, чтобы зафиксировать с помощью них разговорную речь. Жаккард показал, что с помощью всего двух символов - ОТВЕРСТИЯ или ПУСТОГО МЕСТА можно было представить информацию в виде любого изображения, которое можно себе представить.
Портрет Жаккарда был соткан на шелке. Это невероятно подробное изображение с сотнями тысяч стежков. Тем не менее, вся информация, которая вам нужна, чтобы создать это изображение, может быть сохранена с помощью перфокарт. Их нужно 24.000 штук, если быть точным. Это изображение является фантастическим примером действительно далекоидущей идеи. Идеи о том, что простейшая система - В данном случае карты с серией отверстий, пробитых в них - может отразить суть чего -то гораздо более сложного. Если с помощью 24.000 перфокарт можно создать такую картину, как эта ... Что случится, если вы используете 24 миллиона? Или 24 триллиона карт? Какие новые виды сложной информации могли бы быть захвачены и представлены?
Жаккард наткнулся на невероятно глубокую и далеко идущую идею. Пока у вас есть достаточно их, простые символы могут быть использованы для описания чего угодно во всей Вселенной. Перевод информации в абстрактные символы для хранения и обработки информации оказался чрезвычайно плодотворной идеей. Но то, как информация отправлялась, то, как происходил процесс коммуникации, не изменилось за тысячи лет.
Мир перед началом эры телекоммуникационных технологий был совсем другим, потому что мы могли отправлять сообщения с такой скоростью, с которой мы могли перемещать физические объекты. Вы могли бы написать сообщение на листе бумаги или что-то в этом роде, а потом вы передали бы его кому-то, кто может бежать очень быстро, или может скакать на лошади или плыть на корабле очень быстро. Дело в том, что вы могли передавать информацию с такой скоростью, с которой вы могли перемешать материю.
Но в XIX-м веке, скорость, с которой информация могла быть отправлена, резко возросла, благодаря появлению новой несущей среды - электричества. Очень скоро после того, как электричество было обнаружено, возникла мысль об его использовании в качестве среды для передачи сообщений. Казалось, что если бы его можно было контролировать, электричество было бы идеальной средой для передачи информации. Электричество, казалось, имело много преимуществ в качестве способа передачи сообщений. Оно перемещалось по проводам, что означало, что его можно было доставить куда угодно. На него ни влияли плохие погодные условия и, самое главное, оно могло перемещаться очень быстро.

Но была одна важная проблема, которая стояла в начале XIX-го века перед теми, кто хотел использовать электроэнергию в качестве средства коммуникации. Как мог такой простой сигнал использоваться для передачи сложных сообщений ?

В архиве Научного Музея, собрана одна из самых впечатляющих коллекций первых электронных коммуникационных технологий. Одно особенно интересное устройство было разработано в 1809 году в Баварии. Создатель его - Самуэль Соммеринг Если отправитель хочет отправить букву "А", Он посылает ток через соответствующий провод. На другом конце находится сосуд с жидкостью и электрический ток вызывает химическую реакцию в результате которой над буквой А появляются пузыри. Весь процесс гениальный, но немного трудоемкий. Но действительно интересно в этом то, что отправитель должен дать получателю знать, что он собирается послать сообщение. Он делает это путем отправки дополнительного электрического сигнала и появляются еще пузырьки, заставляя рычаг двигаться вверх, который выпускает мяч ...
Как вы можете себе представить, это не самая быстрая система. После Соммеринга, были предприняты самые разнообразные подходы, для отправки сообщений с помощью электричества. Но все они обладали слишком сложными кодами. Эти устройства, каждое из них гениальное и инновационное в своем роде, были предназначены для свалки истории. И все потому, что в 1840 году они были заменены способом передачи сигналов, который используется и по сей день.

