Часть 1

1. Гэйлорд

110 алмазов, «и ни одного маленького», 18 рубинов, 310 изумрудов, 21 сапфир, 1 опал, 200 колец из чистого золота, 30 цепочек из чистого золота, 83 золотых крестика, 5 золотых кадильниц, 197 золотых часов и 1 громадная золотая чаша для пунша – и все это именно в том месте, на которое указал шифр. Это содержимое пиратского клада, зарытого на глубине пяти футов в земле Южной Каролины, в тени сучковатого тюльпанного дерева. Но история не заканчивается находкой. Она заканчивается шифром.

Уильям Легран обнаружил его на старом пергаменте, выброшенном на берег после кораблекрушения. На протяжении нескольких месяцев он изучал шифр при свете камина, чтобы разгадать его, и теперь, заполучив клад, спокойно сложил пересчитанные алмазы в углу, подробно объясняя все молодому человеку, которого он нанял, чтобы выкопать клад.

Все гораздо проще, чем выглядит:

53##+305))6*;4826) 4#.) 4#); 806*;48+81 160))85;;]8*;: #*8+83

(88)5*+;46(;88*96*?;8)*#(;485);5*+2:*#(;4956*2(5*=4)81 18*;

4069285);)6+8)4##;1#9;48081;8:8#1;48+85;4)485+528806*81

(#9;48;(88;4(#?34;48)4#;161;:188;#?;

Посчитай, как часто появляются эти символы, а потом сравни их с самыми распространенными буквами в английском языке. Предположим, что самый часто встречающийся символ – это самая часто встречающаяся буква: 8 означает «Е». Самое распространенное слово в английском языке – это частица «the», значит, нужно искать повторяющуюся трехбуквенную последовательность, заканчивающуюся на 8. Последовательность 48 встречается семь раз: если она шифрует частицу «the», то мы знаем, что; обозначает «Т», а 4 обозначает «Н». От этих трех букв переходим к новым буквам.;(88 может быть только «tree», а значит, (означает «R». Каждый разгаданный символ помогает разгадать новые символы, и вскоре из общего «шума» вырисовываются указания, где зарыт клад.

Эдгар Алан По написал шестьдесят пять рассказов. Этот рассказ, «Золотой жук», единственный заканчивается лекцией по криптоанализу. И это любимый рассказ Клода Шеннона.


В этом месте заканчиваются границы Гэйлорда, штат Мичиган. Дороги становятся непролазными от грязи и переходят в картофельные поля. Центральная улица, Мейн-стрит, остается всего в нескольких кварталах позади. Впереди тянутся поля и загоны для откорма скота, мичиганские яблочные сады, участки леса из клена, бука, берез, стоит лесоперерабатывающая фабрика, которая производит доски и брус. Колючая проволока проходит вдоль дорог и между пастбищами, и Клод гуляет вдоль оград – особенно вдоль одного участка длиной в полтора километра.

К участку Клода подведено электричество. Он сделал это сам: подсоединил на обоих концах сухие электрические батарейки и вставил свободную проволоку во все промежутки, чтобы ток шел непрерывно. В качестве изоляции он использовал все, что было под рукой: кожаные ремни, горлышки от стеклянных бутылок, сердцевину кукурузного початка, кусочки автомобильной камеры. Панели с кнопками, установленные в двух местах – одна в доме Шеннона на улице Норт-Сентер, вторая в доме его друга в полукилометре, – превращали этот участок колючей проволоки в импровизированный частный телеграф. Даже несмотря на то, что проволока была изолирована, «телеграф» молчал месяцами, покрытый снегом и льдом в два пальца толщиной. Но когда ограда оттаивала и Клод чинил линию, электричество снова бежало от дома к дому, и друзья снова могли общаться со скоростью света, и, что лучше всего, с помощью шифра.

Эдгар Алан По написал шестьдесят пять рассказов. Этот рассказ, «Золотой жук», единственный заканчивается лекцией по криптоанализу. И это любимый рассказ Клода Шеннона.

В 1920-е годы, когда Клод был еще мальчиком, порядка трех миллионов фермеров переговаривались по таким вот сетям в тех местах, где телефонная компания посчитала для себя невыгодным тянуть линию. Это была американская народная сеть. Более совершенные, чем у Клода, системы позволяли передавать голос по заборной проволоке до ближайшего коммутационного щитка, который обычно располагался в магазинах или у кого-то на кухне. Но самый интересный участок ограды в Гэйлорде был тот, который передавал информацию Клода Шеннона.

И откуда только берутся такие мальчики?


Сообщая о свадьбе родителей Клода Шеннона, газета «Otsego County Time» дала сбивавшее с толку объявление: «Бракосочетание Шеннона и Вулф: свадьба состоялась в Лансинге в среду. Дата бракосочетания держалась в строжайшем секрете». Судя по газетной статье, Клод Шеннон-старший умудрился жениться в тайне от всех.

В тот вторник, 24 августа 1909 года, к концу третьего лета Шеннона в этом городе, на двери его мебельного магазинчика появилась табличка: «Если что-то понадобится, обращайтесь к Д. Ли Морфорду». В тот вечер Шеннон-старший уехал ночным поездом в Лансинг, к родителям своей невесты, Мэйбл Вулф. «То безразличие, которое мистер Шеннон проявил в ожидании поезда, запаздывавшего почти на час, говорило о том, что он абсолютно доволен тем, что никто и не догадывается о его отъезде», – сообщалось в газете. На следующий день, в шесть часов, он женился на Мэйбл. Церемония прошла скромно. На невесте было «свадебное платье из белой парчи с кружевом по кокетке и сетчатая вуаль с диадемой, отделанной мелким жемчугом». Похоже, жених утаил информацию о свадьбе, только чтобы свести число гостей к приемлемому количеству.

Несмотря на то что газета выразила удивление неожиданным отъездом Шеннона в Лансинг, оставшаяся часть статьи была сплошь искренними и добрыми пожеланиями от жителей маленького городка. «Мистер Шеннон, жених, за то время, что он проживает в нашем городе, обрел много добрых друзей по работе и просто так, – отмечалось в газете, – а мисс Вулф, невеста, за годы преподавания в местной средней школе успела полюбиться многим жителям. Мистер и миссис Шеннон, примите поздравления от нашей газеты Times и ваших многочисленных друзей».

Это ничем не примечательное свадебное объявление, размещенное на первой полосе газеты, ярко свидетельствует о масштабе городка Гэйлорд, штат Мичиган. Но в то же время Шенноны были теми людьми, дата свадьбы которых должна была быть известна всем. Клод-старший и Мэйбл были яркой полоской на ткани Гэйлорда. Они были общительными и активными прихожанами местной методистской церкви. В центре Гэйлорда стояли два известных сооружения, построенных Клодом-старшим: здание почты и салон для показа образцов мебели с масонской ложей, скрытой наверху.

Клод Элвуд Шеннон-старший родился в 1862 году в Оксфорде, штат Нью-Джерси. Он был коммивояжером и прибыл в Гэйлорд в самом начале нового века, положившись на удачу. Он сделал свою ставку – выкупил бизнес, связанный с мебелью и похоронными принадлежностями, полагая, что это прибыльное дело. «Это то, что должно быть в каждом доме. Самое лучшее. Новый стиль более привлекателен. Зайдите и взгляните на нашу новую линию мебели», – было написано в стандартном газетном объявлении, подписанном «К. Э. Шеннон, мебельщик». Во времена детства Клода-младшего Гэйлорд был городом с населением в 3000 человек, а Клод-старший был отцом города: членом школьного комитета, комитета по вопросам бедных, окружного комитета по организации ярмарок, владельцем похоронного бюро, членом масонской ложи и покровителем Ордена Восточной звезды – тот тип республиканца, для которого было придумано слово «непоколебимый».

Самым значительным временем его карьеры стали одиннадцать лет, которые он провел, работая судьей по делам о наследстве, завещаниях и опеке округа Отсего – именно тогда его стали называть «судья Шеннон». Он решал вопросы, связанные с земельными участками, разрешал некрупные финансовые споры, выполнял функции публичного нотариуса и считался местным политиком и видной фигурой. Его общественная работа, пусть и скромная и осуществлявшаяся в свободное время, была оценена по достоинству. В 1931 году в местной газете были опубликованы две колонки с кратким биографическим очерком в честь двадцатипятилетнего юбилея «прибытия» мистера Шеннона в город, где его описывали как «одного из наших самых патриотически настроенных граждан, движимых заботой об интересах общества…»: «За долгие годы он заработал себе репутацию успешного бизнесмена, во многом благодаря его великолепным исполнительским качествам и настойчивости в достижении целей». Клод-младший впоследствии найдет не так много слов, чтобы охарактеризовать своего отца: умный, сдержанный. «Иногда он помогал мне собирать мой детский конструктор, – вспоминал он, – но на самом деле отец не прививал мне особой любви к наукам». Клоду-старшему было уже шестьдесят девять лет, когда сын окончил среднюю школу. Клод был поздним ребенком.

Мэйбл Вулф стала второй женой Клода-старшего. Она вышла за него замуж в возрасте двадцати девяти лет, довольно поздно для женщины по меркам того времени. Она была на восемнадцать лет моложе своего супруга, родилась в Лансинге 14 сентября 1880 года и была представительницей первого поколения американцев. Ее отец эмигрировал из Германии, поступив на службу в армию Союза, прошел Гражданскую войну в США, будучи снайпером, и умер еще до того, как Мэйбл, его последний ребенок, появилась на свет. Ее овдовевшая мать с трудом растила шестерых детей одна в незнакомой стране. Лишь немногие женщины в аграрном штате Мичиган имели высшее образование; у Мэйбл Вулф оно было. Она приехала в Гэйлорд с «блестящими рекомендациями» своих профессоров и занялась тем, что считалось в то время обычной работой для образованной и независимой женщины: преподаванием.

Со временем Мэйбл возглавила Гэйлордскую среднюю школу, проработав на этом посту семь лет. Она была, по всеобщему признанию, активным и энергичным учителем и администратором. Она тренировала первую в школе женскую баскетбольную команду и находила деньги на форму и поездки. Но, несмотря на всю ее успешную работу, в 1932 году в газете было напечатано следующее:

«На собрании школьного комитета было решено не брать на работу учителем в ближайший учебный год замужних женщин в силу финансовых причин. Если муж в состоянии содержать семью, то было бы несправедливо лишать незамужних женщин возможности заработать. Миссис Мэйбл Шеннон, миссис Лайонс и миссис Мелвин Кук будут исключены из школьной системы в соответствии с этим правилом».

Но на тот момент Мэйбл уже было чем заняться помимо преподавания. Она была певицей и музыкантом местного значения, стала членом библиотечного комитета и общества «Пифийские сестры» и прослужила срок в качестве президента Гэйлордского научного клуба. В то свободное время, когда она не занималась делами Красного Креста или родительского комитета, она пела своим красивым контральто на городских мероприятиях и проводила музыкальные вечера в гостиной дома Шеннонов. В 1905 году она получила главную роль королевы Елизаветы в оперетте «Две королевы», поставленной в местном оперном театре.

Расположенный в центре северной части мичиганского центрального плато, Гэйлорд получил свое название в честь работника мичиганской центральной железной дороги, которая связывала множество подобных отдаленных городков со стремительно растущим пересадочным центром в Чикаго. Судьба Гэйлорда определялась его топографией и климатом, идеальным для здешних миллионов гектаров леса.

Леса обеспечивали развитие лесообрабатывающей промышленности. И первые поселенцы готовы были сражаться с климатом в обмен на щедрые запасы белой канадской сосны и твердой древесины. Но климат был суров, с температурами ниже нуля и бескрайними снежными озерами. Местные историки, ведущие хронологию тех мест начиная с 1856 года, сделали вывод, возможно, чтобы потрафить самим себе, что суровый климат наложил отпечаток на характер и душевные качества местных жителей. «Тот факт, что первые поселенцы Северного Мичигана сталкивались с гораздо более серьезными трудностями, обеспечивая себя жилищем и всем необходимым, развило в них ту степень агрессивной энергии, что стала местной отличительной чертой… сформировав великолепный тип настоящего мужчины и настоящей женщины – самодостаточных, сильных, целеустремленных, предприимчивых и добродетельных».

К тому времени, когда Клод-старший и Мэйбл стали родителями – их дочь Кэтрин родилась в 1910 году, а малыш Клод-младший в 1916 году, – первые поселенцы давно покинули эти места. Границы города и местные отрасли производства были определены: Гэйлорд славился своим сельским хозяйством и лесозаготовками, а также легкой промышленностью. По мере расширения сети железных дорог Гэйлорд оказался на пересечении ключевых линий. Он стал главным городом округа. На Мейн-стрит начали открываться банки и компании, а население города росло и селилось вокруг них. И все же Гэйлорд оставался скорее деревней, чем городом, отличаясь своим подходом к решению дел: десять бочек, лесовозные сани, мощные колеса для транспортировки древесины.

Биографии гениев часто начинаются с историй о слишком требовательных родителях. Можно вспомнить отца Бетховена, пытавшегося сделать из сына чудо-ребенка. Или отца Джона Стюарта Милля, заставлявшего своего сына учить греческий уже с трех лет. Или отца Норберта Винера…

Гэйлорд был местом, где буквально каждое событие становилось темой для обсуждения. Вот некоторые заголовки и выдержки из окружной газеты: «Девушка из Висконсина убила волка шваброй», «Женщина, курившая сигарету на Мидвей, привлекла внимание, и далеко не всем понравилось это зрелище», «Дровосек умер от апоплексического удара», «Верн Мэтте потерял палец», «Собираем всех желающих обсудить свойства артишока». А как-то в сентябре в газете напечатали поэму длиной в целую заметку, посвященную наступлению дивной осенней поры: озёра днем, как голубые зеркала, и «блики серебра» ночью, а начищенная до блеска луна такая яркая, что может осветить печатную страницу.

Клоду было три года, когда открылась местная закусочная под названием «Шугар Боул» – еще один заголовок местной газеты. Вот что сообщалось в статье: «Первая фирма на Мейн-стрит, которая установила наружную светящуюся вывеску. В те дни Мейн-стрит была такой темной, что однажды группа “Вилладж Бэнд” дала концерт после наступления темноты, играя под этой вывеской».


Биографии гениев часто начинаются с историй о слишком требовательных родителях. Можно вспомнить отца Бетховена, пытавшегося сделать из сына чудо-ребенка. Или отца Джона Стюарта Милля, заставлявшего своего сына учить греческий уже с трех лет. Или отца Норберта Винера, заявившего на весь мир, что, имея достаточно времени и придерживаясь строгой дисциплины, он может сделать гения даже из метлы. «Норберт всегда чувствовал себя так, словно он и есть эта метла», – отмечал впоследствии его современник.

В сравнении с этим детство Шеннона было самым обыкновенным. Не было никаких упоминаний о том, что в детские годы Клод подвергался излишнему давлению со стороны родителей. И если он и демонстрировал какие-то признаки раннего развития, то не столь заметные, чтобы о них писать или упоминать в местной прессе. На самом деле гордостью семьи была его старшая сестра: она с отличием окончила школу, в совершенстве овладела игрой на фортепьяно и забрасывала своего брата математическими задачками, которые придумывала сама. Она также считалась «одной из самых популярных девушек Гэйлорда». «Она была образцовой ученицей, и я за ней не поспевал», – признавался Шеннон. Годы спустя он высказал предположение, что, возможно, некоторая детская ревность спровоцировала его изначальный интерес к математике: заметная увлеченность его старшей сестры цифрами вдохновила и его.

В ранние школьные годы Клод тоже добивался успехов. В 1923 году в возрасте семи лет он выиграл конкурс по сочинению для третьеклассников в честь Дня благодарения. Его сочинение называлось «Бедный мальчик»:

«Жил-был бедный мальчик, который думал, что у него никогда не будет ужина в День благодарения, потому что он думал, что все его друзья забыли о нем.

Но даже если они и забыли о нем, один человек не забыл, потому что он решил сделать сюрприз для маленького мальчика ранним утром в День благодарения.

Итак, рано утром, когда он проснулся в День благодарения, он обнаружил у двери корзину с разными вкусностями. Там было так много разной вкусной еды, и он так радовался весь день и никогда не забывал этого доброго человека».

Клод играл на альтгорне и участвовал в школьных музыкальных спектаклях. Пятьдесят девять лет спустя он все еще помнил имена своих одноклассников. Вот что он написал учителю, который у него был в четвертом классе:

«Спустя полвека в памяти всплывают некоторые имена: Кенни Сиссон, Джимми Нельсон, Ричард Корк, Лайл Титер (который покончил собой), Сэм Куа, Рей Стоддард, Мэри Глазго, Джон Криске, Уиллард Томас (толстячок), Хелен Роджерс (толстушка), Кэтлин Аллен (умная девочка), Хелен Маккиннон (красивая девочка), Мэри Фитцпатрик и, конечно, Родни Хатчинс».

Он держал в руках копию черно-белого снимка четвертого класса 1924-25 гг., столь уменьшенную при копировании, что понадобилась лупа, чтобы рассмотреть лица детей и его собственное лицо восьмилетнего мальчика. Худой и застенчивый, даже в те годы; внимательный взгляд. Он также вспомнил, конечно же, из собственного опыта, что «мальчики в тех классах обычно влюблялись наивной подростковой любовью в своих симпатичных учительниц».

Вспоминая о своих годах учебы теперь уже с позиций умудренного опытом человека, Шеннон отмечал, что его интерес к математике, помимо детского соперничества, объяснялся очень просто: она легко давалась ему. «Я думаю, что человека обычно привлекает то занятие, с которым он легко справляется», – признавался Шеннон. В старших классах Клод проучился три года; он окончил школу на год раньше всех остальных детей на снимке. Но при этом он не был лучшим учеником в классе. Когда в 1932 году в местной газете назвали трех учеников – круглых отличников из его школы, Шеннона среди них не было.

Он обожал науку и не любил факты. Или, точнее, не любил те факты, которые он не мог подвести под общее правило и обобщить их. Так, например, он с трудом выносил химию. «[Она] всегда казалась мне немного скучной, – писал он своему учителю годы спустя, – слишком много изолированных фактов и слишком мало общих принципов, на мой вкус».


Его ранние таланты проявлялись и в области механики, и в точных науках. Клод мог часами конструировать руль модели самолета, или пропеллерный вал, или игрушечную лодку. Все сломанные в Гэйлорде радиоприемники, похоже, проходили через его руки. 17 апреля 1930 года тринадцатилетний Клод участвовал в слете бойскаутов и занял «первое место в конкурсе на подачу сигналов». Целью конкурса было передать сообщение по принципу азбуки Морзе ярким сигнальным флагом (красный цвет лучше всего заметен на фоне неба) на длинном шесте из орешника. И ни один скаут в округе не «говорил» так быстро и точно, как Клод.

Посредственным сигнальщикам требовались паузы, чтобы подумать. Самые лучшие, и среди них Клод, действовали, как автоматы. Движение флагом вправо означало точку, влево – тире. Аналогично принципу действия телеграфа, точки и тире создавали «разрывы» в воображаемом электрическом токе и складывались в слова. Шеннон был человеком-телеграфом.

Аналогично принципу действия телеграфа, точки и тире создавали «разрывы» в воображаемом электрическом токе и складывались в слова. Шеннон был человеком-телеграфом.

В их семье эти таланты передавались по наследству – ну, может быть, через поколение. Похоже, Клод пошел в своего деда, Дэвида Шеннона-младшего, который мог похвастаться личным патентом под номером 407,130 на ряд усовершенствований для стиральной машины, в том числе поршня и клапанов для сброса «грязи, осадка и мусора». Дэвид Шеннон умер в 1910 году, за шесть лет до рождения своего внука. Но для Клода-младшего, с его тягой к механике, наличие в семье сертифицированного изобретателя было предметом особой гордости.

И внук унаследовал дедовскую страсть мастерить. «Еще мальчиком я сконструировал много вещей с механической начинкой, – вспоминал он. – Конструкторы и электрическое оборудование, радиоприемники и все в таком роде. Я помню, что у меня была радиоуправляемая лодка». Соседка Клода Ширли Хатчинс Джидден в интервью «Отсего Херальд Таймс» высказала мнение, что Шеннон и ее брат, Родни Хатчинс, были двумя конспираторами. «Они с моим братом всегда были чем-то заняты – все их проекты были безопасными, но очень изобретательными». В другом интервью она сообщила: «Клод был мозгом, а Родни – зачинщиком». Один их эксперимент был особенным: самодельное подъемное устройство, которое двое мальчиков собрали в сарае Хатчинсов. Ширли была «подопытным кроликом», первой, кто прокатился на подъемнике. И это, несомненно, красноречиво говорит о качестве работы мальчиков (или об удаче женщины), раз она вспомнила об этой истории даже семь десятилетий спустя. Это было одним из их многочисленных хитроумных изобретений, включая вагонетку во дворе Хатчинсов и личный проволочный телеграф. «Они постоянно что-то замышляли», – вспоминала Джидден.


Совсем не удивительно, что Клод боготворил Томаса Эдисона. И все же сходство между ним и Эдисоном было не просто случайностью: у них был общий предок – Джон Огден, пуританин каменотес, который покинул родной Ланкашир (Англия) и пересек Атлантику, чтобы строить зерновые мельницы и плотины. Вместе со своим братом Огден воздвиг первую постоянную церковь на Манхэттене, в трех километрах от того места, где три века спустя его потомок Клод Шеннон заложит основы века информации.

Постройка сооружения была завершена к весне 1644 года – готическая церковь с двумя остроконечными башнями на южной оконечности острова, укрепленная стеной голландской крепости. Деревянная черепица на крыше означала, что время и дожди превратят ее в подобие дорогой синевато-серой шиферной плитки. Говорят, что Огден, который продумал все детали постройки, от фундамента до розы ветров, был сухопарым мужчиной с орлиным носом и упрямым, как кремень. Он был одним из строителей «нового мира».

«Большинство из нас, – замечал Клод, – менее требовательны, чем можно предположить, в выборе своих идолов: из несметной армии героев мы выбираем тех, кто уже напоминает нам нас самих». Возможно, именно так и случилось с Клодом и его дальним родственником Эдисоном – пусть даже Шеннон обнаружил эту связь спустя годы после отъезда из Мичигана. Счастливчики те, кто знает, что их идол принадлежит их собственной семье, а Клод был именно таким счастливчиком.

2. Энн-Арбор

«Отлично» по математике, естествознанию и латыни, «хорошо» по остальным предметам: шестнадцатилетний выпускник средней школы отправил свой аттестат в Мичиганский университет, заполнив также трехстраничную форму заявления, в которой по ходу исправлял орфографические ошибки.

Зарабатывали ли вы деньги в процессе обучения в средней школе?

Да.

Каким образом?

Разнося газеты и доставляя телеграммы.

В тот год, когда он подал документы в Мичиганский университет, сестра Клода окончила его. Юношу приняли. Город Энн-Арбор казался ему в те годы центром притяжения всего рода людского.


Энн-Арбор расположен в трехстах километрах к юго-востоку от Гэйлорда. Город с крутыми холмами и долинами, расположенными на глинистых берегах мелководной и неспешно текущей реки Гурон. Река определила судьбу Энн-Арбора, превратив его в фабричный город: берега реки буквально испещрены лесопилками и мукомольнями, которые формируют экономику края. Поток эмигрантов хлынул сюда в основном из Германии, но также из Греции, Италии, России и Польши. Этнические связи становились глубже, а церкви усиливали свое влияние за счет новых прихожан. К началу двадцатого века половина населения Энн-Арбора была либо иностранцами, либо рожденными в семьях иммигрантов.

И все равно время для Шеннона было удачным. Окажись он там на десять или двадцать лет раньше, он не извлек бы той выгоды, которую получил благодаря трансформации и реорганизации университетской инженерной программы.

Эти люди подпитывали город неуемным оптимизмом. На пороге нового столетия, которое принесет испытания Великой депрессии и двух мировых войн, в газете «Энн-Арбор Аргус Демократ» в 1901 году вышла статья, в которой смело заявлялось о том, что «наступающий век, без всяких сомнений, должен стать самым богатым и самым лучшим в истории человечества». После случившегося в октябре 1929 года краха фондовой биржи газета «Энн-Арбор Дэйли Ньюс» публиковала данные о краткосрочном росте биржевого курса, вместо того чтобы сообщать об оглушительных падениях. Даже в декабре 1929 года – после того, как разом испарилось состояние размером в более чем 30 миллиардов долларов, банки требовали возврата займов, а промышленное производство остановилось – мэр Энн-Арбора, Эдвард Стэблер, оставался неизменно жизнерадостным, уверяя местных жителей, что экономика восстановится и город переживет бурю.

На президентских выборах 1932 года Энн-Арбор проигнорировал весь штат Мичиган. Франклин Рузвельт победил с подавляющим большинством голосов в Мичигане и еще в сорока одном американском штате. Но Энн-Арбор оставался непоколебимо верным Герберту Гуверу. Передовицы «Дэйли Ньюс» обещали скорое восстановление экономики и убеждали избирателей не возлагать вину за экономические проблемы на президента Гувера. Его коллеги – республиканцы не покидали местные конторы в Энн-Арборе – одном из немногих мест, где последователи президента принесли больше пользы, чем вреда.

Мичиганский университет также впитал спокойную уверенность города. «Я ни капли не унываю, – заявил президент университета А. Г. Рутвен в 1931 году. – Должен признать, что сокращение наших финансовых ресурсов позволило мне внести некоторые организационные изменения, которые, на мой взгляд, принесут в будущем пользу». Но к тому времени, когда Клод Шеннон прибыл в университет осенью 1932 года, этот неуклонный позитивный настрой иссяк. Финансовый крах заставил Мичиганский университет – крупнейшего работодателя Энн-Арбора и его экономический двигатель – сократить число студентов, остановить строительство новых корпусов и урезать зарплаты на 10 процентов.


И все равно время для Шеннона было удачным. Окажись он там на десять или двадцать лет раньше, он не извлек бы той выгоды, которую получил благодаря трансформации и реорганизации университетской инженерной программы, происходившему в самом начале двадцатого столетия.

Под руководством декана Мортимера Кули, необычайно предприимчивого университетского администратора, в колледже инженерного дела «численность учащихся… выросла с 30 человек до 2000 и выше. Если раньше на факультете три преподавателя читали несколько курсов, то теперь здесь работало свыше 160 профессоров и преподавателей, ведущих сотни курсов. А временное помещение площадью 1720 квадратных футов заменили отлично оборудованные корпуса общей площадью более 500 000 квадратных футов». Количество студентов, обучавшихся инженерному делу, превышало даже число студентов на медицинском и юридическом факультетах. Когда их численность уже грозила превысить численность студентов самой крупной университетской школы, колледжа литературы, декан Кули заметно обрадовался и со своей характерной усмешкой воскликнул (обращаясь к профессору Харви Голдингу): «Ей-богу, Голдинг, мы их обойдем!» Современный, повидавший мир и политически подкованный, Кули впервые попал в Мичиганский университет, будучи действующим офицером морского флота. Он был назначен профессором, ведущим курс морской инженерии и крупного судостроительства. Спустя четыре года командование флота разрешило ему выйти в отставку, а руководство университета предложило подходящую профессорскую должность.

В 1895 году тогдашнему декану школы инженерного дела, Чарльзу Грину, поставили задачу подготовить план нового корпуса с учетом роста численности студентов школы. Просьба Грина выделить 50 000 долларов на постройку маленького U-образного здания была выполнена. Он умер, так и не успев довести до конца строительство, а на его место заступил декан Кули. Когда его попросили оценить планы и финансовые потребности, заявленные его предшественником, Кули заявил: «Джентльмены, если бы вы только могли увидеть другие колледжи инженерного дела, с которыми мы вынуждены конкурировать, вы бы, ни на секунду не задумываясь, выделили нам четверть миллиона долларов». Было что-то в сдержанной уверенности Кули, что повлияло на настрой совета директоров, и его просьба была тут же выполнена.

