Читать книгу Как информация управляет миром - Сезар Идальго - Страница 4
Часть I
Биты в атомах
Глава 1
Секрет путешествия во времени
ОглавлениеСтул, на котором я ожидал рождения своей дочери, был не очень удобным. Моя жена Анна и я приехали в Главный госпиталь Массачусетса в 6:30 вечера в ту субботу. Мы оставались дома, пока развивались ее схватки, и решили направиться в больницу, когда интервал между ними сократился до нескольких минут. Ее схватки усилились во время медицинской сортировки, но обезболивающий укол, который ей сделали пару часов спустя, дал необходимый отдых. На часах было 2:00. Ночь прошла спокойно. Слышался только периодический шум прибора, измеряющего ее давление. Комнату освещали несколько дисплеев и уличные фонари, отражающиеся в реке Чарльз. В этой полутьме я видел только Анну, мирно отдыхающую на кровати. Я держал ее за руку и ждал рождения нашей дочери, сидя в кресле, которое, как я уже говорил, не было особенно удобным.
В 3:00 утра медсестра сказала нам, что Анне пора тужиться. Анна была полностью готова, и наша дочь Айрис начала одно из важнейших путешествий в своей жизни. Жене потребовалось всего двадцать шесть минут, чтобы вытолкнуть Айрис в руки нервничающего, но сосредоточенного студента-медика, который принял ее. Двадцать шесть минут кажется коротким временем для родов, и это действительно так. Тем не менее я утверждаю, что путешествие, которое Айрис проделала в ту ночь, представляло собой не просто продвижение по нескольким сантиметрам родовых путей в течение двадцати шести минут, а 100-тысячелетнее путешествие из далекого прошлого в неизвестное будущее. За двадцать шесть минут Айрис проделала путь из древности чрева своей матери в современность общества XXI века. Рождение, в сущности, представляет собой путешествие во времени.
До той ночи, за исключением нескольких звуков, мир для Айрис представлял собой тот же мир, что и для младенцев сто тысяч лет назад. Она находилась в утробе матери и слышала в основном только голоса родителей, не представляя сложности окружающего ее современного мира. В ночь ее рождения все изменилось.
Айрис родилась в 3:26 утра в комнате, освещенной не солнечными лучами, а флуоресцентными светильниками и лампами накаливания. Ее бабушка и дедушка, которые с тревогой ожидали новостей, впервые увидели ее лицо во вложении в электронном письме. Музыка, наполнившая палату после рождения Айрис, была не пением птиц и не шелестом деревьев, а лилась из динамиков планшетного компьютера, который повиновался приказам алгоритма, выбравшего для нас песню.[10] В ту ночь Айрис за несколько минут проделала путь в несколько сантиметров, однако в более глубоком смысле она совершила намного более длительное путешествие. В ночь своего рождения она переместилась из далекого прошлого в поистине фантастическое настоящее.
Несмотря на то, что путешествие Айрис имеет для меня особое значение, ее способ путешествия во времени не является редкостью. Рождение в XXI веке представляет собой чуждый опыт для большинства детей. Мир XXI века значительно отличается от того, в котором эволюционировал наш вид. Это сюрреальный мир, наполненный материальными объектами, которые до своего появления представлялись в воображении. Палата, в которой родилась Айрис, была полна материальных объектов, однако современным этот мир делали не эти объекты. Различие между миром, в котором родилась Айрис, и миром ранних гоминид заключается не в телесности материи, а в способе ее организации. Этот физический порядок представляет собой информацию. Ночному рождению Айрис способствовали не объекты, а заключенная в них информация и практическое использование знания и ноу-хау, которые неявно присутствуют в этих объектах. Палата, в которой родилась Айрис, была освещена не только лампами, но и пониманием электричества, энергии и материалов, используемых в этих лампах. В ту ночь Айрис было тепло благодаря не случайному скоплению нитей, а одеялам, сотканным из материи, знаний и воображения. Как это ни парадоксально, но Айрис родилась в реальном мире, который, хотя и является материальным, имеет свое происхождение в воображении. Этот мир отличается от того, в котором эволюционировал наш вид, только способом организации материи.