Он был разработан художником и предпринимателем Самуилом Морзе, вместе со своим коллегой Альфредом Вейлом. Их система отличалась не технологией, которая использовалась для передачи сообщений, а невероятно простым и эффективным кодом, который они использовали для отправки их. Так же, как и перфокарты Жаккарда, гениальность кода Морзе и Вейла заключалась в его простоте. Используя короткие и длинные импульсы электрического тока, они могли передать все буквы алфавита. Вейл предположил, чтобы наиболее часто используемые буквы английского языка передавались с помощью коротких кодов. Это означает, что сообщения могут быть отправлены быстро и эффективно. Создание кода, программного обеспечения, так сказать, было таким же сложным, как и аппаратной части, вместе с аккумуляторами и проводами, он представлял совершенно новую технологию - электрический телеграф. Телеграф еще раз показал силу перевода информации из одной среды в другую. Информация сначала могла находиться только в человеческом мозге. Затем стало возможным передавать ее с помощью символов на глине и бумаге а также с помощью перфокарт. Теперь, благодаря Морзе, электричество смогло стать средой для передачи информации и это можно было сделать намного легче и быстрее, чем когда либо прежде.

В течении нескольких лет, телеграфные сети быстро распространились по всему миру, заложив основы современной информационной эпохи. Жаккард и Морзе нашли новые способы изменять, обрабатывать и передавать информацию. То, что началось с изобретения письменности несколько тысяч лет назад, закончилось тем, что вся планета была опутана сетью проводов, которые переносили информацию с невероятной скоростью.

Люди в конце XIX-го века полагали, что способности человечества управлять и передавать информацию достигли предела. Они сильно заблуждались. Информация оказалась более важным, более фундаментальным понятием, чем кто-либо мог себе представить. Вскоре стало очевидным, что информация это не просто средство человеческого общения. Это была гораздо более далекоидущая идея. Истинная природа информации была слегка приоткрыта благодаря странной задаче, которую придумал один блестящий шотландский физик, работавший в то время над совершенно другой проблемой.
Джеймс Клерк Максвелл был одним из величайших мыслителей XIX века. Среди его многочисленных интересов была термодинамика - исследовавшая тепло и движение, которая расцвела после создания парового двигателя. Максвелл был одним из первых, кто понял, что тепло, на самом деле, просто представляет собой движение молекул. Чем теплее объект, тем быстрее молекулы двигаются. Эта идея натолкнула Максвелла на создание очень странного мысленного эксперимента, в котором информация играет решающую роль. Максвелл предположил, что просто зная, что происходит внутри сосуда с газом, будет возможно, чтобы одна половина стала горячее, а другая половина холоднее. Это похоже на то, как если бы поставить печь рядом с холодильником не используя энергию.

Это звучит неправдоподобно, но аргументы Максвелла были очень убедительны. Это выглядит следующим образом. Представьте себе маленького демона, сидящего наверху сосуда, у которого такое прекрасное зрение, что он мог наблюдать движение всех молекул газа внутри сосуда. Теперь, самое главное, Он контролировал перегородку, которая делила сосуд на две половины. Каждый раз, когда он видел молекулу, быстро движущуюся справа налево, он открывал перегородку, пропуская ее влево. И каждый раз, когда он видел медленно движущуюся молекулу, приближающуюся к перегородке с левой стороны, он открывал ее, пропуская молекулу вправо. Теперь видно, что произошло. Со временем все быстро движущиеся нагретые молекулы скопились на левой стороне сосуда, а все медленные холодные молекулы - справа. Важно то, что демон выполнил эту сортировку используя только информацию о движении молекул. Демон Максвелла, казалось бы, хочет сказать, что имея в наличии только информацию о молекулах, можно создать порядок из беспорядка.

Эта идея возникла в XIX веке. Термодинамика показала, что с течением времени энтропия Вселенной, ее беспорядок, всегда будет увеличиваться. Всему суждено развалиться на части. Но демон, казалось, предполагает, что можно навести порядок совсем не используя энергию. С помощью одной только информации можно создать порядок. Это оказалась чертовски сложной для решения задачей, не в последнюю очередь потому, что Максвелл намного опередил свое время.

