Норберт Винер - Корпорация «Бог и голем»

Если коротко, то помимо зримых образов мы можем располагать операциональными образами. Данные образы, выполняющие функции своих оригинальных образцов, могут иметь зримое сходство с оригиналами (или не иметь этого сходства). В любом случае, они способны «подменять» оригиналы в действии; следовательно, перед нами куда более значимое подобие. Именно с точки зрения операционального, функционального подобия мы будем далее изучать возможность самовоспроизведения машин.

Но что такое машина? Согласно одному определению, машину можно рассматривать как первичный двигатель, как источник энергии. Для данной книги это определение не годится. Для нас машина является устройством, которое преобразует входящие сообщения в исходящие. Сообщение с этой точки зрения есть последовательность величин, выражающих соответствующие сигналы. Такими величинами могут выступать электрический ток и потенциалы, но этими формами их ряд не исчерпывается, и иные формы способны иметь совершенно другую природу. Кроме того, компонентные сигналы могут распространяться непрерывно или дискретно, с промежутками. Машина преобразует некоторое число входящих сообщений в некоторое число исходящих, и каждое исходящее сообщение в любой момент времени зависит от входящих сообщений, полученных до этого момента. Как сказал бы инженер на своем техническом жаргоне, машина представляет собой преобразователь со множеством входов и выходов.

В значительной степени те вопросы, которые мы здесь изучаем, не слишком отличаются (либо, наоборот, резко отличаются) от вопросов, возникающих при изучении преобразователей с единичными входом и выходом. Данное обстоятельство может навести инженера на мысль, что далее речь пойдет о хорошо известной инженерной задаче, а именно о классической задаче электрической цепи и ее импеданса (или полной проводимости, или коэффициента передачи по напряжению).

Однако думать так не совсем правильно. Импеданс, проводимость, коэффициент суть понятия, которые корректно использовать только при работе с линейными цепями, то есть с цепями, для которых сумма последовательности входных сигналов за определенное время соответствует сумме соответствующих выходных сигналов. Это условие выполняется для активных сопротивлений, активных электрических емкостей и активных индуктивностей, а также для цепей, которые составлены исключительно из элементов, соединенных между собой по правилам Кирхгофа [13] Эти правила (также «законы») позволяют рассчитывать соотношения токов и напряжений в любых электрических цепях; сформулированы немецким физиком Г. Кирхгофом в 1845 г. . В этих цепях соответствующий входной сигнал, посредством которого испытывается данная схема, является тригонометрически варьируемым входным потенциалом с различной частотой; для последней заданы амплитуда и фаза. Тогда исходящий сигнал тоже будет выражаться серией колебаний аналогичной частоты; сравнивая его амплитуду и фазу с указанными параметрами входного сигнала, возможно получить полную характеристику цепи или преобразователя.

Если цепь нелинейна, если она содержит, например, выпрямители или ограничители напряжения или иные подобные приборы, то тригонометрический входной сигнал уже не может считаться наиболее подходящим тестовым сигналом. В этом случае тригонометрический сигнал на входе, как правило, не приведет к появлению тригонометрического сигнала на выходе. Более того, строго говоря, линейных цепей не существует, имеются лишь цепи с большим или меньшим приближением к линейности.

Тестовый входной сигнал, который выбран для испытания нелинейных цепей — его также можно использовать для проверки линейных цепей, — имеет статистический характер. Теоретически, в отличие от тригонометрического входного сигнала, который должен изменяться во всем диапазоне частот, данный сигнал является единым статистическим ансамблем входных сигналов, доступным для использования в любых преобразователях. Такой сигнал известен как «дробовой шум» (или «дробовой эффект»). Генераторы дробового шума подробно описаны и выпускаются рядом приборостроительных компаний; при желании их можно заказать по каталогу [14] Позвольте объяснить, что такое «дробовой шум». Электричество не течет непрерывно, оно представляет собой поток заряженных частиц, каждая из которых обладает одноименным зарядом. Обычно эти частицы движутся не фиксированными интервалами, а распределяются случайно и накладываются на постоянные колебания электрического тока, независимые для не перекрывающихся интервалов времени. В результате возникает шум, равномерно распределенный по частоте. Нередко этот шум воспринимается как дефект, ограничивающий пропускную способность линии тока. Однако в ряде случаев (например, в описываемом нами) мы стремимся получить именно такие нерегулярности — и существуют патентованные устройства для их воспроизведения. Они называются генераторами шума. — Примеч. автора. .

Исходящий сигнал преобразователя, получаемый при заданном входящем сообщении, представляет собой сообщение, которое зависит одновременно от входящего сообщения и от самого преобразователя. При самых обычных условиях преобразователь выступает как конкретный способ преобразования сообщения, и мы воспринимаем исходящее сообщение как результат преобразования входящего сообщения. Впрочем, бывают обстоятельства — в основном когда входное сообщение несет минимум информации, — когда мы вправе воспринимать содержание исходящего сообщения как полученное преимущественно от самого преобразователя. Невозможно вообразить входящее сообщение, которое содержит меньше информации, чем случайный поток электронов, порождающий дробовой шум. Следовательно, исходящий сигнал преобразователя, вызванный дробовым шумом, можно воспринимать как сообщение, отражающее деятельность самого преобразователя.

Вообще-то оно будет выражать деятельность самого преобразователя при любом возможном входящем сообщении. Это объясняется тем, что для конечного интервала времени имеется конечная (пусть малая) вероятность того, что дробовой шум приведет к появлению любого возможного сообщения с любой заданной конечной степенью точности.

Поэтому статистика сообщения, получаемого на выходе преобразователя при заданном стандартизованном статистическом входном сигнале, формирует операциональный образ преобразователя, и вполне возможно использовать этот образ для создания аналогичного преобразователя в другом физическом воплощении. Иными словами, если нам известно, как преобразователь будет реагировать на дробовой шум на входе, мы уже знаем ipso facto [15] Из самого факта (лат.). , как он отреагирует на любой входной сигнал.