Беседы о третьем элементе

Количество информации, которое можно передать по каналу связи, зависит от количества его допустимых состояний. Если он — аналоговый, то поддерживает бесконечное число состояний, вопрос только в том, способен ли получатель различить между ними. Мы уже обсуждали эту тему и знаем, что если он не демон, а простой смертный, то нет, потому что получение информации упирается в возможность измерить сигнал, а у нас, простых смертных, есть принципиальные проблемы с измерением бесконечности.

Впрочем, и с каналами, имеющими конечное количество состояний у нас все обстоит далеко не идеально. К примеру, когда мы используем для общения устную речь, мы передаем друг другу последовательность звуков, фонем. В письменной речи каждой такой фонеме соответствует буква алфавита. Чтобы передать такую букву в одном сигнале, канал должен иметь около 30 состояний, для письменной речи — лучше около ста, чтобы поместились и заглавные буквы, и знаки препинания. Чем больше количество состояний, которыми мы нагружаем канал связи, тем труднее становится их различить. К примеру, с расстояния в 50 метров уже нельзя расслышать фонемы речи, но все еще возможно понять, говорит человек или нет. Увеличить четкость связи можно, уменьшив количество состояний канала, а наименьшее такое число, которое все еще позволяет передавать хотя бы одно различие, — это два.

Аксон ганглиарной клетки может находиться в двух состояних, либо покоя, либо возбуждения и это позволяет переслать сообщение с простейшим ответом «Да» или «Нет». Подобный ответ, с одной стороны, дает нам возможность передать сообщение на максимальное расстояние из-за высокой степени различимости, но с другой — содержит минимально возможное количество информации, потому что более короткого ответа на вопрос быть не может. Представленный в двоичном числовом коде такой ответ называется Битом от слов Binary Digit. Бит принят как минимальная единица измерения информации, соответствующая выбору (1) или (0) между двумя несовместимыми состояниями.

Техника передачи данных, при котором мы кодируем символы, используя отдельные биты информации, способные принимать значения (1) или (0) называется цифровым. Если алфавит содержит только два символа, то для передачи одного из них понадобится один бит. При увеличении количества символов в алфавите, кодировка каждого из них потребует больше единиц информации. Этого можно достичь либо передачей последовательной серии сигналов один за другим, либо параллельной, по нескольким каналам.

Если бы мы захотели прередать один символ из шести возможных по одному цифровому каналу связи, используя последовательность сигналов, то для этого нам понадобилось бы от одного до шести вопросов и столько же ответов. Это «черный» — «Нет»; Это «белый» — «Нет»; Это «красный» — «Нет»; Это «зеленый» — «Нет»; Это «синий» — «Нет»; Это «желтый» — «Да».

В принципе, если исхитриться, передачу символа из шестибуквенного алфавита можно свести всего к трем вопросам, если каждый раз делить алфавит пополам. Это («черный», «красный» или «синий») — «Нет»; Это («белый» или «зеленый») — «Да»; Это «белый» — «Да». Но больше ничего с этим сделать нельзя. Когда придет ответ «Да», мы не знаем, поэтому время передачи сообщения будет неизвестно. Естественно, что в такой неопределенности жить нельзя, особенно если за каждым камушком тебя поджидает некто, желающий тебя съесть.

В случае, когда скорость передачи сигнала невелика, а время реакции критично, несомненно, лучше воспользоваться параллельной передачей данных. Мы передаем только «есть» или «нет», без цвета символа и его локации на картинке, т. к. они уже заранее закодированы в самом канале.

Каждый ганглиарный нейрон может генерировать данные только одного, свойственного ему, символа. Это может быть «черный», белый, «красный», «зеленый», «синий», «желтый». Аксон каждого такого нейрона представляет собой отдельный канал связи, а сообщения от разных нейронов передаются параллельно. Если по нервному волокну зеленого «On» нейрона пришел электрический импульс, этот нейрон увидел предназначенный ему «зеленый» цвет. То же самое происходит с каналами всех остальных цветов.