Открывшаяся в университете в 1913 году публичная выставка продемонстрировала все выгоды такого проекта, превратив учебное заведение в некое подобие всемирной выставки-ярмарки. В те дни десять тысяч человек пришли, чтобы своими глазами увидеть новые здания и познакомиться с последними чудесами технологии. Инженеры-электромеханики отправляли сообщения с помощью примитивной беспроводной системы. Инженеры-механики «удивляли своих гостей, распиливая дерево кусочком бумаги, вращавшимся со скоростью 20 000 оборотов в минуту, замораживая цветы в сжиженном воздухе и демонстрируя бутылку, установленную на двух узких проволоках, из которой постоянным потоком текла вода – тайна, понятная лишь немногим». Завершали демонстрацию две полноценные торпеды, две большие пушки и «электрическая железная дорога с системой блокировки». «Для среднестатистического студента, как и для обычного посетителя выставки, инженерный уголок кампуса приготовил тайны не менее увлекательные, чем самые запутанные секреты уголка медицинской школы», – отметил один журналист.

Проект Кули по расширению инженерного колледжа изменил и всю университетскую образовательную программу в целом. За восемь лет до рождения Шеннона в колледже появились курсы по теории беспроводного телеграфа и телефонии, с учетом растущей коммерческой потребности в инженерах, владеющих знаниями беспроводной передачи данных. Возрастающий интерес к инженерии как предмету начал привлекать внимание деканов других факультетов университета, и тогда границы научных дисциплин стали размытыми. К тому времени, когда Шеннон начал учиться, выбрав одновременно две специальности – математику и инженерное дело, – две эти учебные программы в основном слились в одну.

Это привлекало Шеннона, который признавался позднее, что выбор им двух направлений не был продиктован желанием сделать успешную карьеру. Это была просто юношеская неуверенность. «На самом деле я не понимал, что мне нравится больше», – вспоминал он. Получить два диплома вместо одного не было для него особо обременительно: «Это было довольно просто, потому что большая часть учебной программы совпадала. Думаю, что для получения ученой степени в той и другой области нужно было пройти два дополнительных курса и какую-то летнюю школу», – говорил Шеннон. Обучение в университете развило в нем вкус к инженерии связи, которая, как оказалось, была ему «особенно по нраву» за то, что сочетала в себе теорию и практику – это была «самая математическая… из всех инженерных наук».

И хотя получение двух специальностей сразу было довольно распространенным явлением, свойственная Шеннону нерешительность, которую он так и не перерос, станет ключевой в его последующей работе. Тот, кто собирался строить здания, наверно, был бы рад получить одну специальность в области инженерного дела. Тот, кого больше привлекала теория, мог довольствоваться изучением одной лишь математики. Шеннон, имевший склонность к математике и к механике, не мог принять решения, но в результате получил образование в двух областях знаний. И это в итоге определит его дальнейший успех.


Он стал членом радиоклуба, математического клуба и даже присоединился к местной команде по спортивной гимнастике. В то время он был лидером в двух направлениях. Первое – это его работа секретарем математического клуба. «Характерной особенностью всех собраний клуба, – отмечалось в одном журнале, – был список математических задач, прикрепленный к доске, который обсуждался в неформальной беседе по окончании основной программы. Демонстрация математических инструментов, которыми оперировала кафедра, представляла собой отдельную интересную программу». Второй момент – это та новость, которую газета его родного города посчитала достаточно важной, чтобы разместить у себя: «Клоду Шеннону присвоен чин сержанта в тренировочном лагере для резервистов Мичиганского университета».

В инженерных корпусах, где Клод проводил основное время, его однокурсники испытывали силу ударопрочного ветрового стекла, работали над тем, как приглушить звук двигателей молочных сепараторов, спускали на воду в условиях учебной аудитории модели боевых кораблей. Но реальная жизнь кампуса происходила вне стен учебных классов.

Обучение в университете развило в нем вкус к инженерии связи, которая, как оказалось, была ему «особенно по нраву» за то, что сочетала в себе теорию и практику – это была «самая математическая… из всех инженерных наук».

Весной 1934 года, на втором году учебы Клода, один на удивление необщительный редактор местной студенческой газеты заполучил чей-то альманах комедийных историй и превратил его в необычное описание студенческой жизни, о которой рассказывает пациент, сбежавший из психиатрической лечебницы, убежденный в том, что он антрополог:


Завтрак в столовой: Истории о вечеринках прошедших выходных приобретают фундаментальную похожесть… «Мы ходили _____________(в данс-холл, ночной клуб, на квартиру или в братство) и выпили _________ виски с содовой, _______ пива и ________ рюмок ________.

После вечеринки __________ почувствовал себя плохо, и ___________ пришлось тащить его всю дорогу от ___________ до __________».


Кто-то проливает стакан апельсинового сока студентке на колени, и все смеются минут пять, пока не забудут, о чем смеялись, и потом снова замолкают. «Сейчас очень тихо… Посмеявшись, все словно обессилели». Завтрак в одиннадцать часов заставляет всех разойтись, и они проводят остаток утра в шумном веселье.

О заметных личностях кампуса обычно рассказывалось в виде серии легких шутливых историй, но весной 1934 года в повествовании появился ядовитый оттенок. Например, «звезда трека», которая каждую ночь «откручивает свои ноги (они как-то хитро приделаны к его телу) и ставит их в шкаф из стекла и золота, чтобы все любовались». Студент-политик, «шествующий по Стейт-стрит в окружении семи своих холуев, хорошо защищенный от любых нападок или хулы». Редактор газеты, «с тоской бьющий по клавишам печатной машинки в своем тесном кабинетике, пытаясь замаскировать тот факт, что ему нечего маскировать».

Какой бы ни была истинная причина,

Клод проводил все последующие учебные каникулы в доме у своего дяди.

С матерью они почти не общались до конца его жизни.

Клод же, в отличие от всех этих звезд, был незаметным студентом. Но с редактором его связывало нечто общее: скрытое в глубине души подозрение, что они окружены ожившими машинами, со съемными частями и прочим, с их приземленными и забавными движениями. Надо быть циником или инженером, чтобы найти В ЭТОМ «повод для смеха». Позднее подруга Клода вспоминала его смех: «Он смеялся короткими взрывами, как будто кашлял. Складывалось ощущение, словно он не знал, как веселиться». Это было его собственное забавное движение диафрагмой и горлом.

Весной на втором году обучения Шеннона в университете его отец умер от инсульта в возрасте семидесяти одного года. На протяжении пятнадцати месяцев Клод-старший сражался с болезнями и не покидал дома, но возраст нагнал его. В те дни в знак траура Гэйлорд закрыл все свои заведения. Церемония прощания прошла в доме Шеннонов в два часа дня во вторник. Несущие гроб товарищи Клода-старшего по работе были уважаемыми в городе людьми. В среду Клод уже вернулся в университет.

Вскоре после смерти отца отношения Клода и его матери как-то разладились. Его сестра выросла и покинула дом, отец лежал в земле, а Клод с Мэйбл впервые оказались наедине друг с другом. Закончилось все плачевно. Как бы абсурдно это ни звучало, но разлад спровоцировала тарелка с печеньем: Мэйбл припрятала хорошее печенье для гостей, а сыну оставила подгоревшее. Какой бы ни была истинная причина, Клод проводил все последующие учебные каникулы в доме у своего дяди. С матерью они почти не общались до конца его жизни.


За годы учебы он достаточно себя зарекомендовал, чтобы на старших курсах быть принятым в члены студенческого братства «Фи-Каппа-Фи» и «Сигма-Кси». Весной 1934 года в возрасте семнадцати лет Клод Шеннон отличился первой публикацией, размещенной на с. 191 «Американского математического ежемесячника». Он нашел решение математической задачи, которая попала в раздел «Задачи и решения». Редакторы данного раздела приветствовали задачи, которые считали новыми «и инструменты для решения которых не превышали уровень сложности для студента-второкурсника математического колледжа». Задача, которую Шеннон решил, появилась в журнале накануне осенью:

Е58 [1933, 491] Предложено Р. М. Саттоном, Хаверфорд колледж.

В следующем примере с многозначными числами каждая цифра заменена кодовой буквой. При этом дано, что Y не равен нулю, и нужно решить задачу и доказать, что это единственное решение.


Проведя трудоемкую работу, Шеннон получил именно тот результат, который и был представлен в конце журнала. В его шестишаговом решении этой задачи не было ничего из ряда вон выходящего, если не считать того факта, что решение существовало в принципе. Можно сказать, что его детское увлечение разгадыванием шифров начало приносить ему дивиденды во взрослом возрасте.

Можно сказать, что его детское увлечение разгадыванием шифров начало приносить ему дивиденды во взрослом возрасте.

Вдохновленный, вероятно, своим первым успехом, Шеннон снова прислал решение очередной задачи, и в очередной раз его опубликовали в ежемесячнике в январе 1935 года, в виде ответа на следующую задачу:

Е100 [1934, 390]. Предложено Г. Р. Ливингстоном, Государственный педагогический колледж, Сан-Диего, Калифорния.

Дано два концентрических круга, проведите параллельные хорды во внешнем круге, чтобы они касались внутреннего круга, пользуясь только циркулем и определив концы хорд и точки их соприкосновения с внутренним кругом».

Какими бы скромными ни казались эти ранние достижения, они дают нам некоторое представление о процессе образования Клода Шеннона и по ним мы можем сделать вывод, что, будучи студентом, он понимал всю важность появления на профессиональном публичном форуме – это заставит обратить на него внимание математиков его возраста, а также коллег постарше. Тот факт, что он читал такой журнал, уже свидетельствует о его более чем нерядовом интересе к академическим наукам, а решения предложенных задач выдают незаурядный талант. Но помимо всего прочего первые его публикации также выявили растущие амбиции Клода: во время учебы он находил время изучать эти проблемы, искать решения и готовить для публикации. Это говорит о том, что он уже тогда видел для себя какое-то иное занятие, чем семейный мебельный бизнес.

Иное занятие начнется, причем на полном серьезе, с отпечатанной на машинке открытки, прикрепленной к доске объявлений на инженерном факультете. В ней было приглашение отправиться на восток и помочь с созданием механического мозга. Шеннон заметил это объявление весной 1936 года, в те дни, когда раздумывал над тем, что будет после того, как он завершит свое обучение в университете. Новая работа – студент магистратуры и ассистент по работе над дифференциальным анализатором в Массачусетском технологическом институте – идеально подходила молодому человеку, который находил одинаковое удовольствие в формулах и конструировании, в обдумывании и созидании. «Я много трудился, чтобы получить эту работу, и мне это удалось. То был один из самых счастливых моментов в моей жизни», – вспоминал Шеннон позднее. Возможно, удача и сыграла свою роль, но решение принять вчерашнего студента также продемонстрировало проницательность человека, который определит всю последующую жизнь Шеннона и направление американской науки в целом – этим человеком был Вэнивар Буш.

3. Мозг размером с комнату

Если бы вам понадобилось определить истоки происхождения современных компьютерных систем, то следовало бы начать свои поиски именно отсюда: 1912 год, Уолнат-хилл, к северо-западу от Бостона, где нарядно одетый газонокосильщик с трудом поднимается вверх по склону лужайки, двигаясь за своей машинкой. Он остановился на минуту, чтобы попозировать для зернистого снимка, положив руки на руль, повернувшись и обратив взор на свои труды. Трава на снимке белого цвета, а его костюм-двойка и машинка – черного. Вы, конечно, мгновенно догадаетесь, что цель этой работы явно не забота о красоте газона: высокая трава не тронута, а на том месте в косилке, где должны быть ножи, находится пустая коробка, подвешенная между двух велосипедных колес.

Это было первое неудачное изобретение студента старшего курса, и, хотя аппарат перемещался так, как нужно, он успел надоесть всем, кроме его двадцатидвухлетнего создателя. Внутри коробки висел маятник и диск, приводимый в движение черным велосипедным колесом. На диске располагались два ролика: один измерял вертикальное расстояние и двигал ручкой, другой измерял горизонтальное расстояние и подсовывал вниз накрученную на валик бумагу. Это была геодезическая машина, прибор, созданный для того, чтобы оставить без работы землемерные команды. Пользуясь старыми методами – в основном телескопами и тригонометрией, – три человека могли пройти четыре с половиной километра в день, и в конце дня у них были таблицы с данными, с помощью которых они готовили чертеж поперечного разреза пройденного ими участка земли. Студент-старшекурсник утверждал, что он, работая в одиночку, сможет увеличить производительность землемеров почти в три раза – и сделал это, перейдя сразу же к чертежу. Внутри этого самодельного «измерителя рельефа» был барабан, так точно воспроизводящий грунт в краске, что «если бы эта машина прошлась по крышке люка, то начертила бы каждую маленькую выпуклость на ее поверхности».

За свое изобретение его создатель получил патент и одновременно степень бакалавра и магистра – и на этом все. Он безуспешно пытался продать хоть один экземпляр машины или даже лицензию на патент, но его официальные письма оставались без ответа, а личные встречи длились не дольше нескольких минут. И даже если, предположим, в момент его какой-то невероятной прозорливости он бы сказал: «Послушайте, через двадцать лет начинка этой газонокосилки станет частью самой мощной думающей машины, когда-либо созданной человеком», это бы прозвучало как тарабарщина. И, тем не менее, это было правдой.

Человек в черном костюме – это Вэнивар Буш. На этом снимке он еще молод. Задиристый и постоянно куда-то спешащий, этот внук и правнук капитанов китобойных судов был так обременен своим сложно произносимым именем, что просил называть его «Ван» или даже «Джон». И хоть он, возможно, даже не мог вообразить себе подобного, этот двадцатидвухлетний изобретатель стал самым влиятельным ученым Америки.

Он возглавил работу над созданием «мозга» размером с комнату. Он консультировал президентов. Ему пришлось координировать действия ученых страны во время Второй мировой войны, причем делал он это с той же бесцеремонностью, с которой когда-то задумал оставить без работы две трети сотрудников землеустроительных служб. Журнал Collier’s называл его «человеком, который способен выиграть или проиграть войну», a Time – «генералом физики».

И не последним в списке его достижений можно назвать следующее: он был первым, кто оценил потенциал Клода Шеннона.


«Предположим, – сказал Вэнивар Буш (теперь он уже был на двадцать лет старше, доктор технических наук и вице-президент МТИ), – яблоко падает с дерева». И хорошо, что он начал с примера из школьной программы по физике. Если говорить с точки зрения математических знаний, Буш был человеком средних способностей, «четвертого или пятого разряда», по его собственному признанию. Но у него от природы были золотые руки. Он был – как и Клод Шеннон, его самый великий студент – изобретателем-самоучкой с самых ранних лет. Большую часть своей взрослой жизни он посвятил созданию въедливых, неутомимых математических мозгов из дерева и металла, мозгов, которые в определенном смысле значительно превзошли его собственные. Вот на этом фоне, в конечном счете, и состоялся первый прорыв Шеннона.

«На первый взгляд, – продолжал Вэнивар Буш, – ускорение этого яблока постоянно». Можно начертить его падение на доске за несколько секунд. «Но предположим, что мы хотим учесть сопротивление воздуха при его падении. Это лишь добавляет нашему уравнению еще одну величину, при этом его решение перестает быть стандартным. И все же мы можем легко сделать это с помощью машины. Для этого нам нужно просто соединить элементы, электрические или механические устройства, которые представляют величины данного уравнения, и понаблюдать за тем, как машина решает его».

Почему для решения задачи с яблоком, падающим в физическом вакууме, нужна лишь бумага и карандаш, а в случае с яблоком, пролетевшим по воздуху в реальном мире, требуются решения, выполненные специальными устройствами? Оба падения, как отметил Буш, могут быть отражены в дифференциальных уравнениях – уравнениях на уровне математического анализа, которые означают постоянное изменение. Поэтому для начала представьте яблоко, падающее на голову, скажем, Исаака Ньютона. (И это не совпадение, что человек, сформулировавший закон всемирного тяготения, также изобрел математический анализ: без формул, учитывающих изменение во времени, не имеет смысла закон тяготения.) В вакууме яблоко падает на 9,8 метра в секунду быстрее с каждой секундой, пока не оглушит Ньютона.

Как далеко действует сила магнита? Насколько сильно массивное космическое тело искривляет пространство и время? Чтобы ответить на любой из этих вопросов, требуется решение дифференциального уравнения.

А теперь сбросьте яблоко на голову Ньютона на открытом воздухе. Сила тяготения, конечно, не изменится. Но чем быстрее падает яблоко, тем сильнее сопротивление воздуха. Теперь ускорение яблока формируется одновременно разгоняющей его гравитацией и замедляющим его сопротивлением воздуха, что, в свою очередь, зависит от скорости яблока в каждый момент, которая изменяется с каждой долей секунды. Именно это и есть та задача, которая требует неординарного мышления.

Как быстро может расти популяция животных? Сколько времени займет распад кучи радиоактивного урана? Как далеко действует сила магнита? Насколько сильно массивное космическое тело искривляет пространство и время? Чтобы ответить на любой из этих вопросов, требуется решить дифференциальное уравнение.

Или вот еще вопрос, представляющий особый интерес для Буша и его коллег электроинженеров: какой должна быть максимально допустимая нагрузка на национальную электросеть? Учитывая те средства и усилия, которые были вложены для осуществления электрификации Америки, это был вопрос на много миллионов долларов. В 1920-е годы, рассуждал один из студентов Буша, передача электроэнергии из одного штата в другой была «чем-то вроде буксировки одной машины другой с помощью длинного резинового троса, натянутого до предела». В этих условиях любой инцидент, например короткое замыкание или неожиданная нагрузка на сеть, «порвала бы буксирующий трос». К 1926 году инженеры обнаружили формулы, которые могли предсказать этот момент надрыва. Подвох заключался в том, что решение этих уравнений предполагало долгую и кропотливую работу, не исключавшую ошибок. Выполнение вычислений вручную, составление вручную итоговых графиков, определение участка, отмеченного на графике, с помощью математического прибора, планиметра, а потом ввод значений в последующие формулы – все это означало, что свет будет мигать, а потом отключится задолго до того, как работа будет выполнена.

Оказалось, что большинство дифференциальных уравнений полезного типа – яблоко, падающее в реальном мире, а не падающее яблоко, изображенное на доске, – представляли собой одинаково неразрешимую проблему. Эти задачи нельзя было решить с помощью формул или простого ввода данных, а лишь методом проб и ошибок или надеясь на интуицию или удачу. Чтобы решить их надежным способом – воспользоваться силой математического анализа для осуществления конкретных задач промышленности, таких как проблемы в передаче электроэнергии или в телефонных сетях, или вопросов современной физики, связанных с космическими лучами и элементарными частицами, – требовался интеллект иного порядка.


К тому времени, когда Буш и его студенты приступили к работе, ученые охотились за таким мозгом уже на протяжении двух поколений. Задолго до того, как понадобилось стабилизировать электрические сети, существовала гораздо более давняя проблема: предсказание морских приливов. Морякам знание времени прилива подсказывало, когда заходить в бухту, где рыбачить и даже когда готовить наступление. Если рыбаки на маленьких рыбачьих лодках могли полагаться на свои догадки и память, то железным, изрыгавшим пар кораблям девятнадцатого века требовалось что-то более точное. А какой точности можно добиться при простом наблюдении за отметками уровня прилива в ожидании нужного уровня? Простая модель безвоздушного мира Ньютона – Луна и Солнце каждый день в строго определенное время создают приливо-отливное течение – превращается в хаос, когда сталкивается с реалиями живого мира: особенностями береговой линии и морского дна. Для всевидящего ока Господа Бога существует закон приливов-отливов; с нашей земной точки зрения это лишь некоторые незначительные локальные соотношения.

Но спустя полвека после Ньютона математики обнаружили, что наиболее хаотичные колебания – от биржевого курса до графика приливов – можно разбить на отрезки и представить в виде суммы гораздо более простых функций, волнообразных моделей, которые фактически повторяются. В анархии скрывался порядок. Или, скорее, анархия представала в виде десятков различных видов порядков, происходящих одновременно и перекрикивающих друг друга. Но как обнаружить систематичность в приливах?

В 1876 году физик шотландско-ирландского происхождения с бородой волшебника, Уильям Томсон – позднее получивший дворянский титул барона Кельвина, по названию реки, которая протекала рядом с его лабораторией, – предложил сделать это с помощью машины. На выпускном экзамене в Кембридже профессор, задававший ему вопросы, наклонился к своему коллеге и прошептал: «Мы с вами годимся лишь на то, чтобы затачивать ему карандаши». Еще со времен учебы в школе Томсон взял себе в качестве личного девиза строки Александра Поупа: «Наука указует путь тебе, о, человек счастливый, измерь всю Землю, воздух взвесь, установи приливы». И хоть поэт, конечно же, имел в виду человечество в целом, но едва ли можно было винить Томсона за то, что он воспринял это, как личное обращение.

Аппарат Томсона для решения задачи с приливами работал несколько иначе, чем газонокосилка Буша. Геодезическая машина считывала рельеф местности со всеми холмами и ямками и даже канализационными люками, а потом выдавала график. А в машине для предсказания приливов и отливов, изобретенной Томсоном и его братом, которую они окрестили волновым анализатором, график использовался в качестве ввода данных. Оператор стоял перед длинной открытой деревянной коробкой на восьми ножках, из которой торчала стальная указка и рукоятка. Правой рукой он держал указку и чертил график уровня воды, вводил месячные данные по максимальному уровню прилива и отлива, а левой равномерно прокручивал ручку, которая приводила в движение шестерни, спрятанные в коробке. Внутри машины одиннадцать маленьких рукояток вращались со своей скоростью, каждая из которых обособленно выполняла одну из многих простых функций, детально воспроизводя хаотичность приливо-отливных течений. В конце работы на измерительных приборах появлялись одиннадцать маленьких цифр – средний уровень воды, действие Луны, действие Солнца и так далее, – что в итоге складывалось в уравнение, способное «установить приливы». Все это в принципе можно было вымучить вручную в блокноте, но, как сказал Томсон, это был «расчет, столь методичный, что для его произведения нужно было создать машину».

И это произошло. С формулой волны прибоя таблица приливов была теперь уже не просто отчетом о произошедшем, но прогнозом на будущее. Нарисуйте таблицу в виде графика, отправьте график в волновой анализатор и, наконец, воспользуйтесь полученными данными анализатора, чтобы испытать следующее изобретение Томсона – механический калькулятор размером со шкаф, состоящий из пятнадцати барабанов, который чертил ручкой и чернилами свой собственный график уровней приливов на будущий год. В 1876 году предсказатель приливов мог за четыре часа с высокой точностью начертить график на будущий год. К 1881 году это время составляло всего двадцать пять минут.

В 1876 году предсказатель приливов мог за четыре часа с точностью начертить график на будущий год. К 1 881 году это время составляло всего двадцать пять минут.

Данное изобретение было вежливо принято и так же вежливо отодвинуто в сторону. Даже в 1881 году лишь для немногих практических задач допускали возможность решения с помощью механизма. Многим казалось разумнее продолжать платить конторским служащим, чем массово производить прибор с такой ограниченной областью применения. Возможно также, что коллег Томсона оскорбила мысль, что любой отрезок их работы может быть автоматизирован стой же легкостью, что и труд рабочего на фабрике. Но самое важное, что, несмотря на то, что Томсон задумывал по-настоящему многофункциональную думающую машину, ключевой ее компонент отсутствовал – до тех пор, пока мировая война не дала новый толчок к поиску.

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.

Буш уничтожал их чувство собственного достоинства. Он мог встать за кафедрой, поднять обыкновенный трубный ключ и предложить простую задачу: «Опишите этот предмет».

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».

Эти жужжащие интеграторы и проворачивающиеся шестеренки машин Буша воплощали собой сам процесс вычисления. Подобно хорошим инженерам, они принимали чертежи в виде вводных данных и выдавали их в виде данных на выходе. Они могли появиться в любом месте, но нет ничего удивительного в том, что собрали эти машины на факультете инженерного дела.

К 1924 году Буш и его студенты построили интегрирующую машину, которая по своим характеристикам превосходила машину Форда. К 1928 году в процессе поиска надежной вычислительной системы им удалось смоделировать 320 километров линий электропередач в помещении лаборатории площадью пятнадцать квадратных футов. В тот же год началась работа по созданию универсального аналогового компьютера: дифференциального анализатора.

«Это была устрашающая штуковина с валиками, шестеренками, ремнями и колесиками, вращающимися на дисках…»

По завершении – на это ушло три года и 25 000 долларов – получился мозг размером с комнату, металлическая вычислительная машина, которая могла жужжать своими шестеренками, решая задачу дни и ночи напролет, пока не застопорится. На решение одной задачи – определить степень влияния космических лучей на магнитное поле земли – ушло тридцать недель. Но когда все было завершено, дифференциальный анализатор с помощью своей грубой силы решил уравнения столь сложные, что человеку браться за них было бессмысленно. Теперь лаборатория Буша имела в своем распоряжении вычислительный прибор, способный переходить от решения проблем промышленного масштаба к некоторым фундаментальным вопросам физики.

«Это была устрашающая штуковина с валиками, шестеренками, ремнями и колесиками, вращающимися на дисках, – вспоминал физик из МТИ, который воспользовался помощью дифференциального анализатора, чтобы изучить поведение рассеянных электронов, – но она работала». Устройство представляло собой огромную деревянную рамку, закрытую решеткой, с вращающимися цилиндрами, напоминающую гигантскую 100-тонную игру в настольный футбол. На том конце аппарата, где вводились данные, были установлены шесть столов для чертежников. Там машина считывала уравнения, которые ей нужно было оценить. Совсем как в анализаторе Томсона, который считывал графики приливов. Операторы поворачивали рукоятки, а те, в свою очередь, направляли указатели над нарисованным вручную графиком уравнения, которое нужно было проанализировать. «Например, – было написано в одном из отчетов того времени, – при расчете рассеяния электронов на атоме необходимо снабдить машину данными по соотношению между потенциалом поля атома и расстоянием от центра атома». И тогда детали уравнения передавались внутренним валикам машины. Каждый валик соответствовал определенной переменной величине (току в линии электропередач или размеру атомного ядра). Чем больше была величина, тем быстрее крутился валик. А они, в свою очередь, приводили в движение интеграторы, сделанные по типу интеграторов Форда: плоский диск вращался на месте, а перпендикулярно диску располагалось интегрирующее колесо. Чем дальше от центра диска ставили колесо операторы, тем быстрее оно вращалось. Колесо было соединено еще с пятью интеграторами идентичной конструкции. На выходе быстро вращающиеся интегрирующие колеса направляли карандаш, который двигался вверх-вниз, в то время как под ним равномерно разматывалась бумажная лента. Целью был график, и нужный появлялся спустя несколько дней или даже месяцев вращений.

Математика была безгранично сложной областью знаний. Но газонокосилка Вэнивара Буша могла бы узнать в этой вычислительной комнате своего далекого потомка. «Дифференциальный анализатор, – писал один научный историк, – все равно истолковывал математику посредством механических оборотов и все равно зависел от мастерски выполненных интеграторов в виде колеса и диска, продолжая выдавать ответы кривыми линиями». Уравнения и траектории подъема.

Следовало признать, что компьютеры Буша очень сильно напоминали своего раннего предшественника, «измеритель рельефа».

Это был компьютер, изобретенный задолго до прихода эпохи цифровой революции: машина, которая в буквальном смысле показывала уравнения в процессе решения задач. Когда машина демонстрировала уравнения, моделирующие атом, это был в полном смысле слова гигантский атом, а когда выдавала уравнения генерирования звезды – это была миниатюрная звезда. «Это аналоговая машина, – говорил Буш. – Когда перед человеком встает проблема, скажем, как еще не построенный мост будет качаться на порывистом ветру, он должен объединить механические или электрические элементы, которые будут вести себя в точности так, как мост, а именно будут укладываться в те же дифференциальные уравнения». Для физика или инженера две системы, которые удовлетворяют условиям одних и тех же уравнений, имеют определенную схожесть – или, по крайней мере, аналогию. И это, в конечном смысле, все, что означает наше слово «аналог». Часы с цифровой индикацией не имеют ничего общего с движением солнца по небосклону; аналоговые же часы – это напоминание о солнечных часах, когда тень отустановленного в центре круга шеста перемещалась по кругу.

Компьютер трещал и гудел, быстро строча графики и разматывая бумагу. А когда он работал ночью, студенты Буша посменно дежурили рядом, контролируя натренированным ухом, не соскочило ли колесо со своей орбиты. По ночам, когда все шло гладко, они пытались не уснуть, сидя в гудящей комнате. Так прошло пять лет.

