Игра разума. Как Клод Шеннон изобрел информационный век

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.