Тот факт, что объекты являются воплощением информации и воображения, может показаться очевидным. Информация – это фундаментальный аспект природы, который старше самой жизни. Кроме того, по мере развития жизни накопление информации происходило с ускорением. Рассмотрим репликацию таких информационно насыщенных молекул, как ДНК и РНК. Репликация ДНК и РНК является процессом воспроизведения не материи, а заключенной в ней информации. Живые организмы представляют собой хорошо организованные структуры, которые обрабатывают и производят информацию. Тем не менее мы сосредоточим свое внимание не на способности генерировать информацию, заключенную в наших клетках, а на той способности, которая возникла с появлением людей и общества. Люди – это особые животные в плане информации, поскольку в отличие от других видов мы развили способность кодировать большие объемы информации вне нашего тела. Наивно полагать, что речь идет об информации, закодированной в книгах, нотах, аудио- и видеозаписях. Еще до освоения письма мы воплощали информацию в артефактах или предметах, начиная со стрел и каменных топоров и заканчивая микроволновыми печами и Интернетом. Таким образом, наша способность производить стулья, компьютеры, скатерти и бокалы является простым ответом на вечный вопрос: в чем разница между нами, людьми, и всеми другими видами? Ответ заключается в том, что мы умеем создавать физические инстанциации объектов, которые мы представляем в своем воображении, в то время как другие виды ограничены тем, что создает природа.[11]
На следующих страницах я опишу физические, социальные и экономические механизмы, которые объясняют рост объема информации в нашем мире и в нашей Вселенной. Эти механизмы отвечают за создание физического порядка, который сделал рождение Айрис как материальным, так и волшебным. С одной стороны, мы изучим физику информации. В результате мы поймем сущность информации и физические механизмы, способствующие ее появлению. Тем не менее физика информации способна объяснить лишь простейшие формы физического порядка. Чтобы объяснить порядок, пронизывающий наше современное общество, потребуется выйти за рамки физики и исследовать социальные и экономические процессы, которые позволяют группам людей производить информацию. К этим процессам относится образование социальных и профессиональных сетей, в которых заключена способность социальной обработки информации. Эта способность включает в себя накопление знаний и ноу-хау.
Знания и ноу-хау являются двумя основными способностями, которые относятся к вычислению и имеют решающее значение для накопления информации в экономике и обществе. Тем не менее знания и ноу-хау – это не одно и то же. Проще говоря, знание включает в себя отношения или связи между объектами. Эти отношения часто используются для того, чтобы спрогнозировать последствия действия, не совершая его.[12] Например, мы знаем, что употребление табака увеличивает вероятность развития рака легких, и мы можем использовать эту связь, чтобы предсказать последствия курения, не употребляя табак.
Ноу-хау отличается от знания тем, что оно включает в себя не выражаемую словами способность выполнять некоторые действия.[13] Например, большинство из нас знает, как ходить, хотя мы не знаем, как нам это удается. Большинство из нас знает, как определять и называть изображенные объекты, хотя нам неизвестно, каким образом мы выполняем эти задачи восприятия и вербализации. Большинство из нас умеет распознавать объекты с разных углов, узнавать лица, переваривать пищу и улавливать эмоции, хотя мы и не можем объяснить, как мы это делаем. Однако нам удается совершать эти действия благодаря тому, что у нас есть ноу-хау. Ноу-хау – это не выражаемая словами вычислительная способность совершать действия, которая накапливается как на уровне индивида, так и на уровне коллектива.
Невыражаемая словами природа ноу-хау кажется странной, поскольку из-за нее мы можем чувствовать себя автоматами, не осознающими своих действий. Тем не менее в этом нет ничего странного. Марвин Мински, один из отцов искусственного интеллекта, однажды сказал: «Ни один созданный компьютер не осознает того, что он делает, однако большую часть времени мы тоже этого не осознаем».[14]
Другое отличие, о котором мне следует упомянуть, заключается в разнице между информацией, являющейся чем-то, и информацией о чем-то, например информацией, передаваемой в сообщении. Возьмем в качестве примера машину. Я могу сказать вам, что у меня красная машина с шестиступенчатой механической коробкой передач и 1,6-литровым двигателем. Все это является информацией о моей машине, однако это не та информация, которая заключена в моем автомобиле. Как мы узнаем в следующих главах, моя машина состоит из информации, которая является не информацией о чем-то, а представляет собой физический порядок.
