Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации
Шрифт:
Он восстановит истинное значение в том случае, если в переданном сообщении есть один ложный знак. Но ведь могло случиться и так, что в момент передачи сигнала помеха возникла дважды?
Могло. Но вероятность такой помехи слишком мала. А если надо избавить себя даже от этих редких случайностей, придется прибегнуть к еще более сложному коду, который даже в этом случае поможет автомату правильно прочитать сигнал. Но ничего не дается даром: чем больше надежность «упаковки», тем больше импульсов содержит в себе каждый переданный сигнал.
В чужом городе
Представьте себе на минуту такую картину: только что в космос запущен спутник, на борту которого установлена аппаратура,
Но инженер, знакомый с теорией информации, рассуждает иначе. Он знает, что в хаосе посторонних сигналов скрываются все нужные сообщения, надо лишь найти способ выделить их из шумов.
Легко сказать «выделить»! А как это сделать? На каждый полезный импульс приходятся сотни случайных всплесков; извлекать его, очевидно, не легче, чем искать в амбаре с пшеницей рисовое зерно.
И все же его извлекают. У сигнала есть свойство, отличающее его от случайных помех: он имеет регулярный характер. А события, повторяющиеся регулярно, всегда выступают на первый план.
Представьте себе, что вы первый раз идете по улице незнакомого города. Вам здесь все интересно: архитектура зданий, одежда людей, модели автомашин. Время вас не стесняет, и вы идете безо всякой конкретной цели, как говорится, куда глаза глядят.
Вечером вы вернетесь в гостиницу утомленный всем, что вам довелось увидеть, и будете спать крепким сном. А если утром сосед вас спросит, где были вы накануне, в каком районе есть такая-то площадь, где находятся театры или музеи и каким транспортом можно до них добраться, вы не сможете толково ответить ни на один подобный вопрос. И вот что характерно: в ответ на эти вопросы в вашей памяти всплывут и площади, и музеи, и театры; вы вспомните, что встречали именно те названия, о которых спрашивал сосед. Но где именно? Что встречалось раньше, что позже? Что находится близко, а что далеко? Все впечатления первого дня превратились в пестрый хаос деталей, из которого трудно извлечь именно то, о чем спрашивает сосед.
Но вот прошло несколько дней. Каждое утро вы выходили из подъезда гостиницы и совершали один и тот же путь. Ваша память фиксирует все больше и больше отдельных деталей. Вы уже знаете, в каком направлении и в какое время следуют отдельные виды транспорта в общем потоке трамваев, автобусов и автомашин. Вы запомнили, в котором часу открываются столовые и магазины. Даже среди случайных прохожих уже встречаются знакомые лица: почтальон, идущий навстречу в этот утренний час, белобрысый мальчишка, всегда прибегающий к школе за минуту до начала занятий, пожилой служащий, спешащий в учреждение, что расположено там, за углом.
Почему же среди бесконечного многообразия уличных событий ваша память запечатлела именно эти детали? Потому что каждая из них повторялась несколько раз. Характерным свойством, отличающим их от всего, что каждый день происходит на шумных улицах города, является регулярность их повторений.
Но этого мало. Если бы, например, в силу служебной необходимости вам приходилось повторять этот путь через каждые 10 часов, вы не заметили
Чтобы это событие было зафиксировано вашей памятью, необходимо еще одно условие: оно должно совпадать по времени с вашей ежедневной прогулкой.
Тот же принцип совпадения по времени (в технике он носит название «синхронизм») используется в большинстве современных устройств, предназначенных для отыскания регулярно повторяющегося (периодического) сигнала среди случайно возникающих посторонних помех. Самым простым устройством, способным решить такую 'задачу, является радиотехнический контур - конденсатор и катушка индуктивности. Стоит лишь «ударить» по этому контуру каким-то сигналом, и он начинает «звенеть», подобно тому как звенит камертон. Приходящие к камертону внешние звуки могут быть разными, но он всегда сохраняет «собственный голос», потому что его колебания обладают собственной частотой. Контур тоже имеет собственную частоту колебаний и «звенит» на этой частоте. Правда, «звон» его мы не услышим, так же как не слышим некоторых шумов.
Если приходящие из эфира импульсы следуют с частотой собственных колебаний, каждый пришедший импульс будет «раскачивать» контур, и его «звон» становится все «громче» и «громче» - напряжение на контуре начнет нарастать.
Случайные помехи не повторяются регулярно. Каждая из них «раскачивает» контур., но действуют они «не в такт». Попробуйте раскачивать качели случайными толчками, настигая их в тот или иной момент. Сколько бы вы ни затрачивали усилий, вам не удастся раскачать их как следует. Зато несколько «синхронных» толчков, сделанных в момент, когда, достигнув наибольшей высоты, качели замерли, готовясь совершить свой обратный путь, сразу создадут огромный размах колебаний.
То же самое происходит и в контуре. Сильные, но беспорядочные помехи действуют на контур гораздо слабее, чем затерявшийся в них регулярный сигнал. Поэтому спустя очень короткое время полезный сигнал на выходе контура превысит уровень посторонних сигналов и передаст порученное ему сообщение в полном объеме.
Применяются и более сложные схемы, которые в такт с приходящими сигналами включают специальные устройства, способные «накапливать» этот сигнал.
Наконец, существуют и такие схемы, которые учитывают корреляцию сигнала, то есть связь его с тем сигналом, который был принят несколько мгновений назад. Если сигнал имеет регулярный характер, такая взаимосвязь обнаружится всегда.
По-иному обстоит дело, когда на вход приемника попадают случайные сигналы. Мы знаем, что по значению переданной по телеграфу буквы можно предсказать вероятность появления нескольких следующих букв: между буквами одного слова имеется тесная взаимосвязь. Однако едва ли удастся осуществить такое же предсказание для тех букв, которые последуют через час, через минуту или даже всего лишь через долю секунды. Слишком многообразны и неопределенны те закономерности, которым подчиняются различные тексты. Взаимосвязь случайных сигналов осуществляется только в течение коротких промежутков времени. Взяв для сравнения большой интервал, мы обнаружим в измеряющем корреляцию устройстве полное отсутствие взаимосвязи и тем самым отличим мешающий нам случайный сигнал. На этом принципе основан получивший широкое распространение в последние годы метод корреляционного приема.