4. МТИ

Клод Шеннон уже не понаслышке знал, что такое холод. Ветер, дувший с Атлантики, был солонее, чем в Мичигане, но не намного холоднее. Снег в Новой Англии был почти так же глубок. Впервые покинув Средний Запад в двадцать лет и очутившись один в новом месте, Шеннон, конечно же, успел изучить окружающую обстановку. А для тех, кто не выносил холода, МТИ мог предложить коридоры и переходы, длинные пространства, покрашенные в традиционный институтский серый цвет. Инженеры могли провести всю зиму, не выходя из помещения. Они могли фактически жить в этих серых переходах. И было много таких дней, когда Шеннон не видел солнца – за исключением особого «ритуального праздника» МТИ, двух зимних дней в году, когда солнце освещало все коридоры, окрашивая на закате их серые стены золотом.

«В институте ходила легенда, что в такие дни зоркий глаз заметит на стенах коридора на уровне плеча карандашные линии, нарисованные параллельно полу, – пишет историк МТИ Фред Хэпгуд. – Считается, что эти следы оставили члены студенческого братства, которые настолько привыкли к этим коридорам, что могли идти по ним вслепую… приставить карандаш к стенке, закатить глаза, забывшись после решения какой-то трудной задачи, и следовать своим курсом на автопилоте». В теплое время года Шеннон мог пройти по улице мимо фасадов с колоннами с выгравированными на них именами великих: Архимеда, Коперника, Ньютона, Дарвина. МТИ был островком неоклассицизма в промышленном пригороде Бостона, а его центральный купол, напоминавший Пантеон, выглядел нелепо рядом с фабриками и заводами, выстроившимися вдоль реки Чарльз. Купол, расположенный над галереями, сам представлял собой компромисс архитекторов. Один хотел, чтобы новый кампус хоть чем-то походил на другой колледж, стоявший выше вдоль реки. Другой настаивал на том, чтобы тот был построен в соответствии с принципами «эффективности и недопущения лишних движений студента и преподавателя, подобно тому, чего мы добились в наших лучших образцах промышленного строительства». Именно такое место занимал МТИ в мире: придаток промышленности с устремлениями к чистой науке – одновременно завод и обсерватория.

Сами корпуса были данью количественному мышлению, известные больше по своим номерам, чем по названиям. Надо сказать, что та самая открытка с информацией об анализаторе Буша привела Шеннона к зданию номер 13, и именно Буш одобрил кандидатуру Клода и допустил его к программе подготовки для получения магистерской степени. Оба были инженерами на скорую руку. Зарабатывая деньги, чтобы содержать семью, Буш умудрился одновременно получить степени бакалавра и магистра. Шеннон окончил старшие классы средней школы за три года, получил две степени бакалавра по двум специальностям за четыре года, а теперь собирался работать над магистерской диссертацией, сделав только небольшой перерыв на лето. Тот факт, что Буш назначил его ответственным за самую сложную и детализированную часть работы, говорило о его уважении к новому ученику.

К 1935 году, за год до прибытия Шеннона в Кембридж, дифференциальный анализатор достиг своих пределов. Будучи механическим устройством, он требовал полной разборки и обратной сборки для решения каждой отдельной задачи. То, что построил Буш и его команда, было не единым механизмом в полном смысле этого слова, но огромной группой машин, объединенных вместе, и их следовало конструировать заново под каждую новую задачу, а затем уничтожать после каждого полученного решения. Это была вынужденная адаптация ради эффективности. И так как назначением анализатора было добиться эффективности расчетов, которые, по крайней мере, в теории могли быть выполнены человеком вручную, то эти повторяющиеся из раза в раз затруднения ставили под сомнение необходимость его использования.

Все это было таким знакомым для Шеннона, еще со времен Гэйлорда и его самодельной телеграфной линии.

Вместо этого Буш мечтал об анализаторе, который мог бы восстанавливать себя сам: аппарат с автоматической системой контроля, позволяющей ему переходить от одного уравнения к другому без всяких пауз или даже решать множественные взаимосвязанные уравнения одновременно. Переключатели должны были прийти на смену отверткам. К тому времени, когда честолюбивые замыслы Буша значительно превысили бюджет МТИ периода Депрессии, он все равно смог получить 265 000 долларов от частных благотворителей фонда Рокфеллера, чтобы заняться разработкой компьютера следующего поколения. И Буш привел Клода Шеннона в МТИ, чтобы тот помог управлять проектом.

Поэтому в последующие три года окружением Шеннона стали серые коридоры и стены гудящей комнаты, и внутри этой комнаты – стенки маленькой коробки, прикрепленной к анализатору, со 100 переключателями, открывающими и закрывающими путь току, – мир внутри мира. В коробке находились мозги мозга, переключатели и реле, которые управляли машиной и перестраивали ее, пока она вращалась. И «каждое реле», как пишет Джеймс Глейк, «электрический переключатель управляется током (идея цикличности)». Разомкнуть. Замкнуть. И так на протяжении недель и месяцев.


Что произошло, когда Клод Шеннон щелкнул выключателем? Представьте себе переключатель или реле в виде разводного моста для электрического тока: опустив его, переключатель позволит току поступать к месту назначения; подняв, переключатель остановит его поток. Пунктом назначения может быть другое реле, которое тогда будет размыкаться или замыкаться на основе полученных вводных данных. Или же это может быть что-то такое же простое, как маленький электрический фонарик. Все это было таким знакомым для Шеннона, еще со времен Гэйлорда и его самодельной телеграфной линии. В Энн-Арбор эти знания были систематизированы: там Шеннон прилежно чертил электрические схемы вместе с остальными инженерами-электриками. Последовательное соединение: ток должен пройти через оба реле, прежде чем он включит свет; параллельное соединение: ток может свободно проходить либо через один, либо через оба реле.

Это были блоки, которые включали в себя логическую схему с сотней переключателей, прикрепленную к дифференциальному анализатору, или электрическую начинку линий сборки, или систему с миллионом реле, которая направляла работу всей национальной телефонной сети. Там были цепи, сконструированные для передачи тока, когда два реле были замкнуты, но не ноль, одно, или три; были цепи, нарисованные в виде ветвистых деревьев или симметричных дельт или плотных ячеек – вся электрическая геометрия, которую Шеннон чувствовал сердцем. И по старой инженерной традиции все это было сделано вручную, нарисовано шаг за шагом на доске или просто соединено вместе в «животе» машины. Единственным доказательством правильности собранной цепи являлись ощутимые результаты: проходил ли звонок, крутилось ли колесо, поставленное ребром на диске, и зажигался ли свет. Электрические цепи до Шеннона были как дифференциальные уравнения до появления аналогового компьютера: ошибки при каждой попытке до тех пор, пока ошибки не прекращались. Построение электрических схем в те времена было ремеслом со всей той путаницей, ошибками и интуитивным подходом, которые подразумевает «ремесло».

Электрические цепи до Шеннона были как дифференциальные уравнения до появления аналогового компьютера: ошибки при каждой попытке до тех пор, пока ошибки не прекращались.

Но здесь Шеннон был один на один в комнате с машиной, построенной для того, чтобы автоматизировать мысль, решать задачи промышленного характера и при этом эффективно функционировать. А еще чтобы отделить ремесло от математики. И в процессе своей работы он пришел к выводу, что знал другой способ, как автоматизировать процесс мышления – тот, который в конечном счете станет гораздо более действенным, чем аналоговая машина.


Что связывает логику и машину? Вот как ответил на этот вопрос один специалист по логике на стыке девятнадцатого и двадцатого столетий: «Точно так же, как материальная машина является инструментом для экономии физических сил, так же и символическое исчисление является инструментом для экономии интеллектуальных усилий». Логика, подобно машине, была инструментом для демократизации силы: построенная с достаточной точностью и умело, она могла многократно увеличить силу как одаренных людей, так и людей со средними способностями.

В 1930-е годы в мире насчитывалась лишь горстка людей, которые одинаково хорошо владели «символическим исчислением», или строго научной математической логикой, и умением собирать электрические цепи. Звучит это и вправду удивительно: до того, как две эти области знаний соединились в голове Шеннона, мало кто представлял, что они могут иметь нечто общее. Одно дело было сравнить логику с машиной – и совсем иное показать, что машины способны действовать логично.

В Мичигане Шеннон узнал (на занятиях по философии, заметьте), что любое логическое утверждение можно представить в символах и уравнениях и что эти уравнения можно решить с помощью ряда простых, похожих на математические, правил. Вы можете доказать, что утверждение истинно или ложно, даже не понимая, что оно означает. На самом деле вы будете меньше отвлекаться, если предпочтете не понимать значения: дедукция может быть автоматизирована. Ключевой фигурой процесса перевода прихотливых слов в точные математические величины стал гений девятнадцатого века по имени Джордж Буль, английский математик-самоучка, чей отец-сапожник смог дать ему образование лишь до шестнадцати лет. Незадолго до того, как Томсон задумал свой первый анализатор, Буль доказал, что он сверходаренный человек, написав книгу, название которой хоть и звучало довольно самонадеянно, но было вполне оправданным: «Законы мышления». Эти законы, показал Буль, основываются всего на нескольких фундаментальных операциях: например, И, ИЛИ, НЕТ и ЕСЛИ.

Скажем, нам нужно определить всех голубоглазых левшей, живущих в Лондоне. Обозначим свойство «голубые глаза» величиной х, а свойство «левша» – у. Пусть функцию умножение обозначает И, сложение – ИЛИ, а простой апостроф (заменяющий знак минус) – НЕТ. Помните, что цель всего этого – доказать верность или неверность утверждения. Поэтому пусть 1 означает «верно», а 0 – «неверно». Все это начальные знания для превращения логики в математику.

Таким образом, группа всех лондонцев, которые одновременно голубоглазы и левши, становится просто ху. А группа всех лондонцев, которые либо голубоглазы, либо левши, это х + у. Теперь представьте, что мы хотим оценить истинность утверждения «этот конкретный житель Лондона голубоглаз и левша». Его верность зависит от верности х и у. И здесь Буль выдвигает принципы для оценки утверждения 1 или 0, учитывая то, что мы знаем о х и у:


0 · 0 = 0

0 · 1 = 0

1 · 0 = 0

1 · 1 = 1


Эти уравнения легко перевести обратно на обычный язык. Если житель Лондона не является ни голубоглазым, ни левшой, то утверждение, которое мы пытаемся оценить, конечно, неверно. Если лондонец только голубоглаз или только левша, утверждение снова неверно. Если лондонец и голубоглаз, и левша, вот тогда утверждение становится верным. Другими словами, знак операции «И» дает «верно», только если все положения, которыми он оперирует, верны.

Но булева алгебра – это больше, чем просто переделка на новый лад обычной математики. Представьте теперь, что мы хотим оценить утверждение «этот конкретный житель Лондона голубоглаз или левша». В этом случае мы получаем следующее:


0 + 0 = 0

0 + 1 = 1

1 + 0 = 1

1 + 1 = 1


Если лондонец ни голубоглаз, ни левша, утверждение неверное. Но если он голубоглаз или левша, или и то и другое вместе, оно верное. Вот поэтому в булевой алгебре 1 + 1 равняется 1. Знак операции ИЛИ дает верный ответ, если какое-то из положений, которыми он оперирует, верно, или все положения верны. (Буль также различал еще один вид «или», названный «исключительным или», который дает верный ответ, только если одно или другое положение верно, но не оба.)

Из этих простых элементов (столь же простых, как переключатели, размышлял Шеннон) мы можем составлять другие уравнения и добиваться все более сложных результатов. К примеру, мы можем доказать, что х + ху = х, или что верность утверждения «либо х, либо одновременно х и у» зависит исключительно от верности х. Или же мы можем доказать, что (х + у)’ = х’у’: другими словами, «х или у» неверно, когда «оба не х и не у», и наоборот. Все это, утверждал Буль, законы логики. Переменные х и у, как и любые другие переменные, могут означать произвольные утверждения при условии, что они либо истинны, либо ложны. И с помощью простого, почти не требующего напряжения ума применения нескольких правил, мы можем делать заключения из всего, что подлежит дедукции. Механическая логика означала, что больше не нужно ломать голову над фразой: «Все люди смертны, Сократ – это человек…» – и так далее, только символы, операции и правила. Гений сформулировал правила, которые мог применить даже ребенок. Или что-то, мыслящее проще, чем ребенок.

Все это было весьма интересно, но на протяжении почти столетия из всего этого мало что вышло практического. Нескольким поколениям студентов, в том числе Клоду Шеннону эта тема преподносилась как забавный философский феномен. В то время, вспоминал он, его в основном забавлял звук слова: «Бу-у-у-улева». Но какие-то крупицы этих знаний остались у него, когда он пытался разобраться в коробке со ста переключателями. Он чувствовал некую простоту правил Буля, присутствующую даже в самых чертовски сложных уравнениях, которые он решал для Буша. Замкнуть, разомкнуть. Да, нет. 1, 0. Что-то из этих знаний осталось с ним, когда он в 1937 году покинул МТИ, уехав на лето в Нью-Йорк. Другой уникальной группой людей, подошедших к сопоставлению логики с электрическими цепями достаточно близко, были умы из «Лабораторий Белла», взявшие к себе Шеннона на летнюю стажировку. Будучи временно нанятым сотрудником, Шеннон, вероятно, занимался самыми рядовыми делами, связанными с промежуточной помощью, и его присутствие в «Лабораториях» летом 1937 года не было отмечено в истории заведения, но именно здесь он смог поделиться своим глубоким пониманием математической логики и продвинутым знанием электрических схем, а еще настойчивым ощущением, что эти две сферы взаимосвязаны. Более того, он передал свои знания прямо в сердце телефонной компании, владевшей самой сложной и протяженной электросетью в стране. И его работа была частью математических попыток заставить эту сеть работать эффективнее и дешевле.

Самое важное – примерно в это время он впервые взялся записывать свои мысли и начал связывать вместе то сходство, которое, по его мнению, было в анализаторе Томсона, сетях «Лабораторий Белла» и логике Буля. Спустя полвека Шеннон попытался вспомнить тот момент прозрения и объяснить, как ему удалось первым понять, что означали эти переключатели. Вот что он рассказывал журналисту:

«Дело не в том, что что-торазмыкаетсяили “замыкается”, или в словах “да” или “нет”, о которых вы говорите. Смысл заключается в том, что две вещи в одной последовательности в логике описываются словом “и”, поэтому вы говорите: это “и” это. В то время как две вещи в параллели описываются словом “или”… Есть контакты, которые замыкаются, когда вы оперируете реле, а есть другие контакты, которые размыкаются, и поэтому слово “нет” относится к этому аспекту реле… Люди, которые занимались релейными цепями, конечно, понимали, как делать эти вещи. Но у них не было математического аппарата булевой алгебры».

Скачок от логики к символам, а затем к схемам: «Мне кажется, что это было самое увлекательное занятие в моей жизни», – вспоминал Шеннон с теплотой эти времена.

Любое понятие из булевой алгебры имело свой физический эквивалент в электрической цепи. Перевод переключателя в положение «включено» мог означать «верно», а перевод в положение «выключено» – «неверно». И все в целом можно было представить в последовательности символов 0 и 1. Но еще более важно, как указывал Шеннон, что логические знаки операции системы Буля – И, ИЛИ, НЕТ – могли быть в точности воспроизведены в виде цепей. И тогда последовательное соединение становится И, потому что ток должен проходить последовательно через два реле, и он не дойдет до своей цели, если оба реле не обеспечат ему этот проход. Параллельное соединение становится ИЛИ, потому что ток может проходить по любому из этих реле или по обоим сразу. Ток проходит по двум замкнутым реле при параллельном соединении и зажигает свет: 1 + 1 = 1.

Скачок от логики к символам, а затем к схемам: «Мне кажется, что это было самое увлекательное занятие в моей жизни», – вспоминал Шеннон с теплотой эти времена. Странное и немного педантичное представление об увлекательности. Но это был молодой человек, всего двадцати одного года, пришедший в трепет от мысли о том, что, заглянув в коробку с переключателями и реле, он увидел там то, что никто до него не видел. Все, что нам осталось, это детали. В последующие годы все будет происходить так, словно он забыл, что публикация научных трудов – это то, чего всегда ждут от блестящих ученых. Он станет бесцельно копить свои феноменальные исследования годами, а в итоге окажется в доме с чердаком, заваленным бумагами, полузаконченными статьями и «хорошими вопросами» на миллиметровой бумаге. Но сейчас, полный честолюбивых замыслов и целей, он едва успевал выдавать новые идеи.


Завершив осенью 1937 года свою магистерскую диссертацию «Символический анализ релейных и переключательных схем», Шеннон представил ее на суд аудитории в Вашингтоне и опубликовал на следующий год, заложив основы для блестящей карьеры. Теперь уже в новой для себя манере Шеннон писал сухим научным языком:

«Любая схема представлена рядом уравнений, условия уравнений соответствуют разнообразным реле и переключателям схемы. Вычисление разрабатывается для того, чтобы этими уравнениями управляли простые математические процессы, большая часть которых напоминает обычные алгебраические алгоритмы. Это вычисление должно быть совершенно аналогично вычислению положений, применяемых при изучении символической логики… Схема, таким образом, может быть мгновенно срисована с уравнений».

И это был ключевой момент: после Шеннона собирание схем перестало быть упражнением в интуиции и перешло в область знаний правил уравнений и сокращений. Рассмотрим проблему, с которой могли столкнуться коллеги Шеннона, когда пытались подвергнуть свою гигантскую аналоговую машину электрическому регулированию. Допустим, определенная функция в схеме позволила бы току проходить – будет выдавать «1» в терминологии Шеннона – в зависимости от положения трех различных переключателей, х, у и z. Ток будет проходить, если только z будет включен, или если только у и z будут включены, или если х и z будут включены, или если х и у будут включены, или если все три будут включены. Методом проб и ошибок коллеги Шеннона могли бы рано или поздно смонтировать одиннадцать отдельных соединений, которые бы сделали работу. Но Шеннон начал с того, что взялся за карандаш и свой вездесущий блокнот. Он выписал уравнение, используя обозначения Буля:

x’y’z + x’yz + xy’z +xyz’ + xyz

Затем он ужал их. Два члена этого уравнения представлены yz, а два – y’z, так что он просто вынес их за скобки, как в любой задаче по алгебре:

yz(x + х’) + y’z (х + х’) + xyz’

Но булева логика говорит нам, что х + х’ всегда верно, и в этом есть смысл: х либо верно, либо нет. Тогда Шеннон, возможно, осознал, что х + х’ не скажет ему ничего интересного о выходе цепи, а значит, все это можно вычеркнуть:

yz + y’z + xyz’

Теперь два члена означали z, и Шеннон могужать их снова: z(y +у’) + xyz’

И потой же самой причине, что и раньше, он мог вычеркнуть члены в следующем уравнении:

z + xyz’

В логике Буля было еще одно правило, позволявшее фильтровать еще дальше. Буль показал, что х + х’у = х + у, или если говорить простым языком, то спрашивать о лондонце, который был либо голубоглазым, либо левшой, но не голубоглазым, было все равно, что спрашивать о лондонце, который был либо голубоглазым, либо левшой. Применяя это правило к приведенной выше функции, Шеннон мог вычеркнуть z’, как дублирующий элемент, оставив следующее:

z + xy

Вспомните тот лишний мусор, с которого Шеннон начинал. Его расчеты смогли доказать, что эти два ряда инструкций абсолютно одинаковы:

Включать, если только включен z, или если включены у и z, или если включены x и z, или если включены х и у, или если включены все три.

Включать, если включен z, или если включены х и у.

Другими словами, он обнаружил способ выполнить работу с одиннадцатью соединениями с помощью всего двух, параллельного и последовательного. И он сделал это, даже не дотронувшись до переключателя.

Вооруженный этим пониманием, далее в своей диссертации он лишь демонстрировал возможности нового подхода. Калькулятор двоичных чисел; замок с комбинацией из пяти кнопок и электронной сигнализацией – как только уравнения были выведены, они сразу же заработали. Построение электрической схемы впервые стало наукой, а превращение ремесла в науку станет фирменной чертой работы Шеннона.

А вот еще одно достоинство этой системы: как только переключатели превращаются в символы, они уже не имеют значения. Система способна работать в любой среде, от громыхающих переключателей до микроскопических рядов молекул. Единственное, что требовалось, это «логические» ворота, способные выразить «да» и «нет», и этими воротами могло быть что угодно. Правила того, как облегчить работу механического компьютера размером с комнату, те же самые, которые будут впоследствии учтены при создании схем электровакуумных ламп, транзисторов, микросхем – на каждом этапе присутствует бинарная логика из 0 и 1.

Все было элементарно, отмечал Шеннон. Но это открытие можно было назвать простым лишь после того, как оно было сделано.

И все же – «возможно, самая важная, а также самая известная магистерская диссертация века?» «Одна из величайших магистерских работ за всю историю?» «Самая важная магистерская работа за все время?» «Монументальная?» Был ли ряд приемов, экономящих время инженерам, действительно достойных такой похвалы? Если работа выполнялась в любом случае, было ли так важно, что Шеннон проделывал за два этапа то, что его коллеги выполняли за одиннадцать?

Все было элементарно, отмечал Шеннон.

Но это открытие можно было назвать простым лишь после того, как оно было сделано.

Да, это было важно. Но главный, фундаментальный результат научной работы Шеннона в основном подразумевался, но не назывался. Ее значение стало понятно лишь со временем. Скрытый смысл станет яснее, если мы поймем, что Шеннон, следом за Булем, использовал знак равенства, как условный: «если».

1+1=1: если ток проходит через два переключателя параллельно, свет загорается (или реле приобретает сигнальное значение «да»). 0+0=0: если ток не проходит ни через один из переключателей в параллельном соединении, свет не загорается (или реле приобретает сигнальное значение «нет»). В зависимости от ввода, одни и те же переключатели могут давать два разных ответа. Давайте совершим антропоморфический прыжок: электросхема может сама принимать решения. Схема способна действовать логично. Многие схемы могли выполнять невероятно сложные логические операции: они могли решать логические задачи и выводить заключения на основании исходных данных, причем так же надежно, как человек, но быстрее. Благодаря тому, что Буль показал, как разложить логику на последовательность бинарных верных-неверных решений, любая система, способная представлять двоичность, получила доступ ко всей логической вселенной, которую он описал. «Законы мышления» распространялись и на неживой мир.

Пройдет еще шесть лет, прежде чем Тьюринг и Шеннон встретятся в кафе, где собирались ученые в годы войны.

В тот же год английский математик Алан Тьюринг сделал чрезвычайно важное заявление относительно интеллекта машины. Он доказал, что любая решаемая математическая задача может быть, в принципе, решена машиной. Он видел перспективы в создании компьютеров, которые бы могли перепрограммировать себя сами в процессе работы, универсальных машин невиданной до той поры гибкости. А Шеннон показал, что любое допустимое логическое утверждение может быть, в принципе, оценено машиной. Машина Тьюринга была все еще объектом теории: он доказал свою версию с помощью управляющего устройства «головки записи-чтения», оперирующей на сравнительно длинной магнитной ленте – абстрактный компьютер с единственной движущейся частью. Шеннон же, напротив, доказал логические возможности схем, которые можно найти в любом телефонном коммутаторе: он показал на практических примерах, какие возможности открываются в будущем перед инженерами и программистами, если вплести логику во внутреннее устройство машины. Этот скачок, отмечает Уолтер Айзексон, «стал базовой концепцией всех цифровых компьютеров».

Пройдет еще шесть лет, прежде чем Тьюринг и Шеннон встретятся в кафе, где собирались ученые в годы войны. Каждый из их проектов был так подробно классифицирован, что они понимали друг друга с полуслова. Они уже практически были готовы конструировать то, что задумали. Тем не менее «в один знаменательный год компьютерной эпохи» эти два человека заложили основы. В частности, они показали возможности цифрового вычисления, крохотных дискретных решений, выстроенных одно за другим. Спустя менее десяти лет после публикации работы Шеннона огромная аналоговая машина, дифференциальный анализатор, устарела и была успешно заменена цифровыми компьютерами, которые могли выполнять ее работу в буквальном смысле в тысячу раз быстрее, отвечая на вопросы в режиме реального времени. Ее направляли тысячи логических ворот, каждое из которых действовало по принципу «все или ничего». Теперь средой были не переключатели, а электровакуумные лампы. Но дизайн был прямым потомком изобретенного Шенноном.


И все же ничего подобного в 1937 году Вэнивар Буш и предположить не мог, планируя все более сложные и эффективные версии своего дифференциального анализатора. И Клод Шеннон тоже. В целом вся эта замечательная машина уже, возможно, казалась признаком регресса: подразумевалось, что мастерски разработанные диски и шестеренки будут вытеснены переключателями не менее сложными по своей сути, чем телеграфный ключ. Что в этой 100-тонной махине было меньше аналитического потенциала, чем в маленькой коробке, прикрепленной к ее стенке. Что на смену этим столь наглядным машинам, которые могли научить механическому вычислению вручную с нуля, должны были прийти какие-то смутно вырисовывающиеся в перспективе блоки. Со времен Томсона и до Буша аналоговый компьютер был, в некотором смысле, одной из длинных инженерных дорог вслепую.

В этой связи следует привести историю Хэпгуда, историка МТИ: «Несколько лет назад один инженер рассказал мне свою фантазию, которая, по его мнению, проливала свет на аспекты инженерного дела или, по крайней мере, на то, что лежало в основе его работы. Летающая тарелка прилетает на Землю, и ее команда начинает облетать все крупные города, плотины и каналы, автострады и линии электропередач. Они следуют за машинами, движущимися по дорогам, и измеряют излучения телебашен. Они телепортируют компьютер в свою тарелку, разбирают его на части и изучают. «Вау, – наконец восклицает один из них. – Разве природа не удивительна во всех своих проявлениях?»

Безразличные к любой красоте, что не служит целям выживания, крайне расточительные и неумолимые – природа и техно не так уж далеки друг от друга.

5. Определенно нестандартный тип юноши

Мы уже говорили о том, что большинство великих писателей имеют библиографию, а не биографию. Тот факт, что всю свою жизнь они посвящают работе, не оставляет в итоге почти ничего, кроме самих слов. Даже если бы мы обладали сомнительной привилегией наблюдать за тем, как они ежедневно часами корпят за письменным столом, мы бы получили больше информации просто со страниц их книг. Что-то подобное можно сказать и о Клоде Шенноне в этот период времени, когда он работал с такой скоростью и погруженностью в процесс, как никогда в своей жизни. Что мы можем узнать о том, каким он был, судя по тому, что он сделал?

Возьмем для примера отдельные названия научных работ, которые выбрали современники Шеннона, его коллеги на факультете инженерного дела МТИ: «Скин-эффект отношения активного сопротивления к омическому в круговой петле провода», «Исследование двух методов измерения ускорения ротационных машин», «Три механизма разрушения пирексного стекла», «План реконструкции промышленной электростанции», «Предложение по электрификации участков железной дороги в Бостоне и штате Мэн отделения Хейверхилл». Все они были прочно и практично привязаны к миру вещей. В лучших традициях инженерного дела эти специалисты находили новое применение старым материалам или строили физические системы более высоких стандартов или эффективности и силы.

Если говорить в этой связи о Шенноне, то и здесь он отличался от своих талантливых собратьев-инженеров. Он оставался изобретателем-самоучкой до конца своих дней и занимался ручным трудом даже тогда, когда в этом не было уже никакой нужды. Но в отличие от других, Клод мог взглянуть на вещи иначе, увидев то, что не способны были заметить другие. Шеннон любил чувствовать предметы под своими руками, до того момента, пока не начинал абстрагироваться от них. Переключатели были не просто переключателями, а образным представлением для математики. В мире найдешь легионы жонглеров и ездоков на одноколесных велосипедах, но лишь немногие из них столь же сильно, как Шеннон, стремились подогнать эти занятия к уравнениям. Но самое важное – это то, что он смог взглянуть абстрактно на проблему связи, определив ту структуру и форму, которые были общими для любого сообщения. Во всех этих начинаниях его отличал не столько объем сделанной работы, сколько эффективность и мастерское конструирование моделей: уменьшение крупных проблем до их основной сути. Искореняя всякое ремесленничество и двусмысленность, ища способы, при которых человеческие артефакты просто представляли бы собой математические символы, Шеннон в свои двадцать лет проделал основную работу, позволяющую оценить всю его дальнейшую деятельность.