По большей части я буду использовать слово «информация», подразумевая физический порядок, воплощенный в объектах. Я подробно рассмотрю это определение в следующей главе. Я использую это определение, потому что оно помогает мне сформулировать более простую теорию роста объема информации, в которой физический порядок, независимо от того, являлась ли целью его создания необходимость в передаче значения, развивается вместе со способностью Вселенной производить вычисления. В социальном и экономическом контексте эта вычислительная способность включает в себя как знания, так и ноу-хау.
Таким образом, для объяснения роста объема информации в природе и обществе мы изучим совместную эволюцию физического порядка, знания и ноу-хау, которые позволяют нашей Вселенной порождать этот физический порядок. При этом мы перейдем от простейших физических систем, в которых информация возникает спонтанно, до сложного устройства нашего общества, где для дальнейшего накопления информации появляется необходимость в знании и ноу-хау.
Случай с обществом и экономикой является наиболее сложным, поскольку здесь накопление знаний и ноу-хау становится весьма ограниченным. Как и информация, заключенная в объектах, знания и ноу-хау всегда должны быть физически воплощены. Тем не менее, в отличие от информации, носителями знания и ноу-хау являются люди и сообщества людей, чей потенциал воплощения знания и ноу-хау является ограниченным. Конечность человека и формируемых им сообществ ограничивает нашу способность накапливать и передавать знания и ноу-хау, что приводит к скоплениям знаний и ноу-хау в определенных местах, обусловливающих глобальное неравенство. Таким образом, необходимость того, чтобы знания и ноу-хау были воплощены в людях и сообществах людей, может помочь объяснить неравномерность развития стран мира. Этим идеям посвящены части III и IV книги, и для их подтверждения я буду использовать данные о продуктах, создаваемых группами людей в разных местах, поскольку продукты, которые состоят из информации, являются выражением знания и ноу-хау, доступных в конкретном месте.
Таким образом, центральными понятиями, которые я буду использовать для описания процесса роста объема информации на нашей планете, являются физические объекты как физические воплощения информации и люди как основные носители знаний и ноу-хау. С этой фундаментальной точки зрения мы опишем экономику как систему, с помощью которой люди накапливают знания и ноу-хау для создания пакетов физического порядка или продуктов, подчеркивающих нашу способность накапливать еще больше знаний и ноу-хау, что в свою очередь способствует дальнейшему накоплению информации. В основном мы сосредоточимся на росте объема информации, знаний и ноу-хау в экономике, создав сначала теорию о продуктах в терминах физического порядка, а затем опишем социальные и экономические механизмы, которые позволяют нашему обществу накапливать знания и ноу-хау, необходимые для производства продуктов.
Однако сначала необходимо удостовериться в том, что мы одинаково понимаем физическую основу информации и ее неочевидные истоки. Я начну с объяснения того, что представляет собой информация с точки зрения математики и физики. Как мы увидим позднее, это поможет нам понять, почему Больцман и Шеннон пришли к одной и той же формуле. Кроме того, это познакомит нас с основополагающими физическими принципами, которые позволяют информации накапливаться.
10
Это была песня Raindrops исполнителя Cillo. Я добавил эту композицию в список воспроизведения на сервисе Pandora той ночью.
11
Еще одним важным свойством, отличающим людей от других видов, является наша способность использовать язык для придумывания историй. Интересно, что эволюция языка и сложных физических объектов имеет много общего.