Он оказал на физику огромное влияние, и создал очень сложную концепцию и, в некотором смысле, предвосхитил появление понятия информации, которое еще не существовало в то время, Не было такой вещи.
Я думаю, что эта идея была удивительной. У него не было ответа, он просто поднял вопрос и оставил его открытым. И я думаю, что в течении следующих 120 лет происходили чрезвычайно захватывающие дискуссии и дебаты чтобы попытаться решить эту задачу. Так что же происходит с демоном Максвелла? Это может показаться надуманным и причудливым, но представьте себе возможности, которую могла бы дать машина, которая могла бы имитировать действия демона в реальном мире. Я мог бы использовать ее, чтобы нагреть чашку кофе, или запустить двигатель, снабдить энергией целый город, используя одну лишь чистую информацию. Это похоже на то, как если бы мы могли создать порядок во Вселенной, не расходуя энергию.
Ученые интуитивно чувствовали, что это было бы неправильно. Потребовалось более 100 лет, чтобы решить эту задачу. В то время как все ломали голову над загадкой Максвелла, произошло нечто совершенно неожиданное - было придумано новое устройство, которое могло бы выполнять совершенно невероятные и сложные задачи просто обрабатывая информацию. Более того, это устройство, действительно могло быть построено. Впоследствии оно станет известно, как компьютер, и мысль о нем возникла у весьма дальновидного и талантливого ученого.

Алан Тьюринг был первым человеком, кому пришла в голову мысль о компьютере, машине, единственной функцией которой является обработка информации. Машине, которая использует силу абстрактных символов. Машина, которая может охватить почти каждый аспект современного мира. Невероятные идеи Тьюринга впервые появились в научном труде, опубликованном в 1936 году. За свою короткую жизнь, Алан Тьюринг привнес несколько свежих, новаторских идей по целому кругу вопросов, от криптографии до биологии. Широта его интересов захватывает дух. Но для большинства ученых, именно концепция, которую он изложил на этих 36 страницах, делает его действительно особенным. И именно эта работа позволяет назвать Тьюринга "Гением".

Она была опубликована когда ему было всего 24 года, Научный труд "О вычислимых числах в применении к неразрешимой проблеме" заложил основы математической логики. Удивительно то, что мысль о современном компьютере возникла как следствие блестящих рассуждений Тьюринга. Он думал о чем-то совершенно другом, знаете, он не сидел и не думал: "Я хочу попытаться придумать современный компьютер", он размышлял над абстрактными проблемами фундаментальной математики. и идея о компьютере возникла совершенно неожиданно. Никто не мог предположить, что абстрактные математические исследования Тьюринга могли иметь хотя бы какую-нибудь практическую ценность, не говоря уже о том, чтобы придумать машину, которая изменила жизнь всех людей на планете.

Тьюринг пытался понять, могут ли некоторые процессы в математике быть выполнены просто следуя определенным правилам. И именно это заставило его думать о компьютерах. В 1936 году слово "компьютер" имело совсем другой смысл, чем сегодня. Оно означало реального человека с карандашом и бумагой, который занимался арифметическими расчетами. Банки нанимали много таких людей, часто женщин, чтобы рассчитывать процентные платежи. Налоговое управление брало их на работу для подсчета налогов. Обсерватории нанимали их для расчета навигационных данных. Живые компьютеры имели тогда жизненно важное значение, для обработки все большего количества информации, по мере того, как наука и промышленность становились все более сложными.

В своей работе Тьюринг задал простой но очень глубокий вопрос. "Что происходит в голове человека, осуществляющего вычисление?" Для этого он сначала должен был отказаться от всех лишних деталей, для того, чтобы осталась только суть процесса вычислений. Он убрал сначала чернильницу. потом ручку и логарифмическую линейку. Также карандаши и бумагу. Все эти вещи делали вычисление проще, но ни одно из них не было абсолютно необходимым для проведения вычислений. Потом Тьюринг задал себе вопрос: "Что происходит в мозгу человека - компьютера?"

Мозг - это очень сложная биологическая система, способная генерировать сознание, мысли и идеи, но и они не имеют решающего значения для процесса вычислений. Тьюринг понял, что для того, чтобы что-то вычислить, нужно, чтобы набор правил строго выполнялся. Это всё, что нужно. Требуется более высокий уровень интеллекта, чем тот, который, как предполагалось ранее, принимает участие в расчетах, и отвечает за мыслительные процессы и можно добиться чтобы механический, то есть бессознательный процесс выполнял те же действия. Вследствие этого отпадает необходимость в деятельности человека, и всех человеческих функций высокого уровня.

Именно эта мысль имела революционное значение. Тьюринг увидел, что любые расчеты имели два аспекта ... Данные и инструкции, которые описывают, что делать с данными. И это было ключевым моментом его идеи. Тьюрингу нужно было найти способ заставить машины понимать такие команды, как "добавить", "вычесть", "умножить", "разделить" и другие вычисления так же, как это делают люди. Другими словами, он должен был найти способ перевода вычислительных команд на язык, который могли бы понять машины. И благодаря своей безупречной логике, Тьюринг сделал именно это.