Есть увлеченные ученые, которые разрываются на части от тех возможностей, что предоставляет им мир, они жадны до фактов. А есть те, кто отходит на шаг назад, и их обособленность – непременное условие их работы. Шеннон относился ко вторым: человек, погруженный в свои мысли. В двадцать лет – его самые продуктивные годы – он довел свое умение абстрагироваться до глубокого ухода в себя и почти деструктивной робости. Однако человек отвлеченный так же мог быть склонен к игре и развлечению – на самом деле он был особенно к этому расположен. Любить те вещи, которые окружают нас, и в то же время с легкостью променять их на «настоящую реальность», состоящую из цифр, теорем и логической мощи – человеку с соответствующим характером мир мог показаться бесконечной шуткой.

Переключатели были не просто переключателями, а образным представлением для математики.

«Раскройте ваш секрет, как оставаться таким беззаботным?» – обратился к Шеннону журналист уже в более поздние годы его жизни. И Шеннон ответил: «Я делаю то, что получается у меня естественно. А целесообразность не является для меня главной целью… Я постоянно спрашиваю себя: “Как бы ты сделал это? Можно ли заставить машину сделать это? Способен ли ты доказать эту теорему?” Для человека, способного абстрагироваться столь сильно, мир существует не для того, чтобы использовать его, а только для игры, манипуляции с помощью рук и ума. Шеннон был атеистом и, похоже, воспринимал это вполне естественно, не переживая никаких кризисов веры. Размышляя над истоками человеческого интеллекта в разговоре с тем же журналистом, он сказал довольно буднично: «Так получилось, что я не религиозный человек, и не думаю, что, если бы я им был, мне бы это помогло!» И все же в его интуитивном понимании, что мир, который мы видим, представляет собой что-то другое, есть некий намек на то, что его дальние предки-пуритане могли признать в нем родственную душу.

Что-то в Шенноне, возможно, его замкнутость и отрешенность от мира, похоже, заставило других людей демонстрировать свое желание защитить его, даже в целом не сентиментальных технарей из МТИ. Худой как палка, провинциал, явно одаренный человек. Угловатое лицо, адамово яблоко, слишком крупное для его шеи: он выглядел как юноша, который постоянно рискует быть ограбленным или сбитым автобусом. Когда его внесли в списки учеников на занятия по летному делу накануне публикации его магистерской диссертации, профессор курса МТИ немедленно вычеркнул его как странного юношу – даже для Кембриджа – и провел опрос мнений среди своих коллег. Проведя свои изыскания, летчик-инструктор написал в письме президенту МТИ: «Я убежден в том, что Шеннон не только необычный, но на самом деле почти гениальный из всех самых необычных и многообещающих студентов». С разрешения президента он запретил Шеннону летать: его жизнь была слишком дорога, чтобы рисковать ею.

Угловатое лицо, адамово яблоко, слишком крупное для его шеи: он выглядел как юноша, который постоянно рискует быть ограбленным или сбитым автобусом.

Два дня спустя президент МТИ, физик Карл Тейлор Комптон, написал взвешенное ответное послание: «Я в некоторой степени сомневаюсь в целесообразности того, чтобы заставлять молодого человека отказываться от полетов или самоуправно лишать его предоставленной ему возможности на том основании, что он интеллектуально превосходит других. Не уверен, что в дальнейшем это скажется благотворно на развитии его характера и личности».

Итак, получив разрешение администрации, Шеннон сохранил право летать. Ему, как и любому другому студенту, было позволено рисковать своими мозгами. И он рисковал, как и все, осваивая летательные аппараты с простыми двигателями в летной школе. Винты жужжали, как огромные осы, но его полеты всегда заканчивались благополучно. На фото 1939 года он стоит рядом с «Пайпер Каб», легким двухместным самолетом, популярным в те годы в летных школах. Он не по случаю хорошо одет – белый воротничок накрахмален, а галстук туго затянут – и серьезно смотрит в камеру, положив руку на двигатель самолета.

Те, кто отвечал за обучение Шеннона, заботились о нем не меньше, чем те, кто отвечал за его безопасность. Буш, описывая его своему коллеге, называл парня «определенно нестандартным типом юноши». «Он очень робкий и застенчивый человек, чрезвычайно скромный, который с готовностью уступит дорогу любому, кто понаглее». Всем было понятно, что диссертация Шеннона предрекала конец эпохи аналогового компьютера, которому его научный руководитель посвятил полтора десятилетия. Однако Буш был достаточно мудрым и опытным преподавателем и инженером, чтобы признать выдающиеся способности студента. Автор научных публикаций Уильям Паундстоун отмечает: «Буш считал Шеннона универсальным гением, чьи таланты могли развиваться в любом направлении». Более того, Буш решил сам выбрать для него направление.

К концу 1930-х годов Буш был одной из самых влиятельных фигур американской науки. И Шеннону повезло стать его подопечным. В тот год, когда была опубликована магистерская диссертация Шеннона, Буш убедил его в том, что математика, а не электрическая инженерия была наиболее престижной областью знаний, и поспособствовал тому, чтобы его приняли в программу МТИ по защите докторской диссертации по математике. В то же время связи Буша в инженерном мире помогли Шеннону получить за свою магистерскую работу премию имени Альфреда Нобеля. (К сожалению, она не имела никакого отношения к гораздо более знаменитой премии Альфреда Нобеля.) Эта награда, вручаемая американскими инженерными обществами за лучшую статью, написанную ученым в возрасте до тридцати лет, предполагала ранний выбор направления в конкретной области знаний, а также получение сертификата и денежного вознаграждения в размере 500 долларов. Это также означало скромное признание вне выбранной сферы деятельности, включая краткую заметку – «МОЛОДОЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПОЛУЧИЛ ПРЕМИЮ ИМЕНИ АЛЬФРЕДА НОБЕЛЯ» – на восьмой странице «Нью-Йорк Таймс». А в Мичигане в газете Otsego County Herald Times Шеннона провозгласили местным мальчиком, добившимся успеха (естественно, на первой полосе).

Всем было понятно, что диссертация Шеннона предрекала конец эпохи аналогового компьютера, которому его научный руководитель посвятил полтора десятилетия.

Когда новость о награде достигла Шеннона, он знал, кого благодарить. «У меня есть смутное подозрение, что вы не только слышали об этом, но и имеете некоторое отношение к тому, что я получил эту награду, – писал Шеннон Бушу. – Если это так, то я вам безмерно благодарен».


И наконец Буш взялся подыскать для Шеннона подходящую тему для диссертации в области генетики. Генетики? Это была не менее подходящая сфера приложения талантов Шеннона, чем переключатели. Схемы можно выучить, и гены тоже можно выучить. Но похоже, требовалось врожденное аналитическое умение, чтобы найти между ними логическую связь. Шеннон уже успешно применял свою «мудреную алгебру» на реле. «Еще одна особая алгебра, – объяснял Буш своему коллеге, – могла бы, вероятно, помочь исследовать некоторые законы наследования Менделя». Если говорить по существу, то Буш был глубоко убежден в том, что специализация в какой-то одной области знаний губительна для гения. «В наши дни, когда возникла тенденция выбирать очень узкую специализацию, нам полезно было бы вспомнить о том, что возможности работать одновременно широко и глубоко не ушли в прошлое ни с Леонардо да Винчи, ни даже с Бенджамином Франклином, – говорил Буш в своей речи в МТИ. – Представители нашей профессии – преподаватели – как правило, приветствуют стремление молодых, пытливых и способных умов интересоваться одним маленьким уголком науки и не проявлять интереса ко всему остальному миру… Печально, когда блестящий творческий ум предпочитает жить в современной монашеской келье».

Эта речь предшествовала появлению Шеннона в Кембридже, но произнесенные Бушем слова с легкостью могли относиться и к его ученику. И тогда Шеннон покинул монашескую келью дифференциального анализатора (с почти монашескими ночными сменами дежурящих в тишине молодых людей) и еще более крохотную комнату с вычислительной машиной, работающей с электрическими схемами, и отправился на 320 километров к югу, на Лонг-Айленд, в Колд-Спринг-Харбор, чтобы вернуться оттуда с готовой диссертацией. Если Шеннон и сопротивлялся этому отъезду, то нам об этом ничего не известно.

6. Колд-Спринг-Харбор

Летом 1939 года Шеннон прибыл в одну из крупнейших генетических лабораторий Америки и один изтех научных центров, что вызывали наибольшее смущение – Государственный архив евгеники. В 1910 году, когда это учреждение впервые открыло свои двери, в определенных кругах считалось признаком явного прогресса продвигаться в сторону селекционного отбора «наиболее подходящих семей» и стерилизации «дефективных классов». Основатель этого института утверждал, что «три-четыре процента нашего населения – это боязливый тормоз для всей цивилизации», а его директор даже высылал по почте членам законодательного собрания штатов оценки количества «дефективных» в их округах. К 1939 году это движение зачахло, а преступления фашистской Германии – режима, который воспринимал евгенистов так же серьезно, как самих себя, – окончательно закрепили за ним дурную славу. (На леденящем кровь нацистском плакате 1936 года размещен флаг Соединенных Штатов, а также флаги представителей других наций, которые приняли законы евгеники. Надпись гласит: «Мы не одиноки».) Где-то в списке достижений Вэнивара Буша должна быть упомянута и его роль в уничтожении американской евгеники. Будучи президентом Института Карнеги в Вашингтоне, который финансировал Государственный архив евгеники, он заставил продвигавшего методы стерилизации директора подать в отставку и распорядился об окончательном закрытии офиса 31 декабря 1939 года.

И все же ядовитое дерево принесло свои плоды. Шеннон был там в те последние месяцы, набравшись знаний, которыми можно было воспользоваться. Лишь немногим ученым удалось собрать лучшие данные по вопросам наследственности и наследованию, чем те, что были накоплены евгенистами. В некотором смысле евгеника для современной генетики – как алхимия для химии: позорящий родственник, которого прячут на чердаке. Возможно, лучшая подборка научных данных принадлежала Государственному архиву евгеники, который на протяжении четверти века накопил свыше миллиона каталожных карточек с информацией о человеческих привычках и семейных древах.

Лишь немногим ученым удалось собрать лучшие данные по вопросам наследственности и наследованию, чем те, что были накоплены евгенистами.

Многие из этих карточек были результатом работы нескольких поколений ученых, занимавшихся прикладными исследованиями. Еще больше информации было предоставлено самими субъектами, которые бесплатно предлагали свою помощь в обмен на консультацию по поводу приспособленности к жизни своих отпрысков. В просторном, защищенном от огня хранилище эти карточки стояли в папках, ряды за рядами: физиологические особенности («биохимические недочеты, неспособность различать цвета, диабет»), личностные привычки («недальновидность, бунтарство, благонадежность, раздражительность, агрессивность, популярность, радикальность, консерватизм, склонность к бродяжничеству»), социальное поведение («склонность к преступным деяниям, проституции, наследственная тяга к наукам, алкоголизм, патриотизм, вероломство») и т. д. Каждая черта имела свой кодовый номер, как книга в библиотеке. В поисках информации о способности играть в шахматы Шеннон подступал к папке под номером 4598: 4 – интеллектуальные наклонности, 5 – общая умственная способность, 9 – способность играть в разные игры, 8 – способность играть в шахматы.

В этой генетической лаборатории Вавилона почти в хаотичном порядке хранились хорошие, достоверные данные: мусор (ненадежные свидетельства неопытных помощников, исчерпывающие характеристики людей со странностями) и всякая чертова мешанина. К подобному мусору можно отнести наблюдения основателя института в области так называемой талассофилии, или генетической страсти к морю, которая якобы наследуется, заставляя людей заниматься мореплаванием: «Иногда отец, который не проявляет особой любви к морю, может нести детерминирующий признак, способствующий угасанию этой тяги у его потомков. Теоретически возможно, что у некоторых матерей гетерозиготный или гибридный организм, и если они выйдут замуж за мужчину, который обожает море, то половина их детей будет демонстрировать тягу к морю, а половина – нет».

И даже если Вэнивар Буш оценил эту мысль, благодаря тому, что у самого было в роду несколько поколений любивших море капитанов, бо́льшую часть этого мусора можно было бы свести к простому предположению, что подобная сложная черта – если она вообще имела какое-то отношение к генетике – могла контролироваться одним-единственным геном. Это был тот мрак, в котором происходило изучение генетики в отсутствие серьезных математических расчетов. Пройдет еще более десяти лет, прежде чем биологи откроют двойную спираль ДНК. В отсутствие доказательств, писал Шеннон, можно лишь рассуждать, «как если бы гены действительно существовали». Если выражаться точнее, то без применения статистики и без возможности оперировать гигантским количеством различных черт в масштабе целых наций генетики не смогли бы объяснить ничего более интересного, чем высота стеблей горошка или форма гребня петуха. Евгенисты завязли бы в бесплодных и опасных размышлениях о гене, ответственном за тягу к морю или за вероломство. Когда Шеннон был еще ребенком, такие ученые, как Д.Б.С. Холдейн, Рональд Фишер и Сьюэл Райт, уже начали наводить крупные орудия статистики на биологию, создавая синтетическую теорию эволюции – синтез Дарвиновской теории эволюции и генетики Менделя, о которой Дарвин не подозревал. И их работа придала неожиданной ценности сырым фактам, собранным в хранилище института человеческой селекции. И именно по этой причине Клода Шеннона вытащили из комнаты, где стоял дифференциальный анализатор, и поручили ему продолжить работу в области популяционной генетики. Потребность в натуралистах и сачках для бабочек исчерпала себя: биология, как и построение компьютеров, требовала математиков.


Задолго до того, как Барбару Стоддард Беркс попросили пересмотреть подходы к изучению генетики, научный руководитель Шеннона в Колд-Спринг-Харбор сочиняла тексты к детским книжкам в картинках: «Тысячи звезд сверкали в небесах, и отец показал мне созвездие Южный Крест, которое состоит из четырех очень ярких звезд, похожих по форме на бумажного змея. Взрослые люди называют эту фигуру крестом, и некоторые очень гордятся тем фактом, что смогли увидеть его, потому что для этого им приходится отправляться в дальние путешествия».

Немногие ученые бывали в тех краях, куда ездила Беркс. Еще ребенком она путешествовала с родителями – они оба были преподавателями – и побывала в отдаленных районах филиппинских гор. Когда она вернулась в Америку, то приняла участие в создании книги в картинках под названием «Филиппинское путешествие Барбары», на писан ной ее матерью от лица маленькой Барбары. Она добилась самых высоких званий в американской науке, причем в те времена, когда женщинам все еще не доверяли заниматься точными науками. Будучи старше Шеннона на четырнадцать лет, Барбара также наиболее продуктивно проявила себя до тридцати лет. Но в отличие от Шеннона, эта женщина научилась справляться с коллегами, которые порицали ее за излишнюю агрессивность в отстаивании своих выводов, делая это с той же уверенностью, что и они.

Беркс путешествовала, занимаясь своими исследованиями, и вносила статистическую строгость в сферу изучения генетики. Бо́льшая часть ее работы была посвящена извечной проблеме соотношения природы и воспитания, в частности в том, что касается интеллекта. Наибольшие споры вызывали те ее исследования, где она пыталась разделить влияние генетики и окружения на IQ. Так, к примеру, тема «природа без воспитания» означала изучение поведения близнецов, воспитываемых раздельно, а «воспитание без природы» было сравнительным исследованием интеллекта приемных детей и их приемных родителей. В возрасте двадцати четырех лет на основании проведенного ею изучения приемных детей она сделала спорный вывод о том, что уровень интеллекта примерно на 75–80 процентов является наследственным. И хотя Беркс не была отягощена грузом знаний из области евгеники, но она, как и Буш, приехала в Колд-Спринг-Харбор ради хранившегося здесь миллиона каталожных карточек. И в последние годы существования этого учреждения ей удалось обнародовать свой надежный метод отфильтровывать ненужный мусор, собранный в папках, чтобы добраться до пригодной информации.

Но эта вера в собственную оригинальность подвела его: в какой-то момент он представил в качестве нового открытия теорему, которая была уже известна биологам на протяжении двух десятилетий.

Другими словами, Беркс была экспертом в данной области и при этом обладала выдающимся интеллектом. Именно поэтому ее слова прозвучали весомо, когда, прочитав часть предварительной работы Шеннона по генетике, она написала в МТИ, что «Шеннон, конечно же, одаренный человек, возможно, в самой высшей степени». Обращаясь к Бушу, она с ироничным сочувствием попеняла на то, что этому молодому человеку, похоже, почти нечему учиться у них: «Быть руководителем такого юноши, как Шеннон, довольно трудно, не правда ли?» И все же Шеннону пришлось изучать генетику с самых азов. Аллели, хромосомы, гетерозиготность – когда он впервые столкнулся с этим, то признался Бушу, что даже не понимает таких слов. Начав со скудного старта, ему удалось (в целом) овладеть новой наукой и подготовить для публикации научную работу менее чем за год.


«Алгебра теоретической генетики» действительно имела все признаки работы талантливого новичка, заброшенного на чужую территорию – хорошо это или плохо. В своей библиографии Шеннон потрудился сослаться лишь на семь других научных работ, объяснив это тем, что его метод генетической математики был в буквальном смысле беспрецедентным: «Ни одна работа не выполнялась прежде в подобном соответствии со специфическими алгебраическими линиями, как в этой диссертации». Но эта вера в собственную оригинальность подвела его: в какой-то момент он представил в качестве нового открытия теорему, которая была уже известна биологам на протяжении двух десятилетий. Один курс по генетике или несколько дополнительных недель, проведенных в библиотеке, могли помочь ему избежать этого повторного открытия, сделанного человеком, который начал изучать генетику с нуля. Потом он признался Бушу: «Хотя я довольно внимательно просматривал учебники по генетике, я не решился ознакомиться с периодической литературой». Однако при этом Шеннон предложил совершенно новый взгляд на старые проблемы. И там, где его мысль действительно была оригинальной, это происходило почти неосознанно. Подобно генетику Джозефу Конраду, он мог достичь творческих высот в освоенном им языке, потому что в юношеские годы не успел заучить известные клише.

Генетическая алгебра Шеннона была, по сути, попыткой повторно воссоздать для клеток то, что он смог создать для электрических схем. До Шеннона электрические схемы можно было изобразить на доске, но не в виде уравнений. Конечно, гораздо неудобнее манипулировать диаграммой, чем уравнением. Но никому еще не удавалось даже начать применять математические правила к чертежу. Все в работе Шеннона было построено на понимании того, что электрические схемы были чисто символическими. А что если гены тоже чисто символичны? Подобно тому, как булева алгебра помогла автоматизировать ментальные усилия вычислительных машин, алгебра генетики могла помочь генетикам предсказывать ход эволюции. Трюк, как и прежде, заключался в том, чтобы абстрагироваться оттого, что было перед глазами. Забудьте о сотне переключателей в коробке, забудьте о том, что 4598 означает игру в шахматы.

«Значительная часть силы и простоты любой математической теории, – писал Шеннон, – зависит от использования компактного и наглядного символического изображения, которое, тем не менее, всесторонне описывает изучаемые концепции». На самом деле, эта мысль была уже прочно вбита в головы математиков, которые знали, к примеру, что Ньютон и Лейбниц открыли дифференциальное исчисление почти одновременно, но система символов Лейбница победила как более наглядная. Но какой должна быть наглядная система символизации целой популяции людей, выраженная в генах?

Как понял Шеннон, изучив эту область, «гены заключены в палочковидных телах, именуемых хромосомами; большое количество генов лежат бок о бок по всей длине хромосомы». (Сами хромосомы состоят из молекул ДНК, которые кодируют гены четырехбуквенными сочетаниями, хотя об этом никто еще не знал.)

У большинства видов, состоящих из более чем одной клетки, особи имеют определенное количество парных хромосом (у человека их двадцать три пары). У тех видов, которые размножаются половым путем, одна хромосома передается от матери, а одна – от отца. Чтобы было понятнее, Шеннон предложил рассматривать организм всего с двумя парами хромосом и шестнадцатью генами. Свой генетический код он представил следующим образом:


A1B1C3D5 E4F1G6H1


A3B1C4D3 E4F2G2H2


Левая верхняя комбинация A1В1С3D5 – это хромосома от одного родителя, а левая нижняя комбинация А3В1С4D3 – хромосома от второго родителя. Вместе они образуют одну хромосомную пару. Колонка из A1 и А3 (буквы выделены жирным шрифтом) составляет позицию генов. Если брать их по отдельности, то A1 – это аллель, или ген от одного родителя с одной наследуемой чертой. Ограниченное количество аллелей возможно в любой позиции генов, а взаимодействие аллелей от матери и отца определяет те качества, которые наследует их потомство. Шеннон перевел в символы возможные аллели с помощью чисел в нижнем индексе. А1 и А3 – это различные проявления одной черты (к примеру, цвета волос – единица обозначает каштановый, а двойка блондин), а качество, которое превалирует, зависит от того, какой ген доминирует.

Теперь еще больше упростим эту схему. Допустим, мы хотим изучить целую популяцию индивидуумов, выбрав всего две черты, А и В.

А что если целую популяцию и все ее релевантные гены можно представить в виде всего одного алгебраического выражения?

И снова каждый ряд символов получен от одного родителя, а каждая колонка обозначает позицию гена. Скажем, существуют две возможные аллели для А (к примеру, каштановые и светлые волосы) и три для В (высокий, среднего роста и низкорослый). В этом случае получится двадцать один генетически отличный от других индивидуум (поверьте нам), варьирующийся от


A1B1

A1B1

до

A1B3

A2B2


Итак, как мы можем смоделировать генетические изменения населения со временем, или предсказать результаты его произвольного смешения с другой группой? Как будет выглядеть новая популяция через пять поколений? А через тысячу поколений?

Если бы мы были наделены неограниченным количеством времени и бумаги, то могли бы произвести расчеты отдельно для каждого из двадцати одного индивидуума, соединившихся в произвольном порядке с представителями другой группы. В результате мы получили бы одно поколение, а дальше мы могли бы вновь и вновь повторять этот процесс до бесконечности. А что если целую популяцию и все ее релевантные гены можно представить в виде всего одного алгебраического выражения? Оно должно быть, как отметил Шеннон, одновременно компактным и наглядным: достаточно компактным, чтобы использовать его в качестве единственной величины в уравнении, и наглядным, чтобы его можно было «разобрать» на все его составляющие, когда нам нужно остановить циклы рекомбинации и изучить результаты.


Размышляя подобным образом, Шеннон изобрел символ, чтобы суммировать всю популяцию: λhijk.

Данное выражение действительно, как он указывал, является «целой группой цифр». λ – это популяция в целом, h, j, i и k – это гены. По мере того как мы узнаем ряд генов, возможных для данной популяции, мы можем заменить эти буквы рядом цифр. Колонка hj – это одна позиция гена, и так как первая рассматриваемая черта имеет две аллели, значение h или j может варьироваться от 1 до 2. Колонка ik – это другая позиция гена, и так как вторая рассматриваемая черта имеет три аллели, значение i или k может варьироваться от 1 до 3. λ1322 теперь означает не одного индивидуума, а долю целой популяции, имеющей генетический код:

A1B3

A2B2.

λhijk – это особенно простой способ перевести в символы частоту гена, потому что, как и хорошая оптическая иллюзия, она открывает два разных набора информации, в зависимости от того, как мы ее читаем. Если читать вертикально, то колонки с величинами – hj и ik – означают позиции генов, что подводит нас к качествам любого индивидуума в данной популяции. Если прочитать горизонтально, ряды величин —hi и jk— означают наборы хромосом, каждая из которых наследуется от одного из родителей.

Другими словами, это была попытка Шеннона повторить центральный концептуальный скачок, который он применил в своей диссертации, посвященной электрическим схемам. И, как и прежде, рациональный выбор символов – суммирование в параллельном соединении или решетка величин для хромосом – позволил Шеннону упростить и смоделировать будущее на бумаге. Оставшаяся часть его диссертации представляла собой набор генетических теорем, которые стали сферой приложения его алгебраических инструментов. С их помощью он мог оценить вероятность того, что определенный ген проявится у индивидуума после n-поколений. Он мог использовать суммирование для обозначения комбинации нескольких популяций, а умножение – для рандомизированного размножения, и он показал, как вычислять продукт двух популяций, λhijk · λhijk. Там были фракции популяций, воображаемые «негативные популяции» и скорости изменения частоты генов со временем. Он также мог рассматривать «летальные факторы», или естественный отбор и недостаточно адаптируемые черты, рассматриваемые во времени – алгебра эволюции. Он использовал алгебраические уравнения, в которых х была целой группой организмов: располагая данными о генах известной группы в настоящем, он мог заглянуть в прошлое и установить гены неизвестных предков, которые стали основоположниками семейного древа. Но самое важное, он вывел уравнение – двенадцатилинейную махину из соединенных друг с другом скобок и экспонент, – которое давало частоту трех разных аллелей в любой популяции через любое количество поколений. И хотя ряд сделанных в диссертации заключений не был открытием, этот последний итог – экстраполяция в будущее любых трех черт – был абсолютно новым достижением. Менее чем через год после того, как Шеннон освоил новую терминологию, он смог выдать результаты, на пять-десять лет предвосхищавшие ход науки.

Но в отличие от сделанных им открытий в области переключателей тока, работа Шеннона о генетике получилась успешной только потому, что уровень абстрагирования был гораздо выше. Есть некая ирония в том, что учреждение, предназначавшееся для практических целей – продвигать идеи селекционного отбора людей, – завершило свое существование такой непрактичной работой. Во всех случаях, за исключением самых простейших организмов, алгебра Шеннона требовала слишком много данных, чтобы сделать реальные прогнозы. «Моя теория дает прогнозы на будущее при наличии всех генетических фактов, – объяснял он позднее. – Но люди не знают всей информации, особенно в том, что касается человеческого организма. Им гораздо больше интересна плодовая мушка!» Спустя два года после смерти Шеннона генетики завершили выстраивание последовательности генома человека. Но даже тогда требовалось еще очень много данных по генетической вариации между человеческими индивидуумами, чтобы алгебра Шеннона заработала. Если что-то и должно было получиться из диссертации Шеннона, то явно не такой мгновенный и ощутимый итог, как цифровой компьютер, а скорее, новые методы и символы, помогающие решать проблемы популяционной генетики в самых общих понятиях.

Но даже это пришлось бы претворять в жизнь без помощи Шеннона. Он оставил свою работу в области генетики сразу после того, как она была отпечатана и прошита.


В определенном смысле предметом диссертации был сам Клод Шеннон. Данный проект был инициативой Буша, и гипотеза была его. Гипотеза: субъект, двадцатитрехлетний гений, работающий в научной области, в которой он не получил образования и «даже не знал, что означают конкретные термины», способен сделать оригинальные открытия меньше чем за год. Заключение: подтверждено в целом.

В кулуарах Буш потихоньку тщательно изучал мнения своих коллег, признавая, как и прежде, что в работе Шеннона просматривались черты дилетантизма: «Сначала все идет нормально, потом резко прерывается, и обнаруживаешь очевидные грубые ошибки». Тогда уже он был готов огласить Шеннону свой вердикт как можно более деликатно. «Мне нужна ваша поддержка, прежде чем я поговорю с ним относительно конкретной вещи, – писал он гарвардскому специалисту по статистике, – потому что то, что я скажу, может его сильно воодушевить или разочаровать». Такое беспокойство говорит о чувствительном самолюбии, которое Буш видел у своего студента, «человека, с которым следует обращаться крайне деликатно», а также о том простом факте, что в академической жизни Шеннон вплоть до того момента – от Гэйлорда до Кембриджа – не знал поражений.

В любом случае Бушу не пришлось сообщать плохие новости: в появившихся рецензиях звучали фразы типа «очень достойно» и «весьма впечатлен». Беркс была особенно участлива, выражая свое одобрение. Существует легенда о том, что математик семнадцатого века Паскаль в возрасте двенадцати лет самостоятельно открыл теоремы евклидовой геометрии, рисуя на полу своей детской. И работа Шеннона, по заявлению Беркс, была чем-то подобным. «Я совершенно точно знаю, что это должно быть слегка отшлифовано, а затем опубликовано», – писал Буш Шеннону не без удовлетворения.

