Дэниел Клемент Деннет - Разум: от начала до конца. Новый взгляд на эволюцию сознания от ведущего мыслителя современности

Шеннон абстрагировал и упростил задачу переноса семантической информации из точки А в точку В, разбив ее на две – задачу отправителя и задачу получателя (два разумных посредника, заметьте), связанных между собой каналом с предустановленным и заранее согласованным кодом, в виде алфавита или иных понятных сигналов. Канал предполагался восприимчивым к шуму (чему-то, что интерферировало с передачей, ухудшая сигнал), и задача состояла в том, чтобы добиться надежной передачи, которая была бы невосприимчивой к шуму. Некоторые способы, с помощью которых выполнялась задача, были уже известны, когда Шеннон работал над своей теорией, например ВМС США использовали код Able Baker Charlie Dog Easy Fox… для обозначения букв английского алфавита (в 1955 году он был заменен «фонетическим алфавитом НАТО Alpha Bravo Charlie Delta Echo Foxtrot ) для передачи голосовых сообщений по радио, чтобы минимизировать возникновение случайных рифм при произношении названий обычных букв (Би Си Ди Джи Пи Ти Ви Зи и так далее).

Конвертировав все коды, включая обычные слова, в бинарный код (алфавит которого состоял из всего двух символов, 0 и 1), Шеннон показал, что шум можно полностью удалить, а усилия (в виде кодирования и декодирования, снижения скорости передачи) измерить в конкретных единицах, в битах (бит – сокращение от английского названия двоичного числа [82] Двоичная система счисления – система счисления с основанием 2. Двоичная система используется практически во всех современных компьютерах и прочих вычислительных электронных устройствах. ). В точности как в детской игре «Двадцать вопросов», в которой разрешено отвечать только «да» или «нет», любая информация может быть разбита на двоичные решения, да или нет, 1 или 0, и количество подобных решений, требуемых для восстановления сообщения, может быть измерено в битах, это и будет (по Шеннону) количеством информации в сообщении. «Я думаю о числе от 0 до 8. Что это за число?» Сколько вопросов вы должны задать в игре «Двадцать вопросов», чтобы ответить на этот вопрос? Вовсе не восемь (это 0, это 1, это 2…), а всего три: это четыре и больше? Это 6 и больше? (или 2 и больше, в зависимости от первого ответа). Это 7? Да, да, да = 111 = 7 в двоичной записи. Для определения числа между 0 и 8 нужно три бита. Байт равен восьми битам, мегабайт – восьми миллионам битов, и чтобы послать монохромный точечный рисунок в виде файла объемом 2,5 мегабайта, нужно сыграть в игру «Двадцать миллионов вопросов». (Является ли первый пиксель белым?..)

Информационная теория Шеннона стала большим цивилизационным шагом вперед, поскольку семантическая информация очень важна для нас, и мы стремимся использовать ее эффективно, хранить ее без потерь, переносить ее, преобразовывать, делиться ею, скрывать ее. Информационных артефактов кругом полно – телефоны, книги, карты, руководства, – и информационная теория сама уже стала артефактом, родившимся в результате исследования свойств артефактов. То, что родилось как инженерная дисциплина, постепенно стало необходимым для работы физиков, биологов и многих других исследователей, использующих полезные качества информационных артефактов. Мы коснемся частично и возможностей применения теории информации Шеннона, однако основной нашей целью станет изучение роли семантической информации 23.

Мнемонические трюки Шеннона и их производные отлично подходят не только для передачи информации от одного агента к другому, но и для того, чтобы отправить информационное «послание» сегодняшнего агента ему же, но в будущем. Память может быть представлена в виде канала передачи информации, подверженного влиянию посторонних шумов так же, как и телефонная линия. В принципе, оцифровка может быть сделана с помощью алфавита из трех, четырех, семнадцати и даже миллиона отдельных сигналов или другим каким-то способом (как мы увидим в следующей главе), однако бинарный код – лучший вариант по множеству причин, он подходит для любых целей и всегда доступен. Закодировать все, что угодно (не всегда идеально, но до нужной вам степени точности), можно с помощью нулей и единиц, или нулей, единиц и двоек, или… однако бинарный код физически самый простой в применении (вкл./выкл.; высокое напряжение/низкое напряжение; лево/право), и поэтому он прочно вошел в человеческие технологии, и даже возникло нечто вроде конкуренции между вторичными кодами, основанными на двоичном (код ASCII для печатаемых символов был вытеснен кодом UTF 8, который включил в себя ASCII в качестве вспомогательного, а код HTML, используемый для веб-сайтов, использует два разных цветовых кода: Hex код и триплет RGB, к примеру).

Решение задачи по превращению света и звука в другие физические сигналы, несущие семантическую информацию в бинарный формат битовых строк (этот формат можно измерить мерами Шенноновской информации), превратилось сегодня в развитую технологию, существует множество вариаций аналогово-цифровых конверторов, ADC, преобразующих качественные изменения физических явлений с течением времени (звуковая волна, ударяющая в микрофон, преобразование света в пиксель в цифровой камере, изменения температуры, ускорение, влажность, pH, кровяное давление и тому подобное) в строчки битов или другие коды. Эти устройства аналогичны чувствительным клеткам, которые преобразуют внешние сигналы на передних рубежах нервной системы: палочки и колбочки в глазу, волосяные клетки в ушах, терморецепторы, ноцицепторы (нейроны, отвечающие болью на повреждение или удар), мышечные рецепторы и другие клетки, осуществляющие внутренний мониторинг, снабжающие данными нервную систему, включая вегетативную ее часть. Мозг превращает сигналы не в строки кода, а в последовательности нейронных импульсов, колебания электрического напряжения, передающиеся по нейронным сетям относительно медленно – в миллионы раз медленнее, чем битовые строки в компьютере. В 1943 году (за много лет до создания первого работающего цифрового компьютера) нейробиолог Уоррен Маккаллок и логик Уолтер Питтс [83] Уоррен Маккаллок (1898–1969) – американский нейропсихолог, нейрофизиолог, один из основателей кибернетики. Уолтер Питтс (1923–1969) – американский нейролингвист, логик и математик. Вместе они создали теоретическую базу развития нейротехнологий. предложили способ работы нейронных сетей. Похоже, когда серия импульсов от одного нейрона попадает в другой нейрон, результатом может быть возбуждение (да!) или торможение (нет!). Если бы принимающий нейрон обладал пороговым механизмом, который мог бы суммировать все ответы «да» и вычитать все ответы «нет», а затем формировать собственный сигнал, зависящий от полученного результата, он мог бы создавать собственную логическую функцию (она может выглядеть как «Сетевой шлюз И», или «Сетевой шлюз ИЛИ», или «Сетевой шлюз НЕТ» в простейших случаях). Если же пороговый механизм нейрона мог бы быть повышен или понижен в результате прошлого опыта передачи им импульсов, нейрон мог бы «запомнить» нечто, что изменило бы его локальное поведение. Маккаллок и Питтс доказали, что сеть подобных единиц-нейронов может быть создана и «обучена» выполнять любые логические операции путем задания функций на входе.