Определить время возникновения человеческого языка сложно, поскольку устные выражения в значительной степени предшествовали развитию письма. Самые ранние записи были сделаны около восьми тысяч лет назад, поэтому археологам, желающим проследить истоки разговорного языка, необходимо обратиться к другим формам доказательств, например к сложности продуктов, найденных в процессе археологических исследований. Идея о том, что сложные продукты можно использовать для определения времени возникновения человеческого языка, основана на двух линиях аргументации. Во-первых, человек, способный произвести такой сложный инструмент, как копье с каменным наконечником, понимает, как сочетаются между собой разные части, точно так же, человеческие языки позволяют нам объединять различные слова в предложения, а предложения – в рассказы. Другими словами, люди, которые способны создавать сложные инструменты, вероятнее всего, обладают внутренним способом представления каждой из частей инструмента и могут размышлять о последовательности действий, требующихся для того, чтобы собрать эти части в единое целое. Психический процесс, необходимый для того, чтобы сформировать понятия и собрать сложный продукт, можно рассматривать как примитивную грамматику, и, как показали результаты исследования, он подразумевает аналогичные модели мозговой активности. Создание сложных продуктов возможно благодаря комбинаторной способности, подобной той, которая свойственна человеческим языкам. Таким образом, несмотря на то что комбинаторная способность, связанная с созданием продукта, не обязательно подразумевает использование человеческого языка, разумно предположить, что эти две комбинаторные когнитивные способности возникли одновременно. Вторая линия аргументации, поддерживающая идею использования сложных объектов для определения времени возникновения языка, относится к распространению знаний, требуемых для создания таких сложных объектов, как стрелы и копья. Распространение стрел и копий можно рассматривать в качестве доказательства существования ранних форм человеческого языка, поскольку процесс создания стрелы отличается от использования камня для разбивания ореха. Решать простые задачи можно легко научиться путем наблюдения и подражания, в то время как производство сложных объектов подразумевает нюансы, которые гораздо легче распространить среди людей, владеющих языком. Например, люди, использующие язык, могут более эффективно передать знания о безопасном обращении с ядом, используемым при создании стрел, или о том, как прикрепить каменный топор к деревянной ручке. Последние данные археологических исследований показывают, что представители вида Гомо Сапиенс создавали сложные инструменты подобные тем, которые используются некоторыми современными охотниками и собирателями, уже 100 000–70 000 лет назад. Это свидетельствует о том, что наша способность кристаллизовать воображение сформировалась задолго до способности писать об этом, и она показывает, что язык и сложные продукты появились до того, как ранние люди покинули Африку. Это говорит о том, что наших предков отличало от других видов не использование простых инструментов, а способность создавать объекты, превосходящие по сложности те, которые возникают в окружающей среде естественным способом. См. книгу «Хозяева Земли. Социальное завоевание планеты человечеством», автор Эдвард Уилсон (Питер, 2014) и Yuval Harari, Sapiens: A Brief History of Humankind (New York: Random House, 2014).
12
Как писали Рэндалл Дэвис, Ховард Шроуб и Питер Сзоловиц в статье «Что такое представление знаний?» («What is a knowledge representation», AI Magazine 14, no. 1 (1993): 17–33): «Во-первых, представление знания – это, по сути, суррогат, заменитель самой вещи, который используется для того, чтобы сущность могла определить последствия путем обдумывания, а не действия, то есть путем рассуждения о мире, а не путем принятия в нем активных мер».
13
Для тех, кто знаком с литературой: я буду основываться на отличии между явным и неявным знанием, идею о котором полвека назад продвигал Майкл Полани. Я буду использовать слово «ноу-хау» для описания неявного знания, так как предпочитаю использовать два разных существительных для обозначения двух различных понятий вместо использования одного и того же существительного с добавлением прилагательного (явное или неявное). Краткое изложение понятий явного и неявного знания можно найти в книге Гарри Коллинза Tacit and Explicit Knowledge (Chicago: University of Chicago Press, 2010). В ней Коллинз подразделяет неявное знание на относительное неявное знание, к которому относится то, что мы могли бы описать в принципе, но часто не способны описать; соматическое неявное знание, которое относится к тому, что мы можем делать с помощью наших тел, но не способны описать (например, езда на велосипеде); и коллективное неявное знание, к которому относится знание, значение которого обусловливается социальными взаимодействиями, к этим знаниям относятся, в частности, правила языка.
14
Эту цитату можно найти в биографии Марвина Мински на веб-сайте Музея компьютерной истории: computerhistory.org/fellowawards/hall/bios/Marvin,Minsky.