Язык машин существует, не просто существует, а развивается и в совсем совершенствовании поставил перед учёными не одну сложнейшую задачу. В одной серьёзной научной книге рассказывается о том. что на протяжении веков умственные орудия были преимущественно орудиями памяти и связи: они усиливали лишь способность мозга хранить поступающую информацию и передавать её от органов чувств к мускулам или же от чувствительных орудий к исполнительным. Обе функции - память и связь - тесно переплетены друг с другом: одна - передача информации во времени, другая - в пространстве, обе функции носят как бы пассивный характер: информация лишь сохраняется и распространяется, но не подвергается активной , целенаправленной обработке.
Уже ветка на дереве, которую какой-нибудь охотник на мамонтов загибал для запоминания обратного пути или для указания своего пути собратьям, была орудием памяти или соответственно орудием связи, а следовательно, умственным орудием. В дальнейшем появились такие орудия памяти и связи, как письменность, книгопечатание, фотография, телеграф, телефон, звукозапись, кино, радио, телевидение. Без них совершенно нельзя себе представить современную цивилизацию.
Книга, из которой взята выдержка, специальная, поэтому в ней не говорится о вещах известных, о том, что во всех этих орудиях памяти и связи для передачи информации используются символы, знаки - коды, своеобразные языки, удобные средства общения и передачи мыслей. На обычном языке закон сложения выглядит так: "сумма складываемых чисел не зависит от того, в каком порядке мы их складываем". Этот же закон можно записать и так: а + b = b + а. В первом случае 65 знаков, а во втором только 7 - чуть ли не в 10 раз меньше! В языке символов знаки могут обозначать даже изучаемые человеком объекты, их свойства, отношения и операции над ними. Одно дело, когда вы просто прочитали: "вода", а другое - перед вами формула воды - Н20.
Новые умственные орудия человека, ЭВМ, оказались более совершенными орудиями. Им, естественно, потребовался и новый код - свой язык. Он оказался, с одной стороны, предельно простым, а с другой - чрезвычайно сложным, потому что призван выполнять многообразные функции, не те - однозначные, что были нам известны до сих пор. В этих машинах информация не как прежде просто сохраняется и распространяется, а еще и активно, целенаправленно перерабатывается. Это привело к совершенно новым качественным явлениям!
Известный английский ученый Джон Бернал писал:
- "Теперь счетные устройства и их коды могут материально воплотить человеческую мысль в совершенно новые формы, в какой-то мере заменить язык. И даже пойти в своем развитии дальше языка".
Что же представляет собой эти "новые формы"? Хочу сразу оговориться: здесь речь идет - в отличие от очерка "Диалог: человек - машина" - о несколько ином подходе, главным образом о языке обобщённого программирования, о языке машинных команд, о машинных кодах.
Такой язык на любом этапе развития машин нужен для обмена информацией между людьми и ЭВМ; просто между ЭВМ; между ЭВМ и другими системами, а так же внутри ЭВМ. Отсюда требования к нему: точность, кратность, компактность, однозначность понятий. Естественные языки именно благодаря многозначительности входящих в них слов могут быть пригодными или не пригодными, поэтому обширная отрасль лингвистики и логики занята созданием машинных языков. Машина требует формальной системы языка, представляющего собою какую-либо знаковую систему, с помощью которой можно точно и конкретно передавать сведения. Посмотрим, каким количеством символов можно передать любые сообщения. Оказывается, достаточно 2-х, как в азбуке Морзе, где точкой и тире записывается какой угодно текст. Точку и тире можно заменить другими символами, например, нулем и единицей - знаками двоичной системы счисления.
Возможностями этой системы люди интересуются давно. Особенно много занимались двоичным счислением с XVI по XVIII век. По просьбе знаменитого Лейбница в честь "диадической системы" (так тогда называлось двоичное счисление) была даже выбита медаль. На ней изображалась таблица с числами и простейшие действия по новой системе, по краю медали на ленте шла надпись:
- "Чтобы вывести из ничтожества все, достаточно единицы".