Это может выглядеть как случайный ряд нулей и единиц, но для вычислительной машины- это набор инструкций, который может быть считан шаг за шагом, заставляя машины вести себя определенным образом. В то время как человеческий компьютер мог смотреть на этот символ и понимать процесс, который требуется выполнить, для вычислительной машины было необходимо, чтобы он был описан таким образом.
Но Тьюринг не остановился на достигнутом. Тьюринг понял, что подача инструкций в такой форме имела удивительные последствия. Это означало, что одна машина могла быть использована для выполнения практически любых задач, которые вы можете придумать. Это красивая и вместе с тем простая концепция. Для того, чтобы заставить машину сделать что-то новое, все, что вам нужно было сделать - просто задать ей новый набор инструкций, новую информацию. Эта идея стала известна как Универсальная Машина Тьюринга. Чем больше ваша машина должна была сделать, тем длиннее должна была быть лента(память).Большие объемы памяти могли содержать сложные, многослойные инструкции о том, как обрабатывать и заказывать любой вид информации, который можно себе представить. Имея достаточно большой объем памяти, компьютер будет способен выполнять практически неограниченное количество задач.

Эта мысль Тьюринга о том, что множество разных задач может быть выполнено просто путем предоставления вычислительным машинам длинной последовательности инструкций. В настоящее время идеи Тьюринга, описанные в его труде, воплощены в жизнь .Таким образом, математические расчеты, телефонные звонки, запись движущихся изображений, написание писем, прослушивание музыки - ни одно из этих действий не требует всех этих машин. Все они могут быть выполнены на одном устройстве. Компьютере.
Телефон является современным воплощением удивительной идеи Тьюринга. Внутри его есть много, очень много инструкций. То, что мы называем программами или программным обеспечением или приложениями, которые являются не чем иным, как длинной последовательностью чисел которые указывают телефону, что делать. Поражает невероятный размах удивительной идеи Тьюринга. Наборы инструкций, могут быть заданы компьютеру, чтобы заставить его имитировать телефон или пишущую машинку. Но они могут также описать законы природы, законы физики. Процессы всего мира.

Мы только начинаем понимать мощность вычислительных машин. Есть компьютерная модель крупномасштабной структуры всей Вселенной. И это показывает истинную силу идеи Тьюринга. Превращение инструкции в символы, которые может понять машина, позволяет воссоздать не просто изображение или звук, а процесс, систему, то, что меняется и развивается. Манипулируя простыми символами, компьютеры способны захватить сущность, порядок всего естественного мира. Размышляя о том, как человеческий мозг обрабатывает и вычисляет информацию, Алан Тьюринг сформировал одну из самых важных идей XX-го века.
Сила информации раскрывает себя. Нам хотелось бы верить в то, что после того, как идеи Тьюринга были воплощены в жизнь, Истинная сила информация была укрощена. Но революционные идеи Тьюринга - это только половина истории. Современной информационной эпохе требовалась другая идея, которая, наконец, раскроет фундаментальный характер информации, и его отношение к порядку и беспорядку во Вселенной.
Это была мысль, которая пришла в голову одному одаренному и эксцентричному математику и инженеру. Клод Шеннон был истинным индивидуалистом, и его желание решать необычные проблемы привело к возникновению революционной идеи. Той, которая могла раскрыть фундаментальную природу информации, и процесса общения во всех его разнообразных формах. Это работа Клода Шеннона, "Математическая Теория Коммуникации." Название может показаться немного сухим, но поверьте мне, это одна из самых важных научных работ XX века. Она не только заложила основы коммуникационных сетей в современном мире, но позволила лучше понять природу человеческого языка, и тех вещей, которые мы делаем интуитивно, таких как речь и письмо.

Этот труд был опубликован в 1948 году, в то время как Шеннон работал в Bell Labs в Нью-Джерси - в исследовательском подразделении компании Bell. Эта фирма славилась своей непринужденной обстановкой. Математики могли свободно работать на любыми проблемами, которые их интересовали. Единственное, что руководство от них требовало, это то, чтобы они держали двери открытыми, и если кто-нибудь из другого отдела приходил к ним с вопросом, они, по крайней мере, должны были подумать над ним. Во всем остальном они были абсолютно свободными, и атмосфера была невероятной. Люди играли, и их поощряли на это.