Но, несмотря на все это, Шеннон проигнорировал слова своего наставника: его работа по генетике была сдана в архив и забыта. Нет никаких признаков того, что Шеннон услышал нотки снисходительности в его сравнении с двенадцатилетним вундеркиндом, рисующим на полу. Но в то же время он, похоже, не проявлял желания становиться очередным Паскалем, заново открывая уже известные факты. Подобные открытия могли бы сказать много замечательного об их авторах – не получившем образования ребенке или инженере, работающем в новой для себя сфере, – но они бы не сказали ничего нового о мире. Новейшим элементом диссертации Шеннона стал его алгебраический метод, и было бы совершенно удивительно, если бы Шеннон, молодой человек без связей и знакомств, мог убедить генетиков отложить в сторону свои привычные инструменты и начать использовать его. Шеннон понимал это так же хорошо, как любой другой: «Я здорово провел те пару лет, что изображал из себя генетика», – шутил он позднее.

Сама специфичность метода Шеннона и условия изолированности, в которых он был изобретен, делали его неуместным.

Помимо восхваления его работы, Беркс и Буш также давали свои объективные оценки возможности того, что данный труд окажет влияние на всю науку в целом. Беркс написала в МТИ, что «лишь немногим ученым удается творчески применить новый и нетрадиционный метод, выработанный кем-то другим, по крайней мере, среди представителей своего поколения». Вместе с похвалой Буш спешил предостеречь своего студента: «Я очень сильно сомневаюсь в том, что твоя публикация выльется в дальнейшую работу, и другие будут применять твой метод, так как в этой области слишком мало индивидов, которые стали бы этим заниматься». Сама специфичность метода Шеннона и условия изолированности, в которых он был изобретен, делали его неуместным. Или же, в лучшем случае, приговаривали его изобретателя к печальной участи генетика-аутсайдера, навязывающего свои условные обозначения скептикам. Для студента, уже снискавшего себе славу одного из самых талантливых молодых инженеров страны, подобное будущее могло показаться малопривлекательным и ненужным. Шеннону, как отметил позднее один из его коллег, «не нужно было портить свою уже сложившуюся репутацию чем-то столь невпечатляющим».

С того момента и до конца своих дней Шеннон был непреклонен в том, что касалось любых его публикаций: вложив столько сил в научную работу, прилагать новые усилия к общению было не обязательно. Он решал этот вопрос в пользу собственного комфорта, особенно это касалось случаев, не требующих особого внимания. Вот как Шеннон объяснял это позднее: «После того как я находил ответы на искомые вопросы, для меня всегда было мукой подробно описывать их или публиковать (а только так можно получить широкое признание)». Какой-нибудь более напыщенный ученый мог бы добавить что-то о чистой платонической радости открытия. Но только не Шеннон: «Слишком праздное это дело, мне кажется».

Спустя более полувека после того, как диссертация была представлена Бушу и Беркс, издатели работ Шеннона попросили эксперта в области современной популяционной генетики прочитать потерянную диссертацию и оценить ее непредвзятым взглядом. Они хотели получить ответ на вопрос: в случае, если бы эта диссертация была опубликована и прочитана, имела бы она какое-то значение для всей науки в целом? Рецензент сравнил диссертацию с работами двух других молодых математически подкованных генетиков, трудившихся в безвестности в конце 1930-х годов. И хоть он в итоге поставил Шеннона на третье место, ученый выразил сожаление, что «работы всех троих не получили широкого признания в 1940 году»: «На мой взгляд, это бы существенно изменило историю данного предмета».

Шеннону же предстояло творить свою историю в другой области. Самое простое объяснение его нежелания публиковать свою работу заключается в том, что внимание его, как это бывало часто, переключалось с одного предмета на другой. В разгар его предполагаемого полного погружения в генетику он решился написать письмо своему руководителю:

«Дорогой д-р Буш…

Я работаю над тремя различными идеями одновременно, I/, как ни странно, это кажется мне гораздо более продуктивным методом, чем если бы я занимался какой-то одной проблемой…

Я то и дело возвращаюсь к тому, что анализирую некоторые фундаментальные свойства общих систем передачи информации, включая телефонию, радио, телевидение, телеграфию и т. д.».

7. «Лаборатории»

Прикладная математика… нуждается в варварах: людях, готовых сражаться, завоевывать, строить, понимать, не думая заранее о том, каким орудием воспользоваться.

Бернар Буземи

На это требовалось время. Даже самой значительной написанной и опубликованной магистерской работы в области генетики было недостаточно для того, чтобы получить докторскую степень. Так же как любой другой студент МТИ, Клод Шеннон должен был сдать обязательные языковые экзамены. Поэтому он вернулся в Кембридж и в промежутках между преподаванием на математическом факультете и набрасыванием первых заметок по телеграфии, телефонии, радио и телевидению – обо всем, что математик мог сказать о четырех средствах связи, обладающих общими важными «фундаментальными» свойствами – он переписывал стопки дидактических карточек. Французский был легче, немецкий с первого раза он не сдал.

В этом строгом, подчиненном миру цифр распорядке дня он находил время для прямо противоположного хобби. У Шеннона развилась страсть к джазу, особенно к импровизациям, которые он называл «непредсказуемыми, иррациональными». В Гэйлорде он играл на трубе в оркестре духовых инструментов, в Кембридже – на джазовом кларнете в своей комнате. Прослушивание личной коллекции пластинок было единственным моментом, отвлекавшим его от «интеллектуального» проекта, заставляя все чаще засиживаться допоздна, а потом по утрам поздно вставать с постели. Он поселился вместе с двумя соседями по квартире в апартаментах по адресу: Гарден-стрит, 19, недалеко от Гарвард-сквер. Мы можем лишь догадываться, с каким трудом он отрывался от стола, услышав низкий гул голосов каждый раз, когда затевалась вечеринка. Не привыкший к непринужденным разговорам юноша, стоявший в дверях или у стен. Однажды он стоял в дверях на одной из таких вечеринок, когда зернышко от попкорна угодило ему в лицо.

Норме Левор, бросившей попкорн, чтобы привлечь внимание высокого тихого молодого человека в дверях, было всего девятнадцать, но она была уже самым искушенным в житейских делах человеком из тех, которых знал Шеннон. Она появилась на свет в фешенебельной квартире одного из небоскребов в западной части Центрального парка в Нью-Йорке. Ее мать была наследницей приличного состояния от галантерейного бизнеса, а отец импортировал высококачественные швейцарские ткани. Одно время она находилась под опекой своего кузена, «красного» голливудского сценариста и драматурга, влившегося в ряды левых с Верхнего Вест-Сайда, а также сестры, учившейся на факультете права Колумбийского университета (где радикальные студенты были троцкистами, как рассказывала Норма, а основная масса студентов – просто обычными коммунистами). Девушка провела лето в Париже, работая там репортером, пока родители не забрали ее домой в преддверии войны («Именно поэтому я и здесь», – говорила она им, но они и слушать ее не стали). После этого она заинтересовалась политологией, выбрав Рэдклифф, а потом оказалась на этой ужасно скучной вечеринке, где тощий молодой человек стоял на пороге своей спальни, слушая джаз на своем собственном граммофоне.

Почему ты не выходишь сюда, где все? – спросила она его. И он ответил:

– Мне нравится здесь, у меня тут очень хорошая музыка.

– А Бикс Байдербек у тебя есть?

– Это мой любимый музыкант.

И все сложилось. Норма вспоминала потом, что ее привлекла внешность Клода, напоминавшего немного вытянутого в высоту Иисуса, руки Эль Греко – у нее был хороший вкус. У Клода был круглосуточный доступ к комнате с дифференциальным анализатором, и это место, довольно тесное, стало свидетелем их отношений. Наверное, этого времени было слишком мало, для того, чтобы Норма осознала минусы своего недополученного образования или чтобы она обнаружила в личности Шеннона нечто другое, помимо его необычного гения. И слишком мало для Клода, у которого весь опыт ухаживаний до женитьбы заключался в первой порывистой влюбленности, случившейся в двадцать лет. Будучи свободной и не закомплексованной, Норма стала продолжением той его жизни, что он оставил, покидая Гэйлорд. «Мы разговаривали на нашем собственном, понятном только нам интеллектуально-глупом языке, – писала она. – Он обожал слова и повторял “булева” снова и снова ради самого звучания этого слова». Он писал ей стихи, некоторые были довольно игривыми, и все были написаны строчными буквами в стиле лирика-урбаниста Эдуарда Эстли Каммингса. Она сказала ему, что она атеистка в третьем поколении. Он ответил: «А кем ты еще можешь быть?»

«Мы разговаривали на нашем собственном, понятном только нам интеллектуально-глупом языке. Он обожал слова и повторял “булева” снова и снова ради самого звучания этого слова».

Они были неразлучны с самого начала, причем до такой степени, что Норма столкнулась с «большой проблемой», пробираясь тайком по утрам в свою комнату в общежитии в Рэдклиффе. В начале их отношений Клод был «таким любящим и таким нежным, забавным и милым, с ним было так весело и радостно, так здорово находиться все время, ночью и днем, долгие-долгие месяцы». Попкорн попал ему в лицо в октябре 1939 года. 10 января 1940 года в Бостонском здании суда их расписал мировой судья. Медовый месяц в Нью-Гемпшире был испорчен лишь владельцем отеля, антисемитом, отказавшим им в номере (Норма была еврейкой, Клод, по всей видимости, смахивал на еврея).

Шеннон, похоже, был приятно ошеломлен той скоростью, с которой все произошло. Он писал Бушу: «Я женился не на женщине-ученом, как вы, возможно, ожидали, а на журналистке. Она помогала мне с французским, и это очевидно вылилось в нечто большее».

Весной он надел шапочку и мантию, празднуя одновременно получение магистерской и докторской степеней, а также членство в Национальном исследовательском институте, которого он добился благодаря помощи Буша. Следующий учебный год он должен был провести в знаменитом Институте перспективных исследований (IAS) в Принстоне. На вопрос о том, как ему повезло попасть в списки студентов этого престижного заведения, он выразился с еще большей для себя долей сарказма: «Ну, я написал туда, и вот что из этого вышло. Все так делают. Расскажите им, какой вы талантливый и умный». Норма прервала учебу на последнем курсе в Рэдклиффе, чтобы последовать за ним – вполне естественный поступок для жены в те дни, но со временем он будет вызывать у нее все больше раздражения. В области политики и журналистики интеллектуальные амбиции Нормы не уступали амбициям ее мужа, но о них пришлось на время забыть.

До приезда в Принстон пара успела сделать короткую остановку на лето в доме, где прошло детство Нормы, на Манхэттене. Летом 1940 года Клода во второй раз пригласили в «Лаборатории Белла». Но теперь уже он вернулся не в качестве студента-выпускника, а ученым с докторской степенью, имевшим покровителя в лице Вэнивара Буша. Он направлялся в самую, возможно, передовую технологическую компанию в мире – место, где были собраны самые блестящие умы Америки в области связи.


Захоти, Шеннон, он мог бы продолжить идти по накатанной, занимаясь академической деятельностью, коллекционируя награды и звания и получив в итоге штатную должность и пожизненные профессорские блага. Но Шеннон своей работой доказал, что он тот тип математика, который способен действовать независимо от академии и чья работа могла принести ему нечто большее, чем просто академическую должность. Самый главный наставник Шеннона Буш тоже понимал это и намеревался дать соответствующее направление его жизни.

Конечно же, помогло и то, что Вэнивар Буш был в то время корифеем прикладной математики. Возможно, он и не лепил Клода по своему образу, но понимал, что таланты молодого ученого, если правильно их направить, послужат ему во благо и вне стен университета, точно так же, как таланты Буша позволили ему достичь признания в национальном масштабе. Именно Буш взял к себе Шеннона работать с дифференциальным анализатором, и подтолкнул его к тому, чтобы приложить свои знания в области математической логики к теоретической генетике. И именно он в 1938 году внедрил Шеннона в работу по созданию быстрого переключателя микрофиша, «чувствительной считывающей системы, позволяющей быстро отыскивать информацию на пленке с микроизображением». Такая деятельность являлась лишь слабым эхом любой научной работы Шеннона, но это была еще одна возможность заставить своего студента поразмять «математические мускулы» в незнакомой области. Буш тоже обладал чутьем изобретателя-самоучки, и он взялся обработать Шеннона так, как это может сделать опытный наставник: свежая проблема здесь, новая тема для исследования там. А в итоге Шеннон превратится в эксперта прикладной математики высшего ранга.

После того как его приняли в Институт перспективных исследований, но еще до отъезда в офис «Лабораторий Белла», Шеннон написал Бушу, прося его совета относительно дальнейшей карьеры. Буш выразил свое участие: «Единственное, что я держу в памяти, это мое ощущение, что вы в первую очередь эксперт в области прикладной математики, а, следовательно, направления ваших исследований должны касаться самых широких сфер, не ограничиваясь лишь областью чистой математики».


Но Буш был не единственным, кто понимал, что истинный потенциал Шеннона скрыт где-то в иной области, отличной от чистой математики. Торнтон Фрай, руководитель математической группы «Лабораторий», тоже заметил это. Фрай был «очень дотошным и строгим человеком». Это был мягкий способ сказать, что тот был человеком в футляре: работая в Национальном центре исследований атмосферы, он «довольно неодобрительно относился к неформальному западному стилю одежды его сотрудников», хотя «это никогда не влияло на его уважительную оценку их работы». В манерах Фрая чувствовалось его происхождение: он был сыном плотника из Огайо. К 1920 году ему удалось отойти от семейного дела и получить три докторских степени в области математики, физики и астрономии.

Сочетание удачи и полученных знаний помогло Фраю попасть на работу в «Вестерн Электрик», производственное подразделение компании «AT&T» и одну из ведущих в стране инженерных организаций. Во время собеседования с руководителем исследований компании «Вестерн Электрик» Фрай был неожиданно пойман врасплох. Тот хотел знать, насколько Фрай был знаком с работой наиболее влиятельных в то время инженеров в области связи. Вот как Фрай впоследствии вспоминал свое фиаско во время интервью: «Читал ли я когда-нибудь работы Хевисайда? Я никогда не слышал о Хевисайде… Он спросил меня, а слышал ли я о Кэмпбелле? Я никогда не слышал о Кэмпбелле. По-моему, он спросил меня, слышал ли я о Молине. Не слышал. Всего, о чем бы он ни спрашивал меня, я не знал». И все же что-то в этом слишком правильном молодом человеке внушало доверие. Представители «Вестерн Электрик» решили довериться судьбе и дали Фраю работу. И он блистал. А после того как исследовательские подразделения «Вестерн» и «AT&T» расширились, образовав «Лаборатории Белла», Фрай был назначен руководителем математической исследовательской группы.

«Лаборатории Белла» «были там, где будущее, которое мы теперь называем нашим настоящим, постигалось и моделировалось», – писал Джон Гертнер в своей книге «Фабрика идеи», посвященной истории «Лабораторий». Другие оценки были выдержаны в том же ключе: «гордость страны», «идеальное интеллектуальное общество». К тому времени, когда Шеннон влился в ряды сотрудников «Лабораторий», причудливое сочетание технологий, таланта, культуры и уровня развития превратило скромный филиал телефонной компании в локомотив открытий. Это было учреждение, которое штамповало изобретения и идеи с неслыханной скоростью и в невообразимом разнообразии. По словам Гертнера, «чтобы постичь то, что происходило в “Лабораториях Белла”… надо понимать какие возможности может получить огромное объединение людей».

Их основателем был изобретатель другой эпохи: Александр Грэм Белл. Американский патент под номером 174,465 – за «метод и аппарат для передачи звуков речи или других звуков телеграфически… путем создания электрических волновых колебаний, похожих по форме на вибрации воздуха, сопровождающие звуки речи или другие звуки» – обеспечил Беллу звание «изобретателя телефона», всемирное признание и значительное состояние. Он основал «Американскую телефонную и телеграфную компанию» («AT&T»), цели которой были отнюдь не скромными: превратить изобретение Белла в национальную телефонную сеть с обширными линиями, многочисленными телефонами и передатчиками. Результат: в течение десяти лет телефон перекочевал из демонстрационных залов лаборатории в дома 150 000 американских жителей. К 1915 году сеть стала чудом инженерной мысли, она опоясывала весь континент, обеспечивая возможность трансконтинентальной связи в то время, когда физическое перемещение с побережья на побережье занимало почти неделю.

В 1925 году «Лаборатории» вышли из состава телефонной компании, став отдельной единицей, находящейся под юрисдикцией одновременно «AT&T» и «Вестерн Электрик». Уолтер Гиффорд, президент «AT&T», отмечал, что «Лаборатории», номинально считаясь отделением телефонной компании, могли «продолжать осуществлять научные исследования в масштабе, вероятно, не сопоставимом с возможностями никакой другой организации в стране и даже мире». Целью «Лабораторий Белла» были не просто более чистые и быстрые телефонные звонки. Перед «Лабораториями» стояла задача замыслить и смоделировать будущее, в котором любая форма связи была бы проектом с участием машины.

Так называемые фундаментальные исследования стали кровеносной системой «Лабораторий». Если «правило 20 %» «Google» – практика, согласно которой сотрудникам разрешено посвящать пятую часть своего рабочего времени сторонним проектам, – выглядит как вольность Западного побережья, тогда функционирование исследовательских программ «Лабораторий Белла», поддерживаемое федерально одобренной монополией и огромными размерами прибылей, кажется в сравнении с ним прожорливым чудищем. Сотрудникам «Лабораторий» предоставлялась неограниченная свобода. Представьте, исследователя просили подумать над тем, как «фундаментальные вопросы физики или химии могли в будущем повлиять на систему связи». «Могли, в будущем» – исследователи «Лабораторий», вдохновленные этой идеей, обдумывали ее десятилетиями, представляя, насколько радикально технологии способны поменять ход привычной жизни, и удивляясь тому, как «Лаборатории» смогли «объединить всех нас и собрать все наши новые машины в одном месте». Один из сотрудников «Лабораторий» уже более поздней эпохи выразился на этот счет следующим образом: «Когда я впервые попал туда, познакомился с их философией: смотри, то, над чем ты сейчас работаешь, может не иметь большого значения в ближайшие десять-двадцать лет, ну и прекрасно, мы все равно будем там».

За несколько десятков лет исследователи «Лабораторий» изобрели факсовый аппарат, кнопочный набор в телефонии и элемент солнечной батареи.

Такая беспрецедентная свобода была мечтой любого ученого, и возможность работать так, как им нравится, притягивала друг к другу ошеломительное количество умов. Бернард «Барни» Оливер, ученый из «Лабораторий», который впоследствии возглавит исследования для «Хьюлетт Паккард», вспоминал типичные размышления своих коллег: «Знаешь, приятель, здесь в моем распоряжении все знания в мире в области электрической инженерии. Мне достаточно лишь снять трубку телефона или встретиться с определенным человеком, и я получу ответ на свой вопрос».

Такое сосредоточение талантов в одном месте приносило невиданные дивиденды. За несколько десятков лет исследователи «Лабораторий» изобрели факсовый аппарат, кнопочный набор в телефонии и элемент солнечной батареи. Они сделали возможным осуществление телефонной связи на дальние расстояния и синхронизировали звук и изображение в кинофильмах. Во время войны они усовершенствовали радар, локатор, противотанковый гранатомет и создали защищенную телефонную линию, позволившую Франклину Рузвельту разговаривать с Уинстоном Черчиллем. А в 1947 году исследователи «Лабораторий» Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн сконструировали транзистор – основу современной электроники. Эти трое получили Нобелевскую премию – одну из шести, которыми были награждены ученые «Лабораторий» в двадцатом веке.

Одно дело, когда промышленная лаборатория берет на работу ученых с докторской степенью и предлагает им заняться различными остро назревшими инженерными проблемами. Но Нобелевская премия? Какие-то заоблачные проекты? Десять-двадцать лет форы? Даже учитывая ностальгию по тем временам, замечание Торнтона Фрая кажется вполне уместным, когда он, вспоминая свою работу там, называет «Лаборатории» «компанией из сказки».

Представьте себе Клинтона Дэвиссона, нобелевского лауреата и исследователя «Лабораторий Белла». Дейви, как его называли, был «похож на привидение… медленно передвигавшийся… почти как спектральная матрица». Субтильный, спокойный житель Среднего Запада, Дейви в основном держался сам по себе и мог самостоятельно ставить себе задачи. Как выразился Гертнер, «ему было разрешено придерживаться позиции ученого, отвергавшего любое руководство, и работать в одиночку или иногда в команде с одним или двумя другими исследователями-экспериментаторами, занимаясь только теми проектами, которые вызывали его интерес». Примечательно, что «его, похоже, особо не волновал вопрос, каким образом его исследование поможет телефонной компании».

«Лаборатории Белла» не были ни университетом, ни благотворительной организацией. И все же Дейви было позволено проводить бесконечные эксперименты за счет компании, многие из которых имели лишь самое отдаленное отношение к главному направлению деятельности фирмы. Довольно красноречив тот факт, что Нобелевская премия Дейви, полученная им за доказательство того, что электроны движутся волнообразно (данные тщательно собирались в ходе эксперимента по дифракции электронов на кристаллах), принесла «Лабораториям» славу, но никакого дополнительного дохода. Человек подобного склада ума, строивший свою академическую карьеру по собственному разумению, считался здесь полезным сотрудником, даже если эта польза была неясной.

Строго рассчитанные финансовые вложения в фундаментальные исследования означали, что в распоряжении «Лабораторий» в любое время имелось несколько штатных сотрудников вроде Дейви. Конечно, вполне допустимо, что предоставленная ученым свобода выбирать направление исследований была для руководства определенным бременем и источником беспокойства. Умельцы-технари, процветавшие в «Лабораториях», были теми, кто, сталкиваясь с почти бесконечным числом задач, выбирал «правильные»: те, которые сулили прорыв в технологиях или в науке, те, что открывали новые перспективы, а не заканчивались тупиком. Подобный выбор задач всегда был вопросом интуиции и одновременно эрудиции – неделимое зерно искусства в науке.

Клод Шеннон был одним из тех, кто чувствовал себя там вольготно. Среди всех институтов, что остались на карте жизни Шеннона, трудно представить место, которое бы лучше подходило ему, чем «Лаборатории Белла» 1940-х годов, учитывая свойственные ему многочисленные увлечения и особый стиль работы. «Я обладал свободой делать все, что хочу, практически с первых дней моей работы, – вспоминал он. – Они никогда не диктовали мне, над чем работать».


Торнтон Фрай не просто взял Шеннона на работу в «Лаборатории», он также приписал его к математической группе, которую создал сам, чтобы быть уверенным в том, что этот талант не пропадет. У Фрая были четкие представления о роли математиков в индустрии. Кто-то назвал бы его романтиком, а кто-то – еретиком. В пространном, вдумчивом размышлении, опубликованном в «Техническом журнале» «Лабораторий», Фрай начинает с того, что указывает на очевидное: несмотря на осведомленность и просвещенность преподавателей математических факультетов университетов, в то время почти отсутствовала практическая направленность подготовки тех математиков, которые стремились «конструировать вещи, а не просто обдумывать их». «Несмотря на то что Соединенные Штаты удерживают явные лидерские позиции в области чистой математики, – писал Фрай, – нет школы, которая обеспечивала бы соответствующее математическое обучение для студента, желающего применить эти знания в области промышленных технологий, а не просто культивировать знания ради знаний».

«В наше время считается само собой разумеющимся, что математик высокого уровня может найти высокооплачиваемую работу. Но так было не всегда, и, в частности, не в мире элитных математиков начала двадцатого столетия. То, что ценилось в этих кругах, не имело почти никакого приложения вне университетских стен. Славу приносили решения абстрактных проблем, а потому вся карьера человека могла строиться вокруг поиска решений таких задач, как гипотеза Римана, гипотезы Пуанкаре и Коллатца и знаменитая теорема Ферма. Это были самые величайшие математические загадки в мире. И тот факт, что десятилетиями их никто не мог решить, делал их еще более манящими. Они воспринимались убийственно серьезно, и вопрос о том, имели ли эти решения какую-либо практическую цель или применение, был второстепенным, если вообще возникал.

Славу приносили решения абстрактных проблем, а потому вся карьера человека могла строиться вокруг поиска решений таких задач, как гипотеза Римана, гипотезы Пуанкаре и Коллатца и знаменитая теорема Ферма.

Фрай, будучи сам математиком с докторской степенью, понимал это предельно ясно.

«Типичный математик, – отмечал Фрай, – не тот тип человека, который станет осуществлять промышленный проект. Он мечтатель, не особо интересующийся вещами или долларами. Он перфекционист, не желающий идти на компромисс, имеющий дело с идеальными материями, не имеющими практической ценности. Он слишком увлечен расстилающимся перед ним широким горизонтом и не может фокусировать взгляд на самом важном».

Все это делало большинство выпускников хорошо подготовленными исключительно в том, что касается решения задач, которые имели ограниченную область применения вне математического сообщества. И промышленная лаборатория, таким образом, представляла для математика почти такую же ценность, как рыба для велосипеда. Если только…

Догадка Фрая заключалась в том, что не все математики хотели писать научные работы и гоняться за должностью. Он также предположил, что правильное окружение могло бы пойти им на пользу и дать возможность поработать над практическими задачами, заинтересовав «насущными проблемами» и «конкретными разработками». Он был среди тех немногих людей, которые могли поспособствовать реализации этой идеи, превратив феномен «промышленный математик» в новую породу «изобретателя-практика».

И он претворил в жизнь свою философию в самом сердце математической группы. Он действовал просто: инженеры «Лабораторий Белла» были «удручающе несведущи в математике». Но математика, при правильном ее применении, могла помочь им решить сложные задачи в области телефонии. В то же время математическая группа служила своеобразным ситом для любого одаренного сотрудника фирмы, который был слишком необычным, чтобы поладить с другими. «Математики – странный народец. Вы и я. Это факт, – заявил Фрай своему коллеге на собеседовании. – Поэтому в отношении любого достаточно странного субъекта, с которым вы не знаете, что делать, вы говорите: “Этот парень математик. Давай передадим его Фраю”.

Математическая группа под руководством Фрая начинала как внутренняя консультационная служба: к его математикам обращались за помощью инженеры, физики, химики и другие, но они также были свободны подбирать своих собственных внутренних «клиентов». Они были всегда рядом, чтобы помочь советом или помощью. А вопросы управления и сложные вопросы практической реализации промышленных проектов можно было оставить для других. Как отмечал Генри Поллак, «наш принцип гласил, что мы сделаем что-то один раз, но не дважды».

Это давало группе широкие полномочия, гибкие даже с учетом известной всем свободной атмосферы, царившей в «Лабораториях». Один исследовательтой поры сказал: «Наша работа заключалась в том, чтобы совать свой нос в дела каждого». По словам Фрая, «не было ничего, над чем мы не имели полномочий работать, если нам это было нужно». Сам Шеннон вспоминал: «Я работал в математической исследовательской группе, деятельность которой развивалась в свободном режиме; не столько ориентировались на проекты, сколько пытались как можно быстрее осуществить свои индивидуальные исследования… И мне нравился такой подход, когда я мог работать над своими собственными проектами».

В обмен на такую независимость математическая группа активно знакомилась с тем, как работает телефонная компания. Самые первые члены группы залезали на телефонные столбы и оперировали коммутаторами. Они осваивали математику переключений и решали трудные сетевые задачи. Подобно остальным сотрудникам «Лабораторий», они обращались друг к другу исключительно по фамилии. Со временем их практический опыт в сочетании с профессиональными знаниями позволил им углубиться в математику инженерии связи. Математическая группа в конечном счете стала восприниматься как нечто выдающееся внутри индустрии, а замысел Фрая задал новый стандарт для использования математических умов в сфере крупного частного бизнеса.


Однажды летом Шеннон уже приобщился к деятельности «Лабораторий Белла». И хотя о том времени почти не сохранилось письменных свидетельств, нам известно, что из этого вышло. Работа Шеннона в этот период отражена в двух технических отчетах, причем оба они дают представление о том, как математические навыки можно использовать для развития телефонных сетей.

Первым научным трудом Шеннона стала работа под названием «Теорема цветового кодирования». В такой сложной системе, как телефонная сеть «Лабораторий Белла», вопросы выбора цвета проводов были серьезным делом. Шеннону была поставлена задача решить следующий ребус:

«Существует ряд переключателей, реле и других устройств А, В… К, которые должны быть соединены друг с другом. Соединительные провода сначала образуют кабель, причем концевые выводы, которые соотносятся с А, выходят в одной точке, а те, что с в, – в другой, и т. д.

