Чем же хороша цифра?
Чем объяснить всеобщее помешательство на цифровых технологиях? Может, мы оцифровываем так много информации, потому что просто оказались на это способны? И если это так, то отчего так происходит?
В цифровых технологиях много полезного. Когда вы звоните по мобильному телефону, ваши слова путешествуют в пространстве в виде цифр (битов). Звук четкий, ведь передавать и принимать цифры легче, поскольку они не искажаются по пути. К тому же цифровые телефонные разговоры оказываются закодированными, что делает невозможным их подслушивание и посмеивание над чепухой, которую вы несете. Переговоры по старым аналоговым телефонам можно было легко подслушивать, перехватывая электромагнитные волны при помощи сканера. Конечно, это не критично для простых людей вроде нас, но крайне важно для шпионов, любвеобильных актеров и изменчивых политиков. Другое явное достоинство цифровой информации заключается в том, что она занимает очень мало места при хранении. Вы можете закачать 1000–2000 электронных книг в обычную «читалку» (примерно 40 полок бумажных книг, или пять плотно набитых книжных шкафов). Если для облегчения подсчетов мы предположим, что обычное устройство для чтения электронных книг может вместить порядка 1500 книг, то весь фонд Библиотеки Конгресса, который насчитывает аж 36 млн книг, можно уместить в 20 000 таких устройств, то есть в 200 стопках по 100 штук, для чего понадобится всего лишь небольшая комната. Кроме того, следует помнить, что в объеме «читалки» основное – это экран, пластиковый корпус и батарея. Ее «сердце» – интегральная микросхема с памятью – занимает немного места. Если действительно захотеть, то всю информацию из Библиотеки Конгресса можно сжать в один диск на 40 терабайт памяти (40 трлн байт), который был бы размером со средний атташе-кейс.
С музыкой дело обстоит столь же впечатляюще. Благодаря технологии «сжатия данных с потерями» mp3 вы могли бы перенести 500 компакт-дисков на цифровой плеер, который легко умещается в кармане (а если все эти диски выложить рядом, то их линия составит длину среднего легкового автомобиля). То же вы можете проделать и с фотографиями: 500–1000 цифровых изображений легко умещаются на карте памяти размером с почтовую марку. (Фотопленка в старых классических аппаратах вмещала от 24 до 32 кадров. Цифровая съемка в корне изменила процесс «схватывания» изображения, позволяя снимать один и тот же объект и 10, и 20 раз, а затем стирать неудачные кадры, добиваясь желаемого ракурса и качества.) Чем меньше места занимает цифровая информация, тем быстрее передается она в сети интернет. Вы можете послать цифровую фотографию другу в долю секунды или загрузить в свои устройства электронную книгу либо музыкальный альбом менее чем за минуту.
Большинство звонков в наше время хотя бы часть пути проходят по оптическим волокнам, которые в 5–10 раз тоньше человеческого волоса (каждое волокно способно проводить до 20 000 телефонных каналов одновременно, так что целый волоконно-оптический кабель может передавать миллионы разговоров одновременно). Как это возможно? Цифровая информация способна сжиматься так, как никогда не может быть сжата аналоговая. Аналоговый звонок должен в режиме реального времени отображать все колебания вашего голоса, а цифровая телефонная связь позволяет кодировать его с помощью сжатия и передавать гораздо быстрее. Вы, наверное, обращали внимание на то, что в телепрограммах, которые вы смотрите через интернет, актеры порой слишком быстро двигаются, а титры в конце очень быстро прокручиваются. Дело в том, что видеозапись этих программ сильно сжимается и при этом из нее исчезает некоторая информация, которая делает движения объектов плавными и связанными.
Еще одно на первый взгляд незаметное преимущество цифровой информации – удобство ее обработки. Многие из нас использовали компьютерные графические программы для работы с фотографиями или наносили слова и надписи на изображения, превращая их в новогодние поздравления и открытки. Дискретизация изображения может нанести ущерб его качеству, но это не всегда плохо. Цифровое радио и телевидение обычно лишены посторонних шумов, искажений и помех, которыми страдали их аналоговые предшественники.
▲ Чем хороши цифровые радио и телевидение? В старом аналоговом радиовещании и телевидении усиленный сигнал передается с вышки или мачты в виде волн, которые походят на акустические. Некоторые из них ослабевают по пути, поэтому приходящий в ваш дом сигнал обычно содержит посторонние искажения и шумы. Цифровой телевизионный сигнал преобразуется в цифровой код и разбивается на мелкие пакеты, каждый из которых отправляется много раз. Некоторые части этой цифровой информации тоже теряются (затухают), но цели достигает достаточный ее объем, чтобы передать изначальную картинку в хорошем качестве. Однако цифровое телевидение тоже не совершенно. Если по пути к вашему дому пропадает много информации, исчезает весь сигнал. В аналоговом телевидении сигнал тоже может искажаться и ослабевать. Тогда на экране появляются полосы и «снег», но какая-то часть изображения сохраняется.