Клод Шеннон, в частности, пользовался неограниченной свободой он делал почти все, что хотел.
Но, несмотря на все это легкомыслие, Сети Bell Telephone столкнулись с огромной проблемой. Каждый день они передавали огромное количество информации по всему миру. Но они не имели реального представления о том, как измерить эту информацию должным образом, как представить ее количественное воплощение. Короче говоря, весь их бизнес был построен на чем-то, чего они на самом деле не понимали. Удивительно то, что их суперзвезда сотрудник Клод Шеннон дал им именно то, что им нужно.

В этой работе Шеннон сделал что-то совершенно невероятное - Он взял расплывчатое и таинственное понятие информации и дал ему точное определение. Он сделал это, использовав не какое-то умно- сформированное философское определение. Он на самом деле нашел способ измерить информацию, которая содержится в сообщении. Удивительно то, что Шеннон понял, что количество информации в сообщении не имеет ничего общего с его смыслом. Вместо этого, он показал, что это было связано исключительно с необычностью послания. Информация связана с неожиданностью. Новости являются новостями, потому что они неожиданны и чем более неожиданно это, тем больше оно заслуживает внимания. Так что если бы сегодняшние новости были бы такими же, как вчерашние новости, то не было бы совсем никаких новостей. И информационное содержание этого было бы равно нулю. То есть у вас появляется концепция неожиданности и информации.

Но Шеннон пошел еще дальше и дал информацию свою собственную единицу измерения. Так как же он это сделал? Он показал, что любое сообщение, которое вы хотите отправить может быть переведено в двоичные цифры - длинную последовательность единиц и нулей.

Шеннон понял, что преобразование информации в двоичные цифры имеет огромное значение. Информация становится управляемой точной и контролируемой. В своей работе Шеннон показал, что единичный элемент бинарной системы- одна из этих единиц или нулей - это фундаментальная единица информации. Подумайте об этом, как об атоме информации - наименьшей возможной части. Затем, определив эту основную единицу, он даже дал нам имя для нее, то которое мы все знаем сегодня. Он использовал сокращение от "binary digit", "bit". Это оказалось очень продуктивной идеей.

Бит - наименьшее количество информации. Он имеет большое значение, потому что это фундаментальный атом. это наименьшая единица информации, которая позволяет измерить абсолютно все. Сила бита в его универсальности. Любая система, которая имеет два состояния, как, например, монета с орлом или решкой, может нести один бит информации. Единица или ноль. Перфорированный и неперфорированный. Включить или выключить? Остановиться или идти. Все эти системы могут хранить один бит информации. Благодаря Шеннону, бит стал общей единицей измерения всей информации. Все - звуки, изображения, тексты - может быть преобразовано в биты и передано с помощью любой системы, способной находиться только в двух состояниях.

Шеннон создал новую, далеко идущую теорию. Идеи, которые он начал исследовать положили основу того, что мы теперь называем "теорией информации". Он взял абстрактное понятие - информацию - и превратил ее в нечто осязаемое. То, что было лишь смутным представлением. Теперь стало реальным и измеримым. Идея о том, чтобы преобразовать все в биты, сделать вещи цифровыми, в корне преобразовала многие аспекты человеческого общества. Но информация это не только то, что создают люди. Мы начинаем понимать, что эта концепция лежит в сердце, не только человеческого общества XXI века, но и в центре всего физического мира. Каждый бит информации, которую мы когда-либо создали, каждая книга, каждый фильм, все содержимое интернета, составляет почти ничего по сравнению с информационным содержанием природы.
Представьте себе взаимодействие между триллионами и триллионами атомов. Количество бит, которое вам нужно будет, чтобы описать это - почти невообразимо. Но удивительно то, что сейчас, благодаря идеям Тьюринга и Шеннона, мы можем описать, моделировать и имитировать природу во все больших подробностях. Но это еще не конец истории.