И чтобы различать разные провода, необходимо, чтобы все провода, выходящие из кабеля в одной точке, были разного цвета. Может быть любое количество концевых выводов, соединяющих две точки. У нас может идти, к примеру, четыре провода от А к В, два от В к С, три от С к D и один от А к D. Четыре провода от А к В должны быть все разных цветов, и все они должны отличаться от проводов, идущих от В к С и от А к D. Но при этом три провода от С к D могут быть такими же, как те три от А к В. Также один провод, идущий от А к D, может быть таким же, как один, что идет от В к С. Если предположить, что не более чем m концевых выводов начинаются в любой одной точке, возникает вопрос о предельном количестве разных цветов, которое является существенным для выбора цвета в любой сети».

Если данная задача и напоминает школьную задачку типа «два поезда вышли в одно время из одного пункта…», то это потому, что подобные проблемы связаны с поиском математических упрощений. Вот для чего здесь был Шеннон: поиск обходного пути, того, что позволило бы инженерам из «Лабораторий», не имеющих ученых степеней, получить быстрый и легкий способ рассчитать минимально необходимое предельное количество цветов, которое требуется для сетей. И ответ Шеннона – следует умножить количество сетевых линий на 1,5, и тогда самое большое целое число и будет количеством цветов, которые вам необходимы – был тщательным, обдуманным и хорошо доказанным. И пусть он не являлся некой математической легендой, но все равно был в высшей степени полезен. И в отличие, скажем, от алгебры генетики или размышлений над символической логикой и электрическими схемами, подобное решение можно было реализовать немедленно.

Это была работа изобретателя в гораздо более крупных масштабах, в самом сердце телефонной системы.

И это было важно. Данная работа демонстрирует нам то, как формальное образование Клода Шеннона-взрослого соединилось с неформальным обучением Клода Шеннона-мальчика, того, чье счастливое детство было посвящено игре со сломанными радиоприемниками и самодельными подъемными устройствами, и то, что расчетливая и практичная часть его натуры оставалась неизменной. Несложно представить, что решение данной конкретной проблемы – какой бы технической и узконаправленной она ни казалась – доставляло Шеннону огромную радость. В конце концов, она представляла собой трудноразрешимую загадку. А еще напоминала о юношеских годах, когда он воображал себя инженером-телеграфистом, строя проволочную телеграфную сеть.

Вторая работа Шеннона – «Использование реле Лакатоса – Хикмана» – была попыткой сделать проще и экономичнее применение реле, которые «Лаборатории» использовали для соединения телефонных звонков. Эта работа ставила под сомнение оптимальность сетевой системы реле «Лабораторий Белла» в тогдашнем состоянии и подсказывала вопрос, есть ли лучший способ заставить ее работать. Другими словами, это была работа изобретателя в гораздо более крупных масштабах, в самом сердце телефонной системы.

И тогда Шеннон занялся двумя новыми альтернативными вариантами электрических схем, опираясь на свою магистерскую работу – «задуманными благодаря сочетанию здравого смысла и методов булевой алгебры», – и хотя он с готовностью признавал, что каждый из его вариантов имел свои недостатки, он также отстаивал их, как превосходящие те, что предлагались.

Впервые оказавшись в «Лабораториях», Шеннон испытывал некоторые сомнения: будет ли промышленная лаборатория сдерживать его способность обдумывать крупные проекты и формулировать новые идеи? По прошествии лета с этими сомнениями было покончено. «Лаборатории» предоставили ему такой широкий простор для творчества, о котором можно только мечтать в профессии.

«Для меня было приятной неожиданностью, – писал Шеннон Вэнивару Бушу, – обнаружить, что “Лаборатории” фактически используют [мою] релейную алгебру в проектных работах и учитывают пару новых моделей электрических схем при разработке сетей». Читая эти строки, Буш, вероятней всего, удовлетворенно улыбнулся.

8. Принстон

По окончании летней практики в «Лабораториях Белла» к моменту прибытия Шеннона в Институт перспективных исследований в Принстоне той же осенью его имя было уже известно в кругах математиков и инженеров. Вэнивар Буш, конечно же, в очередной раз приложил к этому руку. Но и другие люди тоже отметили для себя молодого математика. Норберт Винер, математик, пользовавшийся огромным авторитетом среди коллег, написал в 1940 году, что считает Шеннона «человеком необычайного таланта и интеллекта…»: «Он уже проделал работу, отличающуюся невероятной оригинальностью, и, вне всякого сомнения, был перспективным специалистом».

27 сентября 1940 года Освальд Веблен из Института перспективных исследований расхваливал Шеннона в своем письме Торнтону Фраю. Веблен увидел в Шенноне редкий талант и показал его диссертацию Оррину Фринку, лидеру в области топологии. В МТИ Клода также считали неординарной личностью. 21 октября Г. Б. Филлипс, руководитель математического отделения МТИ, телеграфировал своему коллеге по факультету: «Мистер Шеннон – один из самых способных выпускников из всех, что я знаю, и он способен осуществить первоклассное исследование в любой области, которой заинтересуется». Получателем этого сообщения был Марстон Морс, человек, в честь которого было названо целое направление в математике и который вместе с Винером и фон Нейманом входил в число семи лауреатов премии Бохера, одной из высочайших наград в области математики.

Морс. Филлипс. Фринк. Фрай. Веблен. Буш. К этому времени у Шеннона был уже внушительный список сторонников и покровителей, влиятельных фигур в области математики. И он, даже не проявляя типичных для амбициозных и талантливых молодых людей стремлений, обрел их поддержку. Он произвел впечатление на людей, которые были проницательными судьями, умевшими оценить интеллектуальный потенциал человека. И они почувствовали в нем своего.

Перемещения туда-сюда вдоль побережья, из одного элитного учреждения в другое, от одних наставников к другим – есть некий оттенок бесприютности в таких научных историях, и в частности в истории Шеннона. В данном случае путешествия молодого честолюбивого ученого напоминают не что иное, как спирально-восходящий путь функционера более ранней эпохи, метко описанный Бенедиктом Андерсоном.

Морс. Филлипс. Фринк. Фрай. Веблен. Буш. К этому времени у Шеннона был уже внушительный список сторонников и покровителей, влиятельных фигур в области математики.

«Он видит впереди себя вершину, о не центр. Он взбирается по кручам серией петляющих движений, которые, как он надеется, будут становиться короче и экономнее, по мере того как он будет приближаться к вершине… В этом путешествии не гарантируется никаких привалов, каждая пауза что-то да предвещает. Чего функционер желает в самую последнюю очередь, так это возвращения домой, ибо у него нет дома, который бы обладал для него неотъемлемой ценностью. И вот еще что: на своем спирально-восходящем пути он встречает других целеустремленных паломников – своих коллег-функционеров из мест и семей, о которых он вряд ли вообще когда что-либо слышал и которые он, разумеется, надеется никогда не увидеть».

Кто же эти новые компаньоны Шеннона по Принстону? Из каких мест? Например, Джон фон Нейман, юное дарование еврейско-венгерского происхождения, который в возрасте шести лет мог острить на древнегреческом или без карандаша и бумаги разделить 93 726 784 на 64 733 647 (или любое другое восьмизначное число). Будучи студентом, он однажды в буквальном смысле довел своего преподавателя до слез восторга, а в колледже на лекции «Нерешенные проблемы в математике» царапал ответы в своем блокноте. Фон Нейману мы обязаны появлением теории игр (традиционное изучение стратегических решений), интеллектуальной начинки современных компьютеров и значительной доли квантовой механики. Шеннон называл его «самым большим интеллектуалом, которого… когда-либо встречал». И это было распространенным мнением. То, что начиналось с фанатичного обожания («Я был выпускником, он – одним из величайших математиков мира», – вспоминал Шеннон), в более поздние годы разовьется в нечто, больше похожее на равное партнерство двух первопроходцев в области искусственного интеллекта.

Или Герман Вейль, бежавший в Америку от нацистов, математик и философ физики. Как математик, Вейль работал над тем, чтобы объединить достижения в квантовой механике с доктринами классической физики. Как философ он воспринимал теорию относительности Эйнштейна не только как поворотную точку в науке, но как новое осмысление связи человеческого самосознания и внешнего мира. Спустя всего два года после того, как Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности, Вейль представил свою исчерпывающую трактовку философских принципов релятивизма. «Было ощущение, словно рухнула стена, отделяющая нас от Истины, – ликовал он. – Это еще больше приблизило нас к пониманию некоего замысла, лежащего в основе всего происходящего». Это был отборный, элитный состав, по меркам Шеннона. И он, возможно, с некоторым трепетом сидел в кабинете Вейля, представляя своему новому руководителю программу исследования на следующий год.

Что если математическая модель послания, отправленного по телефонным или телеграфным сетям, имела нечто общее с моделями движения элементарных частиц?

Вейль в целом довольно снисходительно отнесся к работе Шеннона в области генетики (как и сам Шеннон на тот момент), но Клод мог с легкостью обсуждать вопросы современной физики и покорил Вейля тем, что проводил аналогию между таинственной природой кванта, которую пытались разгадать физики, и проблемами применения математических моделей в сфере связи, которые он только пробовал решить. Что если математическая модель послания, отправленного по телефонным или телеграфным сетям, имела нечто общее с моделями движения элементарных частиц? Что если содержимое любого послания и траекторию любой частицы можно описать не как механические движения или хаотичную бессмыслицу, а как хаотично выглядящие процессы, которые подчиняются законам вероятности – то, что физики называют «стохастическими» процессами? Вспомните о «колебаниях курса акций или о бредущем наугад по тротуару пьяном человеке», вспомните также о соло на кларнете, все эти события точно не назовешь подчиненными какой-то системе: возможно, «интеллект» и электроны похожи в этом смысле, так как они совершают случайные перемещения внутри вероятностных границ. Это заинтересовало Вейля.

Подобное предположение стало ранним намеком на то, что математика передачи сообщения могла сказать больше, чем самая эффективная модель телефонной сети, предложить нечто более фундаментальное в том, что касается таинственного «плана», о котором догадывались великие физики. Да, это было всего лишь предположение, возможно, полезная аналогия и ничего более. Но с одобрения Вейля Шеннон смог посвятить все свое время изучению вопросов, связанных с «интеллектом», которые он впервые поднял в своем письме Бушу.


И, конечно же, в этом списке был Эйнштейн. Этот великий ученый видел, как нацисты сжигают его книги, и нашел свое имя в списке приговоренных к смерти. Он, как и Вейль, бежал из Германии и в 1933 году обрел убежище в Принстоне. Существует несколько историй, в которых участвуют одновременно Эйнштейн и Шеннон, и, хотя не все они, вероятно, правдивы, мы приведем их все для полноты картины.

Норма вспоминала: «Я налила чай [Эйнштейну], и он сказал мне, что я замужем за блестящим, гениальным человеком». Она продолжила свою мысль в другом интервью, где добавила, что Эйнштейн глянул на нее поверх чашки и отметил: «У вашего мужа блестящий ум, такой, каких я больше никогда не встречал». Этот рассказ часто повторялся, но вероятней всего, ничего подобного в действительности не происходило. Дело в том, что к 1940 году Шеннон осуществил интересную и значимую работу, но ничего такого, что привлекло бы внимание Эйнштейна. В конце концов, физика не являлась сферой деятельности Клода. К тому же у нас нет свидетельств того, что Шеннон пытался добиться аудиенции самых известных и влиятельных ученых того времени. Ничто в поведении Шеннона не указывало на его желание представить Эйнштейну свои новые взгляды на тот или иной предмет. Поэтому данная сцена просто не вяжется с тем, что мы знаем о Шенноне. (А Джон Нэш, привлекавший к себе больше внимания, напротив, настойчиво добивался встречи с Эйнштейном, будучи еще студентом, и, по словам его биографа Сильвии Насар, целый час знакомил его со своими мыслями относительно «гравитации, трения и излучения». По завершении этой беседы Эйнштейн сказал: «Вам не мешало бы подучить физику, молодой человек».)

А Джон Нэш, привлекавший к себе больше внимания, напротив, настойчиво добивался встречи с Эйнштейном, будучи еще студентом, и, по словам его биографа Сильвии Насар, целый час знакомил его со своими мыслями относительно «гравитации, трения и излучения».

С другой стороны, история, рассказанная другом Клода профессором Артуром Льюбелем, выглядит более убедительно и говорит о том, что интересы Эйнштейна носили более практичный характер:

История гласит, что где-то посреди лекции, которую Шеннон читал своим студентам-математикам в Принстоне, дверь, расположенная в конце аудитории, открылась, и в помещение вошел Альберт Эйнштейн. Он послушал несколько минут, шепнул что-то на ухо одному из студентов, сидевших на задних рядах, и покинул аудиторию. По окончании лекции Шеннон поспешил в конец аудитории, чтобы найти человека, с которым разговаривал Эйнштейн, чтобы узнать, что великий человек сказал о его работе. Ответ: Эйнштейн всего лишь спросил, как пройти в мужскую комнату.

Льюбель вспоминал, что Шеннон дважды рассказывал эту историю – с той лишь разницей, что в другой версии Эйнштейн спрашивал, где можно выпить чаю с печеньем – эта концовка, по мнению Льюбеля, была более правдоподобной.

Если не считать этой истории, то единственное, что вспоминал Шеннон, так это то, что он часто встречал Эйнштейна по утрам по дороге на работу: «Обычно он шел в каких-то домашних шлепанцах и старой потрепанной одежде, почти как бродяга, а я проезжал на машине мимо и махал ему рукой, а он махал мне в ответ. Он даже не знал, кто я такой, но все равно махал мне. Вероятно, считал меня каким-то ненормальным».

Помимо всего прочего, рассказ Нормы о похвале Эйнштейна, изменившей жизнь Шеннона, с трудом сочетается с версией Клода о благодушном неведении гения. Но какими бы ни были эти противоречащие друг другу истории об Эйнштейне, они дают нам некоторое представление о двух совершенно разных людях, каких Норма и Клод начали обнаруживать друг в друге, к обоюдному огорчению: она общительная – он немногословный, она открытая – он замкнутый. Менее чем через год после женитьбы оказалось, что, помимо любви к джазу, у них мало что общего.


По правде сказать, Институт перспективных исследований оказался вредным для Шеннона. Для кого-то это научное заведение стало местом праздного ничегонеделания, островком, где отсутствие обычных переживаний из-за работы – студенты, дедлайны, публикации научных работ – скорее отнимало силы, чем вселяло энергию. Физик Ричард Фейнман, работавший над докторской диссертацией в Принстоне, по соседству с Институтом перспективных исследований, где работал Шеннон, знал не понаслышке о некой инертности, которая охватывала человека в определенный момент: «Чувство вины или депрессии зреет в тебе постепенно, и ты начинаешь переживать из-за того, что тебе не приходят никакие идеи… У тебя нет контакта с ребятами, занимающимися экспериментальными работами. Тебе не нужно думать над тем, как ответить на вопросы студентов. Ничего!»

Норма все больше убеждалась в том, что Клод впал в депрессию. Какой бы ни была причина, их брак закончился так же быстро, как начался.

У Шеннона этот период продлился всего несколько месяцев, а не всю жизнь. Он никогда не бездействовал так, как основная масса постоянных сотрудников. Но тишина этого места и свобода от всяческих обязательств укрепили свойственную ему тенденцию к изоляции от мира. Большую часть времени он проводил закрывшись в своей комнате и беря в руки попеременно то блокнот, то кларнет, и так без конца. При этом он почти не менял своего положения, переходя от математики к музыке, лишь придвигал стул к столу, ставил джазовую пластинку и подносил поближе кларнет, аккомпанируя исполнителю. Тедди Грейс, с ее чувственным южным контральто, была его любимой певицей.

«Выключите луну, этот небесный светильник,

Выключите звезды, иначе я сойду с ума от любви…»

Норма тоже обособилась. План окончить находившийся неподалеку колледж Ратгерского университета развалился. Отрезанная от своей семьи и друзей, в сонном университетском городке (особенно в сравнении с Нью-Йорком, Парижем и Бостоном), она не испытывала желания становиться домохозяйкой в двадцать лет, но здесь пришлось ею стать. Чтобы чем-то заполнить дни, Норма начала работать. Она как можно чаще приглашала на чай институтских профессоров и благодаря хорошему знанию французского нашла работу в экономическом отделе Лиги Наций. Эта организация, как и большинство академиков, приходивших к ней на чай, из-за войны была вынуждена покинуть Европу.

Но этого было недостаточно. Никакое количество понуканий не могло заставить Клода разделить ее страсть к политике: «Ты знаешь мои интересы, и мне этого достаточно». Норма все больше убеждалась в том, что Клод впал в депрессию. Какой бы ни была причина, их брак закончился так же быстро, как начался. После очередного конфликта Норма покинула Принстон, уехав на поезде в Манхэттен. Получив официальный развод, она переехала на запад, начав там ту жизнь, которая ей нравилась: в Калифорнии она занялась написанием сценариев, о чем мечтала с детства, участвовала в собраниях коммунистов, вышла замуж за голливудского приятеля, попала в черный список и вынуждена была уехать в Европу.

Вопрос, почему мы любим тех, кого мы любим, является одной из самых великих тайн человечества. И, возможно, превзойти ее способны лишь наши собственные таинственные истории любви. Мы не знаем, что говорил себе Клод, размышляя над причиной разрыва отношений с Нормой. Нам известны лишь факты: они быстро поженились, в конце 1940 года обнаружили трещины в отношениях и вскоре развелись.

Но мы также знаем еще об одной серьезной внутренней борьбе, которую переживал Шеннон в это беспокойное для него время. 16 сентября 1940 года, спустя несколько дней после того, как Шеннон прибыл в Принстон, Франклин Д. Рузвельт подписал закон о воинской повинности и военной подготовке, согласно которому все взрослые мужчины в возрасте от двадцати одного года до тридцати пяти лет должны быть призваны на военную службу. 16 октября 1940 года начался массовый призыв. Соединенные Штаты формально еще не вступили в войну, но президент и его советники осознавали всю серьезность нависшей над миром тоталитарной угрозы. Подписав этот закон, Рузвельт добавил обращение: «Америка стоит перед выбором, который решит ее дальнейшую судьбу. Время и расстояние сократились. Мы наблюдали, как в течение нескольких недель пали великие нации. Мы не можем оставаться безразличными к философии силы, угрожающей миру. Мы должны и мы будем сосредоточивать весь наш силовой потенциал, чтобы отражать любые возможные атаки от наших берегов».

Что могли означать эти высокопарные слова для двадцатичетырехлетнего Шеннона и мужчин его поколения, как не абсолютно реальную возможность быть отправленными за моря на войну – перспектива, которая до этого момента казалась далекой? Но, вписав свое имя в учетную карточку, Шеннон, конечно же, вынужден был задуматься об унылой перспективе отложить свои исследования – фактически отложить на время свою жизнь – и облачиться в военную форму.

Шеннона такая перспектива не радовала. И хотя мы не располагаем фактами, указывающими на то, что он всячески пытался избежать призыва, мы точно знаем, что он особо и не стремился отправляться куда-то за моря. Вот его собственные слова:

«События развивались стремительно, и я уже чувствовал дыхание войны. Мне казалось, что для меня будет безопасней, если я стану каждый день посвящать тому, чтобы работать на оборону страны – безопасней в плане отказа от призыва, которого я вовсе не желал. Я был физически слабым человеком, как и сейчас… Я пытался найти максимальное приложение своим способностям, потому что считал, что, вероятно, смогу принести гораздо больше пользы в другом».

В другом интервью он говорил: «Если вы сможете принести больше пользы в какой-то иной области, то вы не попадете в армию. Мне это казалось мудрым шагом». Один из его друзей отмечал, что Шеннон, будучи интровертом, переживал не только из-за перспективы оказаться в армии за морями, но еще и из-за тесноты армейской жизни: «Думаю, что его страхи относительно армии были связаны с тем, что это означало присутствие рядом большого количества людей, чего он терпеть не мог. Он боялся толпы и людей, которых не знал».

И тогда Шеннон обратился к своему наставнику по «Лабораториям», Торнтону Фраю, которому удалось получить для него контракт на выполнение математического анализа для Национального исследовательского комитета по вопросам обороны (NDRC). В руководстве комитета были ведущие ученые и инженеры страны. В комитете также работало большинство ключевых фигур из профессиональной среды Шеннона, включая человека, который выдернул Шеннона со Среднего Запада – Вэнивара Буша.

Буш был крестным отцом комитета. Во время Первой мировой войны он стал свидетелем того, как прервалась связь между военными офицерами и учеными на гражданке. Поэтому когда он объяснял федеральной комиссии потребность в латании этой бреши, то говорил напористо и уверенно. С той же убежденностью он пришел в Овальный кабинет 12 июня 1940 года, чтобы доложить о сложившейся ситуации лично президенту. Рузвельту потребовалось всего десять минут, чтобы дать положительный ответ. «Были те, кто протестовал, настаивая, что меры по созданию Национального исследовательского комитета по вопросам обороны – это обходной маневр, – писал позднее Буш, – захват, с помощью которого маленькая группа ученых и инженеров, действующих независимо от существующих научных организаций, добилась полномочий и денег для осуществления программы по созданию нового оружия. Именно это фактически и происходило».

Для Шеннона комитет стал обходным маневром иного толка: он освободил его от переживаний по поводу призывной комиссии. Подобно большинству математиков его поколения, Клод приложил умственные, а не физические способности для того, чтобы помочь своей стране.

9. Управление огнем

Война вмешалась в жизнь целого поколения, но в этой бесконечной череде нарушенных планов грант на исследования в сфере укрепления оборонного комплекса страны с участием самых передовых инженеров и математиков страны был подарком судьбы. Шеннон, похоже, понимал это. Вот почему он, вероятно, пытался в начале декабря того года вернуть деньги, полученные им в Институте перспективных исследований. Но отправленный им чек на сумму 166,67 доллара вернулся обратно. «Требования к военной подготовке или другим экстренным оборонным мероприятиям» были исключительным случаем, подчеркивала администрация, и Шеннон мог оставить эти деньги себе, учитывая то, что он продолжит свои исследования в преддверии войны.

Торнтон Фрай обратился за помощью к своему коллеге по Национальному исследовательскому комитету, Уоррену Уиверу, чтобы тот помог найти проект для Шеннона. Уивер родился в 1894 году в аграрном Висконсине, учился в местном университете, в 1917 году служил в ВВС. После учебы в университете имени Трупа (позднее переименованном в Калифорнийский технологический институт, или Калтех) он вернулся в Висконсин, чтобы преподавать в университете, а затем возглавить математический факультет, членом которого также являлся Торнтон Фрай.

Уивер, как и Шеннон, был родом из глубинки и любил мастерить что-то своими руками. Когда он не был занят научной деятельностью или ее финансированием, он сидел дома, «рубил дрова, передвигал камни, работал в саду, копошился в своей мастерской». Будучи робким и замкнутым мальчиком, Уивер обнаружил в себе тягу к инженерному делу, когда разобрал на части свой рождественский подарок, игрушечный автомобиль на электрической батарейке.

«Я не знал, как называть этот род деятельности, и не знал, можно ли зарабатывать на жизнь подобным способом. Но мне было совершенно четко ясно, что разбирать предметы на части и изучать их внутреннее устройство и то, как они работают, было невероятно увлекательно и интересно. Вполне возможно, что в такой маленькой аграрной деревушке, где я жил… не было ни одного человека, который бы имел представление о том, что означает слово" наука”. Мне соответственно объяснили, что это называется “инженерным делом”. С того времени и до момента моего поступления в институт я знал, что хочу быть инженером».

Подобная мысль вполне могла родиться и у его грантополучателя, Клода Шеннона. Но на этом их сходства заканчивались. Если Шеннон был открыто признающим себя атеистом, то Уивер был человеком набожным и воспринимал науку как очевидное доказательство присутствия божественного начала. «Я полагаю, что Господь проявляет Себя многократно, во многих образах и в разное время, – писал Уивер. – В действительности Он постоянно проявляет Себя нам сегодня: каждое новое открытие в науке – это очередное “проявление” того порядка, который Бог установил в Своей Вселенной». Если Шеннон терпеть не мог административную работу и бюрократов самого разного толка, Уивер чувствовал себя во всем этом как рыба в воде. В то время как Шеннон считал преподавание досадной необходимостью университетской работы, Уивер наслаждался им. И там, где Шеннон мог усиленно работать над решением математической проблемы или исследованием, опираясь на фантастическую интуицию и инстинкт, Уивер был вынужден признать, что не владеет подобным даром. В своей поразительно объективной оценке своих сильных и слабых сторон Уивер отмечал: «У меня хорошая способность накапливать информацию, организаторский талант, умение работать с людьми, желание объяснять что-то и рвение, которое помогало мне продвигать свои идеи. Но мне не хватает этой непонятной и удивительной творческой искры, отличающей хорошего исследователя. Поэтому я понял, что есть некий потолок моих способностей в качестве профессора математики».

Но при всем при этом Уивер был неортодоксальным мыслителем, чьи интересы не ограничивались какой-то одной сферой. Он публиковал научные труды и работал в области инженерного дела, математики, машинного обучения, перевода, биологии, естествознания и теории вероятности. Но в отличие от большинства своих коллег, он верил в существование мира вне границ науки и математики. Ему была чужда слишком распространенная тогда изолированность тех научных областей, в которых он работал, и мыслителей, работавших в них. «Не нужно переоценивать науку, не стоит думать, что наука – это все, – убеждал он своих студентов на лекции в 1966 году. – Я бы не хотел, чтобы вы так сильно зацикливались на науке, что в этой аудитории не осталось бы ни одного человека, который в ближайшие семь дней не почитал бы поэзию. Я надеюсь, что кто-то из вас в ближайшие семь дней послушает музыку, хорошую музыку, современную музыку, хоть немного музыки».

И он поступал согласно своим правилам: был, по словам Фрая, гурманом, способным определить сорт вина, виноградник и даже год производства марочного вина. А его самой любимой книгой всю жизнь оставалась «Алиса в Стране Чудес» Льюиса Кэрролла. К середине 1960-х годов в его коллекции насчитывалось 160 экземпляров книги на сорока двух языках, и это сподвигло его на то, чтобы написать свою книгу «Алиса на многих языках», где он изучал влияние перевода на восприятие и смысл сказки.

Уивер во многом отличался от Шеннона: популист, резонер, посредник между наукой и внешним миром. Но в тот конкретный момент эти различия почти не имели значения: он был тем человеком, который увидел потенциал Шеннона и смог приложить его умения к проектам военного назначения. Он наградил Шеннона премией в 3000 долларов и десятимесячным контрактом за проект под названием «Математические исследования проблем управления огнем». Шеннон проделал большую часть этой работы, будучи еще в Принстоне. Но при этом он сотрудничал с двумя инженерами из «Лабораторий Белла», Ральфом Блэкменом и Хендриком Боудом, которые вошли в ту впечатляющую группу людей, что оказали влияние на Шеннона.

Управление огнем, по сути, представляло собой науку о том, как поразить движущиеся цели. Целями были любые объекты, которые враг мог запустить по воздуху, чтобы нанести вред – самолеты, ракеты, снаряды. Представьте себе орудие, производящее единственный выстрел по цели. А теперь представьте, что это орудие размером с двухэтажный дом и что оно помещено на военный корабль, плывущий посреди океана, и пытается сбить вражеский истребитель, летящий на скорости 560 километров в час. Это лишь примерное описание той сложной задачи, что стояла в процессе осуществления управления огнем. И она, помимо прочих, была поставлена перед математической группой «Лабораторий Белла», которая должна была спроектировать машины, способные успешно решать данную проблему. Точное определение вертикальных координат, горизонтальных координат, скорости полета снаряда, вероятное расположение цели, время с момента запуска снаряда до его попадания в цель – вся эта информация должна была быть обработана машиной безошибочно, под огнем, в какие-то доли секунд.

В первые дни войны стало понятно, как сильно система обороны союзнических войск нуждалась в обновлении. Немецкие люфтваффе – военно-воздушные силы, распущенные согласно Версальскому мирному договору, – были восстановлены с приходом Гитлера и Германа Геринга, и весьма впечатляюще. Именно они были ответственны за разрушение Герники в ходе Гражданской войны в Испании и «Лондонский блиц». Продолжая вести военные действия, Германия разрабатывала и размещала одни из первых в мире крылатых и баллистических ракет.