Но потом в течение почти 200 лет на эту тему не было выпущено ни одной научной работы. Вновь о двоичной системе счисления заговорили в связи с кибернетикой: двоичная система оказалась очень ёмкой для "языка" машин. Пользоваться 2-мя символами двоичной системы очень удобно, можно каждый знак передавать и записывать с помощью электрического тока. В азбуке Морзе символы записывают, меняя продолжительность протекания тока по цепи (точка, тире). В электронных счетных машинах меняют амплитуду. Нет сигнала - ноль, есть сигнал - единица. Это очень надежная для машины запись: на отсутствие или наличие сигнала машина реагирует четко. В двоичной системе каждые 2 единицы данного разряда составляют единицу следующего разряда. Как "выглядят" числа в этом счислении, видно из примера, в нём сопоставлены двоичная и десятичная системы:
- "Ещё в младших классах он проявлял себя весьма смышленым мальчиком. С задачами, которые сверстники решали полчаса, он справлялся за какие-нибудь 101 - 110 (5-6) минут. Одаренный недюжинным умом и неиссякаемой энергией, этот счастливец окончил вуз на год раньше срока - за 11 лет (3 года), и в возрасте 10100 (20) лет возглавил научно-исследовательскую лабораторию".
Двоичный код используется в ЭВМ в качестве языка представления данных, необходим для кодирования программ внутри машин. Но одно дело запись чисел, совсем другое дело - решение многообразных задач. Если мы хотим, чтобы ЭВМ решила, допустим, математическую задачу, специальному работнику надо перевести её с обычного языка на язык машинных "команд" и собрать их в список-программу. Программа "распределяет" все действия машины, даёт описания всех вычислительных процессов. Иными словами, такой язык - это формальный язык для описания алгоритмов решения задач, учитывающий, что эти алгоритмы должны быть реализованы на вычислительной машине.
Беда в том, что для общения человека и машины создано очень много машинных языков, чтобы задания, сформулированные для 1 машины, передать машине другой конструкции, программисты вынуждены их перепрограммировать. Опять затраты труда, времени! Представьте себе вычислительный центр, который работает с небольшим количеством оборудования. В тот день, когда в нашем вычислительном центре произойдет расширение и заменится оборудование, "сломается" существующий здесь машинный язык. То же самое мы наблюдаем в ВЦ, где работают машины разных типов: у каждой свой язык, то есть они "говорят" на разных языках и не "умеют" обмениваться задачами. Здесь и речи не может идти о гибкости в работе!
gif
За годы существования вычислительных машин появилось почти 4700 искусственных машинных языков! КОБОЛ, ФОРТРАН, ДЖОВИАЛ, АЛЬФА, АЛКОПОЛ, АПЗ, МАТЕМАТИК, ПАСКАЛЬ, ПРОЛОГ, БЕЙСИК... И, поверьте, трудно перечислить оставшиеся на текущий момент примерно - 4693. Это "Вавилонская башня" языков, из них, вероятно, самый распространённый - АЛГОЛ. Его авторы предполагают, что на нём будут говорить все машины Мира. Перед его описанием стоит эпиграф:
- "То, что вообще может быть сказано, может быть сказано ясно, а о чём невозможно говорить - о том, следует молчать".
Этот язык возник не сразу, долго шла подготовительная работа. Наконец, в 1958 году в Цюрихе собрали международную конференцию. И лишь к 1960 году ряд - международных организаций, связанных с вычислительной техникой, создали рабочую группу, которая исправила обнаруженные в языке ошибки, устранила очевидные двусмысленности, внесла большую ясность - короче, усовершенствовала язык, известный нам теперь под именем "АЛГОЛ-60", что означает "аглоритмический язык". Вот почему в международном кибернетическом языке, языке-посреднике всего 500 слов, всё их многообразие заключается между 2-мя алгольными символами: "begin" - начало работы - и "end" - конец.
В этом языке, как и во всяком языке, есть буквы, цифры, синтаксис, семантика. Но есть и много "машинного" своеобразия. Он близок к привычным математическим формулировкам, удобен для перевода на фашинный язык самой машиной. Но, к сожалению, столь сложен, что, помимо машины, его могут понимать только специалисты - профессиональные программисты, они сейчас стоят между машинами и человечеством как "жрецы-посредники".
Безусловно, так всегда не будет, на армию машин уже не наготовишься армии посредников. Поэтому надо подумать о дальнейшей судьбе машинного языка. Меняются машины. совершенствуются способы вычислений, расширяются области приложения вычислительных машин. Поэтому машинный язык не может быть чем-то мертвым, окостеневшим. Он должен жить, развиваться, унифицироваться.
К чему может привести это развитие?