Информация, кажется, это не просто способ описания реальности. В последние несколько лет, мы обнаружили, что информация является неотъемлемой частью физического мира. Это действительно трудная мысль, но информация, все, начиная от симфонии Бетховена до содержания словаря, даже мимолетные мысли, вся информация должна быть воплощена в той или иной форме физической системы.
Удивительно, но мы можем понять истинную связь между информацией и реальностью благодаря демону Максвелла. Помните, казалось, что демон может использовать информацию, чтобы создать порядок в сосуде с газом, который до этого был совершенно неупорядоченным. Кроме того, он может сделать это, не затрачивая никаких усилий. Информация казалось, могла нарушить законы физики. Ну, это не так - он не может этого делать.

Причина, по которой демон Максвелла не может получить энергию из ниоткуда лежит здесь - в его голове. Было обнаружено, что демон действительно использует только информацию для создания полезной энергии. Но это не означает, что он получает что-то из ничего. Помните, как демон работает? Он замечает быстро движущуюся молекулу на одной стороне сосуда, открывает перегородку и пропускает ее на другую сторону. Но каждый раз, когда он делает это, он должен сохранять информацию о скорости этой молекулы в своей памяти. Вскоре его память заполнится, и он сможет продолжать только после того, как он удалит информацию. Важно то, что это удаление потребует от него затрат энергии. Демону необходимо вести учет движения молекул, и если его запоминающее устройство имеет конечный размер, в какой-то момент демону придется очистить его. Это необратимый процесс, который увеличивает энтропию Вселенной. Его стирание информации увеличивает энтропию раз и навсегда.

Было обнаружено, что есть определенное минимальное количество энергии, известное как предел Ландауэра, которое требуется для удаления одного бита информации. Оно крошечное, меньше, чем триллионная часть единицы количества энергии, содержащегося в грамме сахара, но оно реально. Это часть фундаментальной материи Вселенной. Удивительно то, что теперь мы можем проводить реальные эксперименты чтобы проверить идеи Максвелла.

С помощью лазеров и мельчайших частиц пыли, ученые исследуют связь между информацией и энергией с невероятной точностью. Мыслительный эксперимент Максвелла, придуманный в эпоху паровых двигателей, все еще остается сегодня на переднем крае научных исследований. Демон Максвелла связывает между собой два самых важных понятия в науке - изучение энергии и изучение информации и показывает, что они глубоко связаны между собой.

Мы теперь знаем, что информация, это далеко не абстрактное понятие, и она подчиняется тем же законам физики, что и все остальное во Вселенной. Информация это не просто абстракция, математическая формула, которую вы пишете на бумаге. Информация, на самом деле, переносится чем-то. То есть она копируется на что-то - Камень, книгу, компакт-диск. В любом случае, есть носитель, который переносит эту информацию. Это означает, что информация ведет себя в соответствии с законами физики. Поэтому она не может нарушать эти законы физики.

В течение последних нескольких тысячелетий человечеству стало известно, что информация не может быть отделена от физического мира. Но это не помеха. Сила информации в том, что она может быть сохранена в любой физической системе, которую мы выберем. Мы можем использовать камень и глину, чтобы сохранить информацию на века, или электричество и свет, чтобы отправить ее очень быстро, Среда , в которой информация хранится, предает ей уникальные свойства.

Сегодня ученые ищут новые способы управления информацией, используя все от ДНК до квантовых частиц. Они надеются, что эта работа поможет нам вступить в новую информационную эпоху.

Мы теперь знаем, что мы только начинаем раскрывать все тайны информации. Всегда было ясно, что создание физического порядка, структур, которые мы видим вокруг нас - все это имеет свою цену. Мы должны проделать работу и расходовать энергию, чтобы построить их. Но в последние несколько лет, мы узнали, что упорядочивание информации, создание невидимых цифровые структур современного мира, также имеет свою цену. Информация кажется абстрактной и эфемерной, но теперь мы знаем, что она всегда должна быть воплощена в физической системе. Я нахожу эту идею невероятно захватывающей. Подумайте об этом таким образом - комок глины может быть использован, чтобы написать на нем поэму. Молекулы воздуха могут нести звуки симфонии. А единичный фотон- это как кисть. Каждый аспект физической Вселенной можно рассматривать как чистый холст, который мы можем использовать для создания красоты, структуры и порядка.
Категория: Интересные статьи | Добавил: poliglot