И все же, что такого особенного могли предложить инженеры-телефонисты в данном случае? Как оказалось, многое. «Поначалу могло показаться забавным, что именно группа “Лабораторий Белла” выступила с новыми идеями и приемами, которые можно было применить для решения проблем ПВО», – признавался Уоррен Уивер. И все же, продолжал Уивер, это было вполне естественно по двум причинам. «Во-первых, данная группа долгое время занималась изучением и применением на практике различных приемов работы с электрическими приборами и устройствами. Во-вторых, можно обнаружить удивительное сходство между проблемами прогнозирования в процессе управления огнем и определенными фундаментальными проблемами инженерии связи». На самом начальном уровне скорость и качество информации были крайне важны как для телефонных систем, так и для систем управления огнем. Телефонный звонок, идущий к предполагаемому реципиенту, должен был преодолеть помехи и шум. Снаряд зенитного орудия, поражающий свою цель, представлял собой такую же концептуальную задачу: как добраться из точки А в точку Б с минимальными помехами? В случае снаряда – как учесть воздействие ветра или другого фактора в процессе полета снаряда, помимо десятка других переменных величин? В силу того, что обе задачи требовали быстрого расчета вероятностей – вероятной структуры послания или вероятного положения цели в данный конкретный момент, – обе они нуждались в высокоточных статистических заключениях. И в том и в другом случае стояла задача построить машины, способные точно преобразовывать математические данные в действие.

В отличие, скажем, от исследований в области генетики, в процессе сбивания самолетов зенитными установками не было ничего абстрактного.

Конечно же, инженеры из «Лабораторий Белла», работавшие над этим проектом, не испытывали никаких иллюзий: даже если в технологических процессах и присутствовали определенные сходства, цена вопроса в том и в другом случае была несопоставима. Если говорить о ведении боя с помощью зенитного орудия, то разница в долю секунды могла означать жизнь или смерть. Для Шеннона, в частности, работа в сфере управления огнем представляла собой решение самых конкретных задач, с которыми он когда-либо сталкивался. В отличие, скажем, от исследований в области генетики, в процессе сбивания самолетов зенитными установками не было ничего абстрактного.

Решение проблем в сфере связи и управления огнем было схоже как в концептуальном плане, так и в чисто техническом. «Лаборатории Белла» уже начали работу в сфере управления огнем, когда один из местных инженеров обнаружил, что существующий элемент технологии связи – потенциометр – можно использовать как часть зенитного орудия. Потенциометр использовался в качестве своеобразного движка, реагировавшего на изменения напряжения, скажем, в телефонном или радиоресивере. Молодой инженер из «Лабораторий» Дэвид Паркинсон экспериментировал, соединяя потенциометр с ручкой на ленте самописца, что позволяло начертить выходные данные электромеханических систем. Мысль о том, что подобная вещь может помочь сбивать воздушные суда, пришла к нему, как ни странно, во сне:

«Мне снилось, что я нахожусь в орудийном окопе или за земляной насыпью рядом с артиллеристами… Там было зенитное орудие, которое показалось – мне никогда прежде не доводилось видеть зенитное орудие вблизи, и я имел лишь общее представление об артиллерии, – калибром примерно 3 дюйма. Оно стреляло время от времени, и самое поразительное заключалось в том, что каждый залп орудия сбивал самолет! После трех или четырех выстрелов один из стрелков улыбнулся мне и кивком головы подозвал меня подойти поближе к орудию. Когда я приблизился, он указал на торчащий конец левой качающейся части пушки. К ней был прикреплен потенциометр моего уровнемера-самописца! Я не мог ошибиться – это был именно он».

Размышляя над этим сном на следующее утро, он понял: «Если мой потенциометр мог управлять ручкой на самописце, то нечто подобное, при соответствующем инженерном решении, могло управлять зенитным орудием». Паркинсон озвучил свою идею старшим коллегам по «Лабораториям», те передали ее вверх по цепочке, и в итоге войска связи получили готовое решение. Прибор управления зенитным огнем Т-10, построенный спустя несколько лет, стал кульминацией сна Паркинсона. Этот проект явился итогом кропотливой работы «Лабораторий» в области связи. Создавая свой прибор, они заимствовали не только язык радио и телефонии, который был им прекрасно знаком, но и составные части этих изобретений. Позднее переименованный в М-9, этот прибор будет активным участником боевых действий: всего было произведено и доставлено на поля сражений свыше 1500 М-9. Благодаря прибору М-9, направляющему орудие, количество снарядов, которые требовались в среднем, чтобы поразить одно вражеское воздушное судно, сократилось с нескольких тысяч до сотни.

Сглаживание представляло собой процесс редактирования информации без увеличения времени расчета.

К созданию этих приборов приложили руку многие люди, в том числе Шеннон. «Думаю, что Англия была бы полностью уничтожена, если бы они не получили этих приборов», – говорил он по окончании войны. И если пилотируемые самолеты могли уйти от зенитного огня, «жужжащие бомбы и самолеты-снаряды V-1 шли по идеально прямым линиям и со сравнительно умеренной скоростью, так что их полет можно было очень хорошо спрогнозировать с помощью этих приборов наведения орудия». «Они сбивали примерно 95 % целей, еще до того, как были доставлены в Англию. И я уверен, что, если бы у них не было этих приборов, Англия проиграла бы войну», – утверждал Шеннон.

Непосредственная работа Шеннона заключалась в решении проблемы «сглаживания». Ранние аналоги приборов управления огнем могли выдавать ошибочные данные, что приводило к неравномерным движениям орудия. Сглаживание представляло собой процесс редактирования информации без увеличения времени расчета. Результат работы Шеннона, представленный в пяти технических документах, был двойным: усовершенствованная модель Т-10 и отчет по статистике сглаживания. Первый результат так никогда и не увидел свет, а второй имел ключевое значение в процессе боевых действий.

Что мог почерпнуть для себя Шеннон из всего этого? Историк Дэвид Минделл сформулировал это следующим образом: «Робота, проведенная “Лабораториями Беллав области управления огнем, породила новое видение технологий, в результате чего можно было управлять разными видами механизмов (радарами, усилителями, электрическими двигателями, компьютерами) в аналитически схожих условиях. Эта работа проложила дорогу теории информации, системной инженерии и теории автоматического регулирования. Она обеспечила не только создание нового оружия, но и возникновение представления о сигналах и системах. С помощью идей и посредством людей это представление впиталось в инженерную культуру и стало технической и концептуальной основой информационной эпохи».

Другими словами, хоть данная исследовательская работа и принесла мгновенные дивиденды, реальным источником ценности была аналогия. Прорыв в науке, осуществленный посредством аналогии, имеет богатую историю. Говорят, что работа Галилео над созданием маятника началась в церкви в Пизе. Там он застыл, наблюдая за покачивавшимся на ветру светильником и отсчитывая его движения своим пульсом. У Ньютона, конечно же, было яблоко. Эйнштейн представлял себя бегущим наперегонки с лучом света. Если говорить о Шенноне, то возникает вопрос: не была ли работа по отслеживанию уклончивой, но предсказуемой траектории полета самолета интенсивным курсом обучения вероятностному мышлению? Если положение воздушного судна лучше всего определяется подобным способом – исходя из того, где, вероятней всего, должна была быть цель, а не где она была, – тогда какие еще цели можно наметить подобным способом?

В отчете Шеннона по этой теме, подготовленном им совместно с двумя другими исследователями, подчеркивается факт, что данная проблема – это «особый случай передачи, управления и расходования интеллекта…»: «Вводные данные… представляют собой цепочки последовательностей во времени, подобные сводкам погоды, биржевым курсам, статистическим отчетам и прочему». Эта мысль предвосхитила ключевое понятие более поздней работы Шеннона: источники «интеллекта» – будучи столь разными, как, например, траектория полета снаряда, выводимые данные биржевого телеграфного аппарата, электрические импульсы телеграфной линии и «команды» клеточного ядра, – оказывается, имели нечто общее.


Но все эти идеи еще предстояло обдумать в будущем. В тот момент главное заключалось в том, что работа Шеннона, осуществленная им для Национального исследовательского комитета по вопросам обороны, впечатлила высшие инстанции. «Он проделал для нас потрясающую работу», – отмечал впоследствии Уивер. Фрай, который впервые наблюдал Шеннона в работе летом 1940 года, теперь имел более чем достаточное подтверждение его способностей. И уже совсем скоро ему предложили работать в «Лабораториях» в качестве математика-исследователя на постоянной основе.

Шеннон, вероятно, воспринял это предложение с облегчением – не только в профессиональном плане, но и в личном. Рассказы того времени дают нам представление о человеке, находящемся на грани – и это понятно. Ожидание начала войны и переживания по поводу его рухнувшего брака подкосили Шеннона. «Какое-то время казалось, что он на грани нервного срыва, – вспоминал Уивер. – Именно Торнтон Фрай в первую очередь заслуживает похвалы за то, что вытащил его из этого состояния и предложил ему работу в “Лабораториях”. Все остальное – уже история».

10. Шестидневная рабочая неделя

Это война не было войной ученых, в ней участвовали все. Ученые, забыв о своем привычном профессиональном соперничестве, как того требовал здравый смысл, щедро делились своими знаниями и опытом и в то же время многому учились.

Вэнивар Буш

Головное отделение «Лабораторий Белла», располагавшееся в Вест-Виллидж на Манхэттене, представляло собой научную сборную солянку: химические лаборатории, обширные производственные помещения и «лабиринт из отдельных испытательных лабораторий для телефонов, кабелей, переключателей, проводов, катушек индуктивности и почти бесчисленного набора других важных предметов». Теперь в работе были новые оборонные проекты, и сотни новых лиц проходили здесь потоком, в том числе люди в военной форме. Даже несмотря на то, что несколько сотен сотрудников «Лабораторий Белла» отправились на действительную военную службу накануне нападения на Перл-Харбор, штат компании был раздут до предела: всего за несколько лет число сотрудников выросло с 4600 до 9000 человек. Было запущено свыше 1000 исследовательских проектов, каждый представлял собой маленькую деталь огромной военной машины. Темп работы ускорялся соответственно. «Шестидневная рабочая неделя стала нормой», – пишет Гертнер.

Было запущено свыше 1000 исследовательских проектов – каждый представлял собой маленькую деталь огромной военной машины.

«Лаборатории Белла» были не единственными, кто ощущал дыхание войны. Противостояние по ту сторону океана ставило новые задачи для научной элиты страны и многих научных учреждений. Как объяснял Фред Каплан, вспоминая существование науки в годы войны, «это была война, в которой таланты ученых использовались в беспрецедентном, непомерном масштабе». Стоял ряд вопросов, требовавших скорейшего решения. А ученые обладали тем уникальным набором знаний и умений, что требовался для осуществления подобных задач. Каплан перечислил лишь несколько:

«Сколько тонн взрывчатого вещества должна содержать бомба, чтобы нанести определенный объем повреждений определенным видам целей? В каком боевом порядке должны летать бомбардировщики? Должно ли воздушное судно быть максимально оснащено боевыми орудиями или же его следует лишить всякой защиты, чтобы сделать легче и маневреннее? Сколько зенитных орудий следует расставить вокруг стратегической цели? Если говорить коротко, как именно следует применять эти новые орудия, чтобы добиться максимального эффекта?»

Целое поколение физиков и математиков выросло на подобных задачах.

Один из самых вдумчивых анализов математических свершений военной эпохи представил Д. Баркли Россер, профессор Висконсинского университета, опросивший примерно 200 математиков, которые, как и он, трудились на оборону страны. Россер отмечал, что математики играли роль катализаторов, ускоряющих исследовательский процесс и разработку новых технологий, которые в противном случае были бы получены опытным путем и не скоро.

«Отношение большинства ученых, вынужденных решать поставленные перед ними задачи, было таковым, что, даже если данная задача не была чисто математической, но при этом требовалось какое-то решение в максимально сжатые сроки, они брались за нее… В отсутствии компетентного специалиста, способного дать ответ на вопрос посредством математики, человек, перед которым стояла эта задача, вынужден был бы прибегнуть к методу проб и ошибок. А это могло бы обойтись очень дорого, да к тому же отнять массу времени. Все мечтали о том, чтобы война побыстрее закончилась.

И хотя математики воротили нос от большинства задачкоторые им ставили, они не подавали виду и с энтузиазмом работали над их решением».

И поэтому сотни блестящих математических умов мира откладывали свои исследования в сторону, наступали на горло собственной гордости и собирались в научных форпостах в Лос-Аламосе, Блетчли-парке, Тукседо-парке и в «Лабораториях Белла» – там, где военные контракты познакомили вчерашнего выпускника Клода Шеннона с новейшими военными технологиями и достижениями научной мысли.

Если говорить о таких людях, как Вэнивар Буш, Джеймс Конант, Джон фон Нейман, Д. Роберт Оппенгеймер и других, то война лишь сняла завесу с их деятельности. Их приглашали на военные консилиумы, с ними советовались президенты; для решения задач, которые перед ними ставились, им доверяли миллионы долларов вместе с людьми и материальными ресурсами. Многие из этих людей уже успели зарекомендовать себя в мире науки и инженерного дела, но в военное время их работа получила также широкое общественное признание.

Шеннон тоже мог войти в эту элитную группу, но предпочел отказаться. «Его мало волновало то, что происходило в Европе», – вспоминала его тогдашняя подруга. В отличие от большинства своих современников, Шеннон не проявлял никаких амбиций и желания прикоснуться к миру большой политики. Он не прилагал никаких особых усилий для того, чтобы получить задания, связанные с вопросами обороны страны, а также не пытался делать ставку на свой исследовательский проект в области управления огнем. И это происходило вовсе не из-за отсутствия у него доступа к высшему руководству. Имея Вэнивара Буша в качестве доверенного лица и наставника, а также внушительный послужной список, Шеннон мог легко заполучить самую высокую правительственную должность.

Но он не стал этого делать. Напротив, его реакция на военный проект была прямо противоположной: вся атмосфера, окружавшая данное исследование, оставляла горький привкус. Секретность, срочность, работа на износ, обязательная работа в команде – все это, похоже, сказывалось болезненно на его личности. Действительно, по одному из немногих дошедших до нас воспоминаний о том времени, представленном подругой Клода, можно понять, что он, по большей части, был не заинтересован и разочарован работой над оборонными проектами, а своими собственными исследованиями мог заняться только поздно ночью. «Он говорил, что ненавидел эту работу, а потом испытывал сильное чувство вины, когда вставал измученный по утрам и опаздывал на работу… Я брала его за руку и иногда шла с ним до работы – это немного поднимало ему настроение». Это объясняет, почему Шеннон десятки лет спустя неохотно делился воспоминаниями о том периоде даже со своими близкими и друзьями. В более позднем интервью он скажет довольно просто, с ноткой разочарования, что «военные и первые послевоенные годы были трудными и очень загруженными, и [мое исследование] не являлось приоритетной работой». Именно так обстояли дела даже в «Лабораториях Белла», в самом передовом учреждении.

Я брала его за руку и иногда шла с ним до работы – это немного поднимало ему настроение.

Но было еще кое-что. Россер подчеркивает то, что математические задачи, выдвинутые на передний план военными нуждами, с трудом можно было назвать математическими, по крайней мере, они не представляли особого интереса для ученых. Военный истеблишмент в определенном смысле щедро вкладывался в научно-технические кадры. По словам Россера,

один из его коллег «клялся до конца своих дней… что во время войны он вообще не занимался математикой»: «Да, действительно, решаемые проблемы были в основном весьма прозаичными. Мне ни разу не пришлось прибегать к теореме Геделя или применять эргодическую теорию и оперировать какими-то другими математическими категориями. Однажды скучная монотонность была нарушена, когда мне потребовалось выполнить некие действия с ортогональными многочленами, и я с радостью откопал том Сеге и освежил некоторые знания. Но в основном я работал над тем, с какой скоростью полетят наши ракеты и куда. В хороший день задачи могли подниматься до уровня первого курса математического факультета».

Назовите это крайним проявлением профессионального снобизма, но можно догадаться, что Шеннон разделял подобные настроения, пусть даже и не хотел записывать свои воспоминания для потомства. Шеннон, который еще вчера пребывал в аристократической атмосфере Принстона и МТИ, размышляя над увлекательными задачами, наверняка воспринял свой новый род занятий как шаг назад – высчитывать, где, когда и как взорвутся крупные воздушные суда.

И все же одной из самых больших удач в его счастливой жизни было то, что Шеннон смог получить постоянную работу в «Лабораториях Белла» незадолго до формального вступления Америки в войну. И хоть он не мог тогда этого знать, его работа над оборонным проектом стала чем-то большим, чем просто расчетом возможностей избежать боя. Его ключевые проекты – секретные системы и криптография – позволили ему понять, чего можно достичь с помощью передовых компьютерных технологий. Даже если он пришел к этим выводам, вынужденно выполняя неинтересную для него работу, он все равно к ним пришел. Лишь впоследствии Шеннон намекнет на то, что именно благодаря военным технологиям он начал понимать широкие возможности будущего технологического прогресса – того, который он, как мог, приближал.

11. Неизъяснимая система

Криптография была «белым шумом» войны: она стала вездесущей, но при этом лишь те, кто обращал на нее пристальное внимание, могли разобраться в ней. Это был один из наименее понятных компонентов военной машины. По сравнению, скажем, с ядерной бомбой, видимым и ощутимым воплощением мощи физики, продукты криптографических аналитиков были мудреными и таинственными и лежали под грифом «секретно» в течение одного и более поколений.

Поставленная в первые дни войны задача отправлять и посылать зашифрованные сообщения – и расшифровывать вражеские послания – собрала группу блестящих умов в области математики, естествознания и информационных технологий. Призванная помочь разгадывать коды технология была одним из величайших триумфов войны. Доморощенные компьютерные кодовые названия – ENIGMA, ENIAC, MANIAC, TUNNY, ВОМВЕ, COLOSSUS, SIGSALY и прочее – доказывали насущную необходимость в наращивании криптоаналитической мощи, ускорившей в итоге революцию в области информационных технологий, которой руководили разведывательные структуры.

Но мы не станем здесь повторять рассказы о том, как работали шифровальщики в годы войны. Криптография обычно представляется работой талантливых избранных, записывающих что-то в одиночестве. Вот что пишет Колин Берк в своей книге «Волшебство, но не только», посвященной криптологической деятельности Агентства национальной безопасности: «Подобная героизация работы в области криптоанализа далека от истины и не несет никакой пользы. Криптоаналитические и технологические победы давались непросто… Типичный криптоанализ был и остается трудной, напряженной работой по обнаружению моделей и вычленению нужного из огромной массы исходных данных». Структуры, занимавшиеся криптографией, были засекречены, и так как многие документы до сих пор остаются под грифом “секретно”, – книга самого Берка, написанная им в 1994 году, была рассекречена лишь в 2013 году, – фактическое содержание их работы было не до конца понятно широкой публике (и до сих пор остается тайной).

Призванная помочь разгадывать коды, технология была одним из величайших триумфов войны.

Но этот монотонный фоновый шум войны всегда присутствовал: разгаданные и созданные шифры, тысячи расшифрованных разговоров, груды информации и текста, отсортированные вручную и с помощью машины. Война для радиотехнической разведки заключалась как в шифровке, так и в дешифровке сообщений, как это продемонстрировано в одной знаменитой и трагичной истории. Утром 7 декабря 1941 года Джордж Маршалл, начальник Генштаба, должен был отправить важное сообщение Объединенному командованию Вооруженных сил США в зоне Тихого океана: Япония решила отказаться от политических методов урегулирования разногласий с Соединенными Штатами; страны были на грани войны. Но как передать эту информацию? Единственная система, доступная высшему военному и политическому руководству страны, уже давно считалась ненадежной. Вместо этого сообщение было отправлено с помощью сравнительно медленного радиотелеграфа. К сожалению, оно пришло уже после того, как было совершено нападение на Перл-Харбор. Почти полное уничтожение Тихоокеанского флота стало, помимо всего прочего, призывом к действию для американских шифровальщиков.

Страны гитлеровской коалиции тоже направили свои лучшие умы и технологии на то, чтобы попытаться перехватить и расшифровать вражеские разговоры. Вальтер Шелленберг, начальник управления внешней разведки Третьего рейха, подробно описывал одну успешную операцию в конце войны:

«В начале 1944 года мы попали в точку, перехватив телефонный разговор Рузвельта и Черчилля, который услышали и расшифровали на крупном немецком посту подслушивания в Голландии. Несмотря на то что разговор был закодирован, мы расшифровали его с помощью высокосложного прибора. Он длился почти пять минут, и из него мы узнали о наращивании военных действий в Англии, что, таким образом, подтвердило многочисленные донесения о грядущем наступлении. Если бы эти два государственных деятеля знали о том, что враг подслушивает их разговор, вряд ли Рузвельт сказал бы Черчиллю на прощание: “Мы постараемся сделать все, что от нас зависит, а сейчас я пойду порыбачу”.


Криптология представляет собой проблему одновременно программного и технического обеспечения. «Программным» обеспечением может быть, в принципе, все что угодно. Как известно, около 500 индейцев племени навахо были задействованы во время Второй мировой войны: их родной язык был достаточно сложным и непонятным, и они передавали зашифрованные послания, не рискуя быть разоблаченными гитлеровской коалицией. В этом суть криптологии: ряд подмен, замена одной буквы или слова другой буквой или словом (или языком). Технологии способны помочь нарастить сложность кода, делая подмены трудными для разгадывания. А потому достижения в области криптографических технических устройств делали коды времен Второй мировой войны все более сложными. Так, к примеру, они позволяли шифровальщикам легко шифровать каждую букву сообщения из разного алфавита шифра, что делало все сообщение в целом гораздо лучше защищенным от взлома.

Вот где «Лаборатории Белла» вступили в бой: страна нуждалась в вычислительной машине такой мощи, которая бы обеспечила бо́льшую эффективность шифрования посланий и скорейшую дешифровку вражеских сообщений. Одним из примеров был «Проект X» – самая крупная система скремблирования речи той эпохи. Она была запущена зимой 1940 года и стала еще более актуальной после вступления Америки в войну. Проект был также известен как система SIGSALY: она представляла собой громоздкое электрическое оборудование весом около 55 тонн, занимавшее площадь в 2500 квадратных футов и требовавшее 30 000 ватт электроэнергии. Согласно одной оценке, в 1943 году на систему был выделен бюджет в 5 000 000 долларов, и ее обслуживала команда из 30 рабочих. Внутренний алгоритм работы системы был столь секретным, что патенты на нее не обнародовались вплоть до 1976 года. Зашифрованное сообщение, которое шло по ее проводам, звучало «примерно как блестящее исполнение “Полета шмеля” Римского-Корсакова на скрипке». Для критиков, которые считали эти звуки странными или непонятными, у Уильяма Беннетта, одного из инженеров SIGSALY, был короткий ответ: «Искажение звука сделано в целях безопасности».

В каком-то смысле SIGSALY выглядела карикатурой на компьютер середины века: она занимала все помещение, требовала круглосуточного кондиционирования и выдавала маленькие порции выходной информации, требуя большой объем загружаемой информации. (Ходила такая шутка: «Сотрудники, контролировавшие работу машины, периодически жаловались на ужасный коэффициент конверсии – 30 киловатт электроэнергии на 1 милливатт некачественной речи».) Но с другой стороны, все это не имело никакого значения. Эндрю Ходжес, автор биографии Алана Тьюринга, объяснял причину этого: «Машина работала, и это было главным. Впервые в истории засекреченная речь пересекла Атлантику».


В самом сердце системы SIGSALY была заложена технология, именуемая Вокодер. Ее создатель, признанный впоследствии инженерным гением, мог и не стать инженером. Гомер Дадли собирался посвятить свою жизнь преподаванию. Он даже какое-то время работал учителем, занимаясь с учениками пятых-восьмых классов, а потом со старшеклассниками. И хотя учебный материал не представлял никакой сложности для человека с таким интеллектом, как у него, ему не удавалось следить за дисциплиной в классе. Дадли обнаружил, как большинство учителей до и после него, что самое сложное – это поддерживать порядок среди учеников-подростков, и оказался к этому не готов. Поэтому он оставил преподавание и занялся изучением электрической инженерии, сделавшись сотрудником технического отдела компании «Вестерн Электрик», предшественника «Лабораторий Белла». Для него это был более благодарный карьерный выбор: за четыре десятка лет его работа в области телефонии и синтеза речи принесла ему тридцать семь патентов.

Сам того не подозревая, он совершил научный прорыв, который имел глобальные последствия. Дадли выдвинул гипотезу, что звуки человеческого голоса могут быть сымитированы машиной: если человеческий голос был на самом базовом уровне последовательностью вибраций воздуха, тогда почему бы эти вибрации не воспроизвести механически. Чтобы опробовать свою идею на практике, он сконструировал пару машин. Одна должна была кодировать речь в электронном виде (Вокодер, или «голосовой шифровальщик» (Voice Encoder)), а вторая осуществляла обратный процесс и выдавала генерированную машиной речь (Водер, или «демонстратор обработки голоса» (Voice Operation Demonstrator)). Вэнивар Буш находился в числе зрителей, наблюдавших демонстрацию последней в рамках Всемирной выставки 1939 года, где она стала хитом. Вот как он вспоминал об этом:

«На недавней Всемирной выставке была продемонстрирована машина под названием Водер. Девушка нажала на клавиши, и та выдала различимую речь. В течение всего процесса не были задействованы человеческие голосовые связки. Переключатели просто сочетали генерируемые электричеством вибрации и передавали их в репродуктор. В ”.Лабораториях Белласуществует машина с обратным процессом, которая называется Вокодер. Репродуктор заменен микрофоном, собирающим звук. Если в него что-то сказать, то начнут двигаться соответствующие клавиши».

Лишь позднее изобретение Дадли поступило в распоряжение военных. Способный вычленять информацию из человеческого голоса, Вокодер стал идеальной основой для создания системы SIGSALY. Одна из ключевых сложностей системы кодирования заключается в следующем: каждая новая буква или слово в сообщении – это потенциальная возможность для взлома шифра врагом. Другими словами, чем менее оно коммуникативно, тем лучше. Так как Вокодер пытался шифровать и воспроизводить гласные и согласные с минимальной затратой энергии, он выжимал излишки человеческой речи. Результатом этого была экономность передаваемой информации. Другими словами, шифровалось только то, что было необходимо, и ничего больше, сокращая, таким образом, тот объем информации, который может быть подвержен дешифровке со стороны врага.

Система SIGSALY была настолько секретной, что, даже являясь членом проектной команды, Шеннон не знал, для чего он производил все эти числовые расчеты.

Задача передать максимум информации с минимальным риском ее раскрытия была жизненно важной, одной из самых насущных и сложных задач военного времени. «Лаборатории Белла» стали одним из национальных лидеров в этой области и даже получили за это награды, включая премию «Лучшая технология обработки сигнала» в 1946 году. Система SIGSALY оставалась засекреченной, поэтому ее внутреннее устройство не было продемонстрировано аудитории, присутствовавшей на вручении премии. Но представитель «Лабораторий» все-таки позволил себе выразить благодарность с помощью закодированного телефонного звонка: «Phrt fdygui jfsowria meeqm wuiosn jxolwps fuekswusjnvkci! Thank you!»


Шеннон был частью команды, состоящей почти из тридцати человек, которые работали на определенных участках проекта SIGSALY. Перед ним стояла задача проверять алгоритмы, которые надежно и безопасно воспроизводили бы сообщение на приеме. Система SIGSALY была настолько секретной, что, даже являясь членом проектной команды, Шеннон не знал, для чего он производил все эти числовые расчеты. Но эта работа позволила ему заглянуть в мир зашифрованной речи, передачи информации и криптографии – уникальный синтез научных направлений, который на тот момент, возможно, нельзя было встретить нигде, кроме «Лабораторий Белла». Как отмечал Шеннон, «не много лабораторий владели шифровальными приборами для скремблирования речи».

Впоследствии Шеннон признает, что криптография была «очень приземленной наукой о том, как шифровальщик должен работать и что должен делать». Но большая часть работы Шеннона предназначалась не для шифровальщиков. Когда Шеннон занимался вопросами шифрования вне рамок проекта SIGSALY, он писал больше для аудитории «математиков или мыслителей в области криптографии», чем для рядовых шифровальщиков. Как он сам признавался, его научная публикация в области криптографии «не получила той оценки… которую я ожидал получить от шифровальщиков». Позднее один из специалистов отметит, что в работе Шеннона по теме криптографии сквозило «желание привнести свой посильный вклад в дело обороны страны, и не важно, в какой области».