Да, было бы хорошо создать ЭВМ, на которой , подобно тому как на любом рояле пианист может сыграть любые пьесы, записанные нотами, оператор мог бы решать любые задачи, записанные подобным универсальным языком для машин. По аналогии. пусть не слишком близкой, можно сказать, что поиски такого универсального языка для "разговаривающих " ЭВМ напоминают изобретение универсального языка для разноязычных людей. Как в искусственом международном языке, так и для универсального языка машин нужен одинаковый принцип отбора элементов, что бы его построить - краткость и простота. Хочу сразу же заметить, что я понимаю огромную сложность проблемы, к которой мы пришли в результате знакомства с языком машин; что мне в какой-то мере известны перипетии 4-х вековой истории идеи всеобщего языка; и что речь идет о будущем. И все же: все явления окружающей жизни, Природа, сам человек, вся культура, весь опыт - все оказывает влияние на язык. Может ли язык оказаться инертным, невосприимчивым к развитию такого мощного орудия умственной деятельности, как быстродействующие ЭВМ?
Язык тесно связан с психологией человека. Разве машины посредством своего языка не окажут влияния на психику людей?
Язык это связующее звено между обществом и человеком. В сферу этой связи теперь включается машина. Разве это не повлияет на язык? Не могу не привести здесь интересных мыслей, высказанных академиком Глушковым:
- "Можно ожидать, что алгоритмы решения задач на ЭВМ, так же породят особый вид мышления, экономный, более глубокий во многих отношениях. Процесс этот медленный, однако перспективный. Я не буду здесь касаться всех проблем всеобщего языка, затрону лишь одну, в которой, вероятно, большую роль сыграют кибернетика и электронные машины с их языком".
- "Известны такие теории всеобщего языка. Теория вспомогательного языка. Теория вспомогательного и единого, т.е. 2-х всеобщих языков. Теория выделения всеобщего языка из национальных языков. И теория всемирного слияния языков. Трудно сказать, какая из них более других достойна внимания кибернетики".
Только что Вы прочитали об информационном взрыве. Люди не знают, как справиться с обилием и многоязычием информации в науке и технике. Ученые ищут вывод из языкового хаоса и в который раз задают себе вопрос: нужен ли науке всеобщий язык? Давно эта задача смыкается с другой - "языки точных наук, их особенности, значение и влияние на обычный язык".
Некоторые критикуют взгляды тех, кто утверждает, что национальные языки не могут быть полноценным средством общения между людьми и что современные национальные языки должны подвергнуться реформе по образу языков точных наук. Но с другой стороны, невозможно не увидеть реального процесса, вызванного к жизни потребностями переживания современной эпох. Ни один национальный язык не может существовать обособленно, свидетелями происходящего мы все сейчас являемся. Единый календарь, единые меры, единая научная терминология, объединенные транспортные артерии, единая служба связи и метеорологии, усилия по овладению космосом международными экипажами (выход в космическое пространство, на другие планеты) - да мало ли есть в жизни причин и условий для языкового единения! На конгрессе математиков во время докладов люди из разных стран прекрасно понимают друг друга без переводчиков.
Но вернемся к машинному языку. Уже сегодня видно, что расширение машинного языка приведет к "приручению" машин, и они рано или поздно в свою очередь "заставят" многих людей хорошо знать язык машин. И поэтому постепенно машинный язык начинает вторжение в обиход человека, в недалеком будущем машины потребуют для себя сверхъязыка, который был бы применим для задач любого рода. Вероятно, такой язык будет пользоваться общедоступными словами, постепенно, возможно, начнет исчезать пропасть между человеческим языком и машинным.
gif
Не будет ли это гигантским скачком на пути к решению проблемы всеобщего международного языка? Люди щедры, с лёгким сердцем передают они машинам то, чем владели единолично. Но к чему может привести такая щедрость? Язык будущего - проблема настоящего, и весьма показательно, что в дискуссию о нём вступили электронные машины. Мы еще не слышали их последнего слова. Каким оно будет? И не придется ли людям довольствоваться неудобоваримым конгломератом, составленным наполовину из языков человеческого и машинного?.. Конечно. если человек не заставит машину говорить на своём человеческом языке.
gif
ПРИВЫЧКА РАЗГОВАРИВАТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСКИМ ЯЗЫКОМ.
Говоря о языке математики, подчеркивают точность формул. Я же, говоря о языке математики, хочу сказать о ёмкости слова. В сугубо специальной книге по кибернетике меня поразила неожиданность раскрытия математической сути вопросов простыми словами:
"Элементарная конфигурация не может привести себя в состояние U. Она может "убить" себя, то есть остановить свою собственную активность при достижении ею, например, некоторого определенного возраста, но не может "похоронить" себя, то есть не может полностью перевести все свои ячейки в состояние U... Например, мы можем потребовать, чтобы одна из функций, осуществляемых при нормальной деