Ганна Кораб
Азбука кибернетики
Из обширного запаса кибернетического «алфавита» мы с ими выберем самые главные, самые важные. Начнем с буквы «А» и кончим буквой «Я». Путешествуя от первой буквы к последней, постараемся рассказать о самом главном, о самом важном из большого раздела науки и техники, объединенного вместе словом «кибернетика».
Вы узнаете, где нужна автоматизация, познакомитесь с сегодняшним уровнем вычислительной техники. Вы даже проникнете в некоторые тайны новой науки. Мы вам покажем много удивительного из жизни вычислительных машин. Мы с вами будем постепенно идти от буквы к букве, пока не увидим все интересное в мире, полном загадок и неожиданностей.
Итак, вперед. Отправляемся в путешествие по маршруту «Кибернетика от «А» до «Я». Смотрите, буквы давно вас ждут.
«В каждой строчке только точки…»
Есть такая игра: «Горячо-холодно». В ней весь разговор, все «команды» передаются только двумя символами. Удаляешься от предмета поиска — холодно, приближаешься — горячо. В результате подачи условных знаков играющий иногда решает довольно сложные задачи поиска.
А нельзя ли двумя символами кодировать и текст?
Вот ряд условных знаков: только точки и тире. Что они означают?
Если вы знаете азбуку Морзе, то прочтете слово «электрон». Значит, различные комбинации двух знаков позволили закодировать весь, алфавит.
Когда вы внимательно рассматривали азбуку Морзе, то, вероятно, заметили, что некоторые буквы передаются одним — двумя знаками; Е — (.) точка, Т — (-) тире. А — (.-) точка, тире, И — (..) две точки и т. д. Другие же четырьмя или даже пятью: Ж — (…-) три точки, тире, X — (….) четыре точки, Э — (..-..) две точки, тире, две точки.
Попробуем определить, из скольких знаков должна состоять кодовая группа, чтобы можно было записать все буквы одинаковым количеством колей и единиц.
Вначале возьмем только два знака — 0 и 1. Получим:
А — 00
Б — 01
В — 10
Г — 11
На этом наши возможности оказались исчерпаны. Ничего не поделаешь:
22 = 4.
Попробуем взять три знака:
А — 000 Д — 100
Б — 001 Е — 101
В — 010 Ж — 110
Г — 011 3 — 111
И опять предел: 23 = 8.
Если мы опять прибавим один знак, то получим: 24 = 16. Шестнадцать комбинаций хватит только на половину нашего алфавита.
При пяти знаках, 25 = 32, мы достигаем, наконец, нужного нам числа комбинаций.
Вот один из примеров нашего кода:
Теперь подсчитаем, из скольких знаков должна состоять кодовая группа, чтобы все цифры от нуля до девяти записать тоже одинаковым количеством нолей и единиц. И здесь, оказывается, двух и трех знаков мало. А вот четырех достаточно, они дают 16 комбинаций, а нам нужно всего десять.
Вот как будут выглядеть цифры в закодированном виде:
0 = 0000 5 = 0101
1 = 0001 6 = 0110
2 = 0010 7 = 0111
Не думайте, что эти коды цифр и букв единственные. Их может быть очень много — миллиарды.
Воспользуемся нашим кодом и закодируем такое слово, как «кибернетика» и число «13».
Вот слово «кибернетика», скрытое под комбинацией нолей и единиц:
01001 01000 0001 00101 10000 01100 00101 10010 01000 01001 00000.
Число «13» запишется так:
0001 0011.
Интересно, что с кодированием мы встречаемся в жизни на каждом шагу. Не только, когда заменяем обычный текст символами или переводим знаки одного алфавита в другой, но и когда идёт передача от источника к адресату: при передаче по радио в микрофон попадают звуковые колебания, они преобразуются в колебания электрического тока, затем в электромагнитные. В таких случаях кодирование одной физической величины идёт взамен на другую.
В таком алфавите может быть и различной физическая природа букв. «Буквами» могут быть и пометки чернилами на бумаге, и дырки в бумажной ленте, и пробитые отверстия в картонной карте. «Буквами» могут быть и различные положения вращающихся элементов, и электрические импульсы, и световые сигналы.