Если же говорить в целом, то самым важным итогом работы Шеннона в области криптографии стало то, что она заложила строгую теоретическую основу для большинства ключевых понятий данного направления. Ежедневная кропотливая работа ученого над вопросами криптографии в годы войны принесла свои плоды. Но сама работа была опубликована в виде секретного документа лишь 1 сентября 1945 года – за день до того, как был подписан Акт о капитуляции Японии. Этот научный труд, «Математическая теория криптографии», содержал важные антецеденты более поздних работ Шеннона, а также впервые доказанное центральное понятие криптологии – «ключ одноразового использования».

Система ключа одноразового использования была концептуальной основой Вокодера, созданного в «Лабораториях», но задуманного впервые еще в 1882 году. Нужно, чтобы зашифрованному сообщению предшествовал ключ для расшифровки. Этот ключ должен быть секретным, абсолютно бессистемным набором символов такого же размера, как сообщение, и может быть использован лишь однократно. Приложенные Клодом Шенноном усилия и временной промежуток более чем в полвека доказали, что кодовую систему, созданную в таких суровых условиях, невозможно взломать и что полная секретность криптографической системы вполне реальна, по крайней мере, в теории. Даже имея в своем распоряжении неограниченную вычислительную мощь, враг не мог взломать код, построенный на подобной основе.

Криптографический труд Шеннона вполне естественно попал в сумрак разведывательного аппарата, мир засекреченных файлов и тайн, где результат научного исследования скрывался даже от его автора. Впоследствии Шеннон выскажется об этих людях следующим образом: «Этих ребят точно не назовешь разговорчивыми. Они были самыми скрытными людьми в мире. Было очень сложно выяснить, к примеру, кто является главными криптографами в стране». Работа Шеннона оставалась закрытой для широкой публики на протяжении еще пяти лет. Истинное ее значение, как оказалось в итоге, заключалось не в создании нерушимого кода, а, скорее, в том, что об идеях и понятиях, лежащих в основе его революционной теории информации, вновь заговорили: «Это был мощный поток идей, идущий от одного к другому, туда-сюда».

12. Тьюринг

Работа Шеннона в области криптографии имела еще одну ценность: она дала ему возможность познакомиться с гигантом цифрового века Аланом Тьюрингом. В 1942 году Тьюринг приехал в Америку в рамках организованного правительством ознакомительного тура с военными проектами в области криптографии. К этому моменту его имя говорило само за себя. Еще в начальной школе он демонстрировал поразительные знания в математике, к шестнадцати годам освоил труды Эйнштейна, а в двадцать три года был избран членом научного общества Королевского колледжа Кембриджского университета. В 1936 году он задумал создать «машину Тьюринга» – судьбоносный интеллектуальный эксперимент, ставший теоретическим фундаментом для создания современного компьютера.

Тьюринг также занялся криптоаналитической деятельностью, которая прославила его на весь мир. Именно криптография привела его в Соединенные Штаты с целью установить контакты с американскими коллегами, встретиться с военным руководством и оценить качество и безопасность американских машин. Помимо прочих проектов, его также интересовала система SIGSALY. На случай если бы британскому руководству понадобилось воспользоваться данной системой и принять сообщения, доктор Тьюринг должен был подтвердить, что система и вправду надежная.

Секретность этой миссии, репутации Тьюринга и Шеннона и военная атмосфера придавали встрече двух мыслителей оттенок интриги и тайны. Но в их общении не было ничего авантюрного. По словам биографа Тьюринга Эндрю Ходжеса, Шеннон и Тьюринг встречались каждый день, за чаем, на публике, в довольно скромном кафе «Лабораторий Белла». Тьюринг в некотором смысле завидовал многогранной карьере Шеннона. «Здесь [Тьюринг] встретил человека, который был одновременно мыслителем, философом и инженером – та роль, которая бы могла прийтись по вкусу Тьюрингу, если бы позволяла английская система». Шеннон, в свою очередь, был восхищен свойствами мышления Тьюринга. «На мой взгляд, у Тьюринга блестящий ум, уникальный и неповторимый», – говорил позднее Шеннон.

Шеннон и Тьюринг встречались каждый день, за чаем, на публике, в довольно скромном кафе «Лабораторий Белла».

Никто из них не оставил воспоминаний о совместных беседах. Но нам известно, что оба избегали обсуждения одной темы. «Мы совсем не касались темы криптографии… Уверен, что мы не обменялись ни словом по этой проблеме», – объяснял Шеннон. Когда его спросили, знает ли он, над чем сейчас работает Тьюринг, Шеннон ответил, что ему известно об этом лишь в общих чертах. «Конечно же, не во всех подробностях. Я знал или догадывался о том, чем он занят… Я не имел представления об “Энигме”… Я не знал об этом, так же как не знал, что он является ключевой фигурой данного проекта». Тогда журналист поднажал на Шеннона, допытываясь, почему же он, с его страстью и опытом в области криптографии, не прозондировал почву глубже и не расспросил Тьюринга. Шеннон ответил просто и по делу: «Ну, во время войны не приходится задавать слишком много вопросов».

Для кого-то явная неинформированность Шеннона и Тьюринга о работе друг друга могла показаться попыткой двух криптографов умно замести следы. Но в то же время вполне вероятно, что ни один из мужчин не хотел ставить другого в неловкое или компрометирующее положение. Работа и стой и с другой стороны была полностью засекречена. Информация, которую получали и тот и другой, была предназначена либо только для них, либо, в крайнем случае, для ограниченного круга лиц. Поэтому неудивительно, что во время перерыва на чай с пирожными эти двое мужчин разговаривали о чем угодно, но только не о работе, что занимала все их время.

Еще одна возможная причина такого поведения заключалась в том, что интерес к тому, насколько американцы были готовы поделиться с англичанами своими секретами, не угасал. Даже для человека с таким статусом и репутацией, как у Тьюринга, прояснить для себя некоторые вопросы во время американского турне было тяжким испытанием. Как ни странно, но по прибытии в страну он был задержан представителями американских властей: «Я приехал в Нью-Йорк в пятницу 12 ноября. На острове Эллис меня задержали представители иммиграционной службы, которые вели себя весьма заносчиво, не обнаружив у меня нужных бумаг для того, чтобы связать меня с представителями Госдепа».

Несколько месяцев спустя американский генерал Рекс Минклер дал отказ на просьбу Тьюринга войти в состав «Лабораторий Белла». И хотя поданное им заявление было в итоге одобрено, это событие ознаменовало начало затянувшегося противостояния «Лабораторий Белла» с представителями национальной системы безопасности. Тьюринг писал:

«Я собирался сообщить о своем намерении Поттеру из ”.Лабораторий Белла”, без всяких формальностей, просто по телефону. Очевидно, это было неправильным шагом… Возникла какая-то проблема, потому что у нас не было письменной договоренности о том, чтобы дать мне возможность познакомиться с проектами, не связанными с приборами скремблирования речи. В то время как я приехал с пониманием того, что мне покажут все, что связано с процессом шифрования речи… Я сразу же столкнулся с трудностями, связанными с запретом для всех британцев на посещение этих секретных объектов. Тогда вмешался капитан Хастингс, оказав давление на генерала Колтона, и теперь, похоже, все в порядке».

Тьюринг был не единственным, кто столкнулся с бюрократическими ошибками американской системы, и подобная путаница не ограничивалась лишь работой представителей иммиграционной службы или деятельностью, связанной с допуском к секретным материалам. Несмотря на то что союзные войска действовали совместно с момента подписания закона о ленд-лизе, представители этих стран не всегда сходились во взглядах в том, что касалось вопросов криптографии.

Конкурирующие системы, методы и личности вынуждали обе стороны относиться друг к другу с подозрением. Терпения не всегда хватало, и тогда страдало самолюбие. Конфликт объяснялся частично существенным различием характера американской и британской военной машины и их «неполным союзом». Несмотря на активный рост объемов военной продукции, британцы просто не могли угнаться за американцами, которые превосходили их по скорости и масштабу промышленного производства. Тьюринг наблюдал это воочию, и его уважение к американским мозгам подкреплялось его оценкой американской военной мощи. Так, к примеру, после своего визита в министерство ВМС он написал: «Я убежден в том, что нельзя до конца доверять этим людям в том, что касается суждений в области криптографии… Но все равно я считаю, что мы можем почерпнуть для себя много полезного, познакомившись с их техникой».

Подобное сдержанное недоверие было привычным в отношениях обеих сторон. Определенные достижения британцев в области шифрования держались в тайне от американцев, и у Тьюринга не было четкого понимания того, чем ему можно было делиться с принимающей стороной, а чем – нельзя. Тьюринг, известный своей довольно бесцеремонной и обескураживающей манерой поведения, не собирался ни перед кем заискивать, когда сама цель его приезда была столь туманной и неопределенной. Да к тому же он не был прирожденным дипломатом, способным действовать тонко и искусно.

Конфликт объяснялся частично существенным различием характера американской и британской военной машины и их «неполным союзом».

Но в каком-то смысле неважные отношения сторон и ограничения, сковывавшие и Шеннона и Тьюринга, позволили этим двоим свободно обсуждать другие общие интересы. Дружба возникла там, где могли закрепиться лишь строго профессиональные отношения, имей они возможность открыто беседовать на криптологическую тему. Еще до войны и Тьюринг и Шеннон имели схожие увлечения, помимо своей основной научной деятельности. И во время своих бесед оба они затрагивали ряд важных передовых идей. Шеннон вспоминал, что за чашкой чая «мы обсуждали вопросы математики». В частности, обоих ученых занимали идеи создания мыслящих машин, а именно, как отмечал Шеннона, «идея построения компьютеров, которые будут “думать”, а также вопрос о том, что можно будет делать с такими компьютерами, и прочее». Далее он писал:

«У нfс с Тьюрингом было ужасно много общего, и мы много говорили об этом. Он уже написал свой знаменитый труд о так называемых" машинах Тьюринга” – так их сейчас называют. А тогда их называли иначе. И мы много времени обсуждали вопросы устройства человеческого мозга. Как он устроен, как он работает, и что можно сделать с машинами, и можно ли сделать с машинами то же, что и с человеческим мозгом, и так далее. И все в таком духе. Несколько раз я обсуждал с ним мои идеи, связанные с теорией информации, и он заинтересовался ими».

Они оба были увлечены перспективой появления первых компьютеров, а также возможностью создания компьютера, играющего в шахматы. А вот что пишет Шеннон в 1977 году: «Ну, если вспоминать 1942 год… компьютеры тогда, можно сказать, только начали появляться. В Пенсильванском университете у них были такие машины, как ENIAC… Теперь они казались бы медленными, очень громоздкими, объемными и прочее. Эти компьютеры занимали пару комнат такого примерно размера, а их вычислительные возможности равнялись приблизительно возможностям одного из тех маленьких калькуляторов, которые можно купить сейчас за 10 долларов. Но мы, тем не менее, видели в них потенциал – то, что в итоге произошло здесь, – если бы только можно было сделать их дешевле и увеличить продолжительность их работы, чтобы они работали дольше десяти минут, к примеру. Это было и вправду весьма увлекательно.

Мы мечтали и обсуждали с Тьюрингом возможности осуществления полной имитации человеческого мозга: а можно ли в действительности получить компьютер, который будет эквивалентом человеческого мозга или даже превзойдет его? И тогда, возможно, это казалось легче, чем сейчас. Мы оба считали, что это должно стать реальностью довольно скоро, через десять или пятнадцать лет. Но мы не угадали, его не создали и через тридцать лет».

По сути своей, Шеннон был закрытым человеком, с гораздо меньшим количеством приближенных к нему лиц, чем можно было бы предположить, учитывая его статус в научном сообществе. Вращаясь в кругу самых признанных в мире ученых, математиков и мыслителей, Шеннон всегда производил впечатление застенчивого человека. Присутствуя на конференциях вместе с другими светилами науки той эпохи, он, как правило, никогда не начинал беседу первым, а ждал, когда к нему обратятся. Он не был постоянным собеседником тех ключевых фигур, с которыми общался, и посещал лишь часть тех конференций, на которые его приглашали. Он был из тех, у кого понятие «нетворкинг» вызывало отторжение, если только это не касалось телефонных линий. В свете всего вышеизложенного факт того, что Шеннон с таким энтузиазмом наладил контакт с Тьюрингом, кажется таким же неординарным, как все, что обсуждали эти двое. То, что Шеннон смог за те несколько коротких месяцев, что они провели вместе в «Лабораториях Белла», заслужить доверие и дружбу Тьюринга, красноречиво говорит о высоком мнении, которое сложилось у каждого в отношении друг друга. Тьюринг был, по словам Шеннона, «весьма впечатляющей личностью». Он бывал даже в гостях у Шеннона – редкость для хозяина дома, предпочитавшего компанию в лице себя самого, как, впрочем, и гость.

После возвращения Тьюринга в Англию уже после окончания войны они с Шенноном встретились еще один, последний раз. В 1950 году Шеннон отправился в Лондон на конференцию и выбрал время, чтобы навестить Тьюринга и его лабораторию. Шеннон вспоминал:

«Находясь там, мы ездили в лабораторию Тьюринга в Манчестерском университете… Его занимала идея создания программы для компьютера, играющего в шахматы… и эта проблема была крайне интересна и для меня.

В это время он усердно трудился над составлением такой программы. У него был там свой кабинет, и компьютер. Все это происходило на заре компьютерной эры».

Эти двое обсуждали успехи Тьюринга в создании компьютерной программы. Даже десятилетия спустя Шеннон вспоминал одно из изобретений Тюринга:

«Я спросил его, чем он занимается. И он ответил, что пытается найти способ получить хорошую ответную реакцию компьютера, чтобы знать, что происходит у него внутри. И он придумал эту удивительную команду. Дело в том, что в те времена они оперировали индивидуальными командами. И целью было нащупать хорошие команды.

И я сказал, а что такое команда? И он ответил, что команда означает дать сигнал на рубильник. Теперь позвольте мне объяснить, что это значит. Рубильник… в Англии означает репродуктор. И дать сигнал на него означает дать сигнал на рубильник.

Ну и в чем же польза от этой безумной команды? Польза этой команды заключается в том, что, если вы находитесь в цепи, вы можете воспользоваться этой командой в этой цепи, и каждый раз, когда она станет проходить по цепи, она будет подавать сигнал, и вы будете слышать частоту, равную тому времени, за которое она проходит по цепи. А потом вы можете добавить еще одну команду в более длинную цепь и так далее. И тогда вы услышите все происходящее, услышите эти звуки “бу-бу-бу-бу-бу”. И его идея заключалась в том, что в скором времени вы научитесь слушать эти звуки и будете знать, когда произошел сбой в цепи, или что-то еще, или что происходило все это время. Раньше же он ничего не мог сказать об этом».

Это была во всех смыслах приятная поездка – послевоенное воссоединение двух основателей информационного века. То был последний раз, когда они общались лично. Спустя четыре года после визита Шеннона Тьюринг – вскоре после обвинения его в «грубой непристойности» (в то время гомосексуализм преследовался по закону) – умер от отравления цианистым калием. Его смерть признали самоубийством, хотя об обстоятельствах гибели ученого спорят до сих пор.

13. Манхэттен

Древняя дисциплина математика… не так поощряет скорость, как терпение, изобретательность и – возможно, самое удивительное – некий дар сотрудничать и импровизировать, который отличает лучших джазовых музыкантов.

Гарет Кук

После развода с Нормой Шеннон вновь стал холостяком, живя без всяких привязанностей в маленькой комнате в Гринвич-Виллидж, с работой, занимавшей все его время. Вечера он проводил в основном один. Именно в этот период жизни Шеннон был максимально свободен в действиях. Он работал вне фиксированного графика, включал музыку на полную громкость и наслаждался исполнителями нью-йоркской джазовой сцены. Он ходил ужинать в шумные ночные заведения и заскакивал в шахматные клубы в Вашингтон-сквер-парке. Он ездил на поезде А до Гарлема, чтобы потанцевать джиттербаг и посмотреть шоу в «Аполло». Он ходил в бассейн в Виллидж и играл в теннис на кортах, что располагались вдоль края реки Гудзон. Однажды он споткнулся о теннисную сетку и так сильно ушибся при падении, что ему пришлось накладывать швы.

Его домом была маленькая нью-йоркская студия на третьем этаже дома по адресу: Западная 11-я улица 51. «Там была спальня, располагавшаяся неподалеку от ванной комнаты. Она была старой. Это было что-то вроде пансиона… довольно романтично», – вспоминала Мария Моултон, соседка снизу. Наверно, вполне предсказуемо жилище Шеннона представляло собой полный бардак: все в пыли, вещи разбросаны, а части большого музыкального проигрывателя лежали разобранные на основном столе. «Зимой там было холодно. Тогда он разрубил топором свое старое пианино и топил им камин, чтобы согреться». Его холодильник почти все время был пустым. Проигрыватель и кларнет были едва ли не единственными ценными вещами в этой спартанской обстановке. Окна в комнате Клода выходили на улицу. В том же доме снимал жилье Клод Леви-Стросс, великий антрополог. Впоследствии Леви-Стросс обнаружит, что его творчество во многом впитало научные идеи его бывшего соседа, хотя, живя под одной крышей, эти двое редко контактировали.

Шеннон был, вспоминала она, поглощен математическими задачами, над которыми работал по вечерам, а когда они ходили в рестораны, то прямо посреди ужина он мог начать писать на салфетках какие-то уравнения.

Несмотря на то что живший в этом же здании управляющий домом Фредди считал Шеннона необщительным и немного диковатым человеком, Клод все же подружился со своей соседкой Марией и даже встречался с ней. Они познакомились, когда включенная им на полную громкость музыка все-таки заставила ее постучать в его дверь. Дружба и романтические отношения возникли благодаря конфликту.

Мария заставила Шеннона приодеться и начать посещать вечеринки. «Вот это хорошая музыка!» – обычно восклицал он, когда по радио в машине звучала знакомая ему мелодия. Он читал ей отрывки из произведений Джеймса Джойса и Томаса Элиота – последний был его любимым автором. Шеннон был, вспоминала она, поглощен математическими задачами, над которыми работал по вечерам, а когда они ходили в рестораны, то прямо посреди ужина он мог начать писать на салфетках какие-то уравнения. У него было свое твердое мнение в отношении войны или политики, но в основном его интересовали те или иные джазовые музыканты. «Он обычно находил что-то общее между теми музыкантами, которые нравились ему, и теми, которые нравились мне», – вспоминала она. Его также заинтересовала теория Уильяма Шелдона о типах человеческого телосложения и соответствующих им типах личности. И он присматривался к Шелдону, сравнивая его худобу со своей собственной (Шелдон называл такое телосложение эктоморфным типом).

Несколько коллег Шеннона по «Лабораториям» стали его близкими друзьями. Одним из них был Барни Оливер. Высокий, с открытой улыбкой и манерами, он обожал скотч и был прирожденным рассказчиком. За приятными манерами Оливера скрывался мощный интеллект: «Барни обладал интеллектом гения с IQ 180», – вспоминал один из его коллег. Его интересы простирались от земли до неба, причем в буквальном смысле. На некоторое время он заинтересовался вопросами поиска внеземных цивилизаций, став одним из вдохновителей этого направления. Том Перкинс, соучредитель известной инвестиционной компании Kleiner Perkins, вспоминал способность Оливера ухватить суть темы, какой бы сложной она ни была. «Если его захватывала, к примеру, идея создать приборы для общения с дельфинами, он мог заниматься этим делом месяцами напролет», – вспоминал Перкинс. Он был мозгом проекта «Циклоп», «оригинального и благородного, хотя и не реализованного» плана соединить тысячу стометровых радиотелескопов на участке земли площадью пятьдесят восемь квадратных километров с целью уловить радиосигналы, которыми могли обмениваться обитатели ближайших к нам планет.

Земные проекты Оливера были не менее амбициозными. Среди них – «первый в мире программируемый настольный калькулятор», микрокалькулятор и первый компьютер «Хьюлетт-Паккард». Оливер к тому же мог похвастаться тем, что был в числе первых, с кем Шеннон делился своими идеями. Как он с гордостью вспоминал впоследствии: «Мы стали друзьями и обсуждали вместе многие из его теорий. Он словно отрабатывал их на мне, понимаете, так что я разбирался в теории информации задолго до того, как она была опубликована». Это может показаться некоторым хвастовством со стороны Оливера, но, учитывая тот узкий круг лиц, с которыми Шеннон делился своими мыслями, был удивителен сам факт того, что Шеннон вообще обсуждал с ним свою работу.

Джон Пирс был еще одним из друзей Шеннона по «Лабораториям», в чьей компании он любил проводить часы досуга. В «Лабораториях» у Пирса «был широкий круг преданных поклонников, восхищавшихся его чувством юмора и живым умом». Он был как две капли воды похож на Шеннона своей худобой и высоким ростом, а еще склонностью быстро впадать в скуку, если предмет изучения переставал вызывать его повышенный интерес. Это правило распространялось и на людей. «Пирсу было свойственно резко начать и закончить беседу или прием пищи посреди процесса», – писал Джон Гертнер. Это был побочный эффект его головокружительно быстрого мышления. В первые годы учебы Пирс так поразил профессора, преподававшего на факультете инженерного дела, что его прямо в середине курса перевели в статус преподавателя. В «Лабораториях» Пирс заработал похожую репутацию. Он славился своим талантом изобретать, будучи на равных с лучшими специалистами.

Шеннон и Пирс были двумя интеллектуальными спарринг-партнерами в той мере, в какой могут быть только два интеллекта подобного уровня. Они обменивались идеями, писали совместные научные труды и читали одни и те же книги, передавая их друг другу на протяжении всего срока своей работы в «Лабораториях». Одна из историй, приведенная со слов Пирса, наглядно описывает их совместную работу:

«Однажды мы болтали с Клодом Шенноном, и он описал мне в нескольких словах систему, которую разработал один из сотрудников ”.Лабораторий Белла”. Я не особо внимательно слушал его, но что-то из того, что он мне говорил, осталось у меня в памяти. Потом, уже позже, в тот же день я осознал явные преимущества его новой системы. На следующий день я отправился навестить Клода и сказал ему, что это отличная идея. Когда я объяснил ему ее сильные стороны, он согласился со мной, но отметил, что та система, которую я описывал, это вообще не та, о которой он рассказывал. Оказывается, я изобрел новую систему, просто невнимательно слушая его и следуя своим собственным мыслям».

Много раз Пирс советовал Шеннону, что «он должен записать ту или иную идею». На что Шеннон, по утверждениям очевидцев, отвечал со свойственной ему беззаботностью: «Что значит “должен"?»

Оливер, Пирс и Шеннон – компания гениев, каждый из которых с удовольствием проводил время в общении друг с другом. Всех их объединяла страсть к зарождавшейся тогда новой области знаний – цифровой связи, – и вместе они написали научный труд, в котором объяснялись ее достоинства, а именно точность и надежность. Вот как вспоминал об этих трех вундеркиндах «Лабораторий» один из общих знакомых:

«Оказывается, что в ”.Лабораториях Беллабыли тогда одновременно три сертифицированных гения – Клод Шеннон, создатель теории информации, Джон Пирс, создатель спутниковой связи и вторично-электронного умножителя, и Барни. Очевидно, что три этих человека были интеллектуальноНЕВЫНОСИМЫ”. Они были такими умными и способными и создали свои собственные научные направления в рамках инженерного сообщества.

И только такая престижная лаборатория, какЛаборатории Белламогла справляться с этими тремя одновременно».

Возможно, частично эта дистанция между Шенноном и его коллегами объяснялась просто разницей в скорости работы.

Из рассказов других людей складывается впечатление, что Шеннон был не столько «невыносим», сколько нетерпим. Его коллеги отзывались о нем как о дружелюбном, но отстраненном человеке. Марии он признавался в том, что его расстраивают обыденные, повторяющиеся изо дня в день элементы жизни в «Лабораториях». «Думаю, что это мешало ему, – вспоминала она. – Я в этом уверена. Его расстраивало то, что приходится выполнять всю эту работу, в то время как ему было интересно заняться своим собственным исследованием».

Возможно, частично эта дистанция между Шенноном и его коллегами объяснялась просто разницей в скорости работы. По словам Брокуэя Макмиллана, который занимал соседний с Шенноном кабинет, «его отличала своего рода нетерпимость к довольно распространенному тогда типу математического доказательства»: «У него был иной подход к решению проблем, в отличие от большинства людей и большинства его коллег… Было ясно, что его коллеги, скажем так, не всегда успевали за его мыслью, когда он приводил свои аргументы». То, что другим казалось проявлением замкнутости, Макмиллан воспринимал как естественную досаду: «Ему не хватало терпения в общении с теми, кто был не так умен, как он».

Поэтому складывалось впечатление, что он постоянно куда-то спешит, возможно, слишком спешит, чтобы проявить уважение к коллегам. «[Он был] очень странным человеком во многих отношениях… Но его нельзя было назвать недружелюбным человеком», – отмечал Дэвид Слипиан, еще один сотрудник «Лабораторий». Реакция Шеннона на тех его коллег, которые не успевали за ним, была простой – он забывал о них. «Он никогда не отстаивал свои идеи. Если люди не верили в них, он игнорировал этих людей», – говорил Макмиллан Гертнеру.

Джордж Генри Льюис однажды заметил, что «гений редко способен объяснить свои собственные действия». Похоже, это относилось и к Шеннону, который никогда не мог объяснить свое поведение другим, да и не хотел. В работе он предпочитал одиночество и сводил профессиональное общение к минимуму. «Он был ужасно, ужасно скрытным», – вспоминала Моултон. Роберт Фано, сотрудничавший с Шенноном позднее, говорил, что «он был не из тех, кто станет слушать, как другие люди рассуждают над своими будущими проектами». Одним из доказательств этого, по мнению некоторых, является маленькое количество научных работ, написанных Шенноном в соавторстве с другими.

Конечно, Шеннон был не первым гением, склонным уходить в себя, но даже среди ученых, работавших в «Лабораториях Белла», он слыл одиночкой. «Ни в одной другой профессиональной области он не был бы столь успешен… Если ты заходил к нему в кабинет, он мог поговорить с тобой, но во всех остальных случаях он держался особняком», – говорил Макмиллан. Слипиан отзывался о его замкнутости более выразительно: «Говоря о его блестящем уме, я бы добавил, что он стал бы самым лучшим в мире шулером, если бы предпринял шаги в этом направлении». («Он бы воспринял это, как большой комплимент», – отметила позднее его дочь.)

Но было еще кое-что, что могло слегка отдалять его даже от самых близких коллег по работе: у Шеннона была дополнительная работа. По вечерам дома Шеннон работал над своим частным проектом, который начал выкристаллизовываться в его голове еще в старших классах школы. В разное время Шеннон называл разные периоды возникновения у него этой идеи. Но когда бы она ни зародилась в его уме, всерьез он занялся ею лишь в Нью-Йорке в 1941 году. Теперь этот «мозговой штурм» было одновременно необходимым для него способом отвлечься от основной работы, а также возможностью заняться глубоким теоретическим исследованием, которым он очень дорожил и которое война могла перечеркнуть. Вспоминая позднее о том времени, он отмечал вспышки озарения, случавшиеся с ним. Работа не была гладкой, идеи приходили тогда, когда они приходили. «Я помню, как проснулся однажды среди ночи от того, что у меня появилась идея, и работал всю ночь».

Если бы можно было изобразить Шеннона в тот период времени, то вы бы увидели худого мужчину, сидящего по ночам и постукивающего карандашом по колену. Он был похож не на человека, который не успевает сдать работу в срок, а, скорее, на того, кто поглощен какой-то задачей, на решение которой могут уйти годы. «Он вдруг становился тихим. Очень, очень тихим. Но не переставал писать что-то на салфетках, – вспоминала Мария. – Два или три дня подряд. А потом он мог взглянуть на меня и спросить: “Почему ты затихла?”

Салфетки украшают стол, строчки мыслей и разрозненные фрагменты уравнений накапливаются вокруг него. Он пишет аккуратным почерком на бумаге в линейку, но черновики разбросаны повсюду. Восемь лет такой работы – запись от руки, внесение изменений, вычеркивание, уход в дебри уравнений, – зная, что в итоге все эти усилия могут ни к чему не привести. Перерывы на музыку и сигареты, прогулка с сонным взглядом до работы по утрам. Но в основном непрекращающиеся занятия. И снова к столу, где он на пути к открытию чего-то важного, более значительного, чем его магистерская работа, сделавшая ему имя, но чего?

Загрузка...