Как информация управляет миром - Сесар Идальго Сезар

Подумайте о фразе «11 сентября». Когда я произношу эту фразу, большинство американцев автоматически вспоминают об атаке на башни-близнецы в 2001 году. Чилийцы обычно думают о государственном перевороте в 1973 году. Однако, произнося фразу «11 сентября», я могу просто сказать своим студентам о том, что в этот день я планирую вернуться в Массачусетский технологический институт. Как видите, значение придаете вы. Оно не является частью сообщения, хотя так может показаться. Значение – это то, что мы бесшовно присоединяем при интерпретации сообщений, поскольку людям свойственно интерпретировать проявления физического порядка. Однако эта цельность не означает то, что значение и информация являются одним и тем же.

Чтобы создать машину, которая могла бы передавать информацию, независимо от значения сообщения, Шеннону требовалась формула для оценки минимального количества символов, необходимых для кодирования сообщения. Основываясь на работе Гарри Найквиста и Ральфа Хартли, Шеннон приблизительно определил объем информации, требуемый для передачи сообщения через чистый или подверженный помехам канал. Он также оценил экономичность коммуникации, обусловленную корреляциями в структуре сообщений, например тем фактом, что в английском языке буква t чаще предшествует букве h, чем букве q. Философские рассуждения Шеннона привели его на математический путь, подобный тому, который прошел Больцман. В конце пути Шеннон вывел основную формулу для максимально эффективного кодирования произвольного сообщения. Эта формула позволяла заключить информацию в магнитном диске, электромагнитных волнах или в чернилах на бумаге. Формула Шеннона была идентична той, которую Больцман предложил почти пятьдесят лет назад.[8] Это совпадение не было случайностью.

* * *

Совпадение формул Шеннона и Больцмана говорит о физической природе информации. Эта физическая реальность имеет решающее значение для понимания того, как изучение атомов может помочь нам разобраться в экономике. По большей части естественные науки сосредоточивались на описании нашей Вселенной, начиная с атомов и заканчивая людьми, соединяя простоту атома со сложностью жизни.[9] Социальные науки фокусировались на связях между людьми, обществом и экономикой, рассматривая человека в качестве основополагающего блока – социального и экономического атома, если можно так выразиться. Тем не менее это разделение не обошлось без потерь, поскольку механизмы, позволяющие информации накапливаться, преодолевают барьеры, отделяющие неживое от живого, живое от социального и социальное от экономического.

Поэтому я посвящу следующие страницы описанию механизмов, которые способствуют росту объема информации на всех уровнях, начиная с атомов и заканчивая экономиками. Не от атомов к людям или от людей к экономике, как это обычно делается. Это поможет нам навести мосты между физическими, биологическими, социальными и экономическими факторами, которые способствуют накоплению информации, а также ограничивают нашу способность ее обрабатывать. К способности обработки информации относится вычисление, и на уровне человека она требует «программного обеспечения», которое мы называем «знанием» и «ноу-хау». В результате получится книга об истории нашей Вселенной, основанной не на стреле времени, а на стреле сложности.

И это именно стрела сложности, то есть роста объема информации, определяет историю нашей Вселенной и живущих в ней видов. Миллиарды лет назад, вскоре после Большого Взрыва, наша Вселенная не могла создавать порядок, который восхищал Больцмана и который все мы воспринимаем как должное. С тех пор наша Вселенная двигалась к беспорядку, как предсказывал Больцман, однако параллельно с этим она создавала места, в которых концентрировались огромные объемы физического порядка или информации. Наша планета является явным примером такого места.

Волна звезд, предшествовавшая образованию нашей Солнечной системы, синтезировала атомные элементы, необходимые для появления форм жизни. К этим элементам относятся углерод, кислород, кальций, азот и железо. Из останков этих звездных предков сформировалось новое поколение звезд. На этот раз планеты, которые кружили вокруг них, были богаты химическими веществами, необходимыми для развития жизни. Наша планета, возраст которой составляет четыре или пять миллиардов лет, с тех пор использовала это химическое богатство для того, чтобы стать примером особенной сложности. На протяжении миллиардов лет объем информации на нашей планете продолжал расти: сначала в химическом составе, затем в простых формах жизни, а в последнее время – в нас. Во Вселенной, которая в основном представляет собой пустое пространство, наша планета является оазисом, где объем информации, знания и ноу-хау продолжает увеличиваться благодаря энергии солнца, а также самоусиливающимся механизмам, под которыми мы понимаем жизнь.

Тем не менее путь от физики звезд до форм жизни, которые населяют нашу планету, включает всего два пункта на временной шкале сложности и информации. Эволюция информации преодолевает все границы, распространяясь даже на информацию, порождаемую нашей экономикой и обществом. Информация, понимаемая в широком смысле как физический порядок, это то, что производит наша экономика. Это единственное, что мы производим, независимо от того, представляем ли мы собой биологические клетки или заводы. Это связано с тем, что информация не ограничивается сообщениями. Она присуща всем производимым физическим объектам: велосипеды, здания, фонари, блендеры, фены, обувь, люстры, комбайны и нижнее белье сделаны из информации. Дело не в том, что они состоят из идей, а в том, что в них воплощен физический порядок. Наш мир наполнен информацией. Это не аморфный суп из атомов, а аккуратно организованные коллекции структур, форм, цветов и корреляций. Эти упорядоченные структуры – проявление информации, даже если в этих фрагментах физического порядка отсутствует какой-либо смысл.

Однако произвести информацию нелегко. Вселенной с трудом удается это делать. Наша способность порождать информацию и производить предметы, инфраструктуры и институты, которые мы ассоциируем с процветанием, требует от нас борьбы с постоянным стремлением к беспорядку, характеризующему нашу Вселенную и беспокоившему Больцмана. Для борьбы с беспорядком и обеспечения роста объема информации наша Вселенная использует несколько приемов. К этим приемам относятся неравновесные системы, накопление информации в твердых телах и способность материи производить вычисления. Вместе три эти механизма способствуют росту объема информации на небольших островках или в пакетах, где информация может накапливаться и скрываться, например в нашем теле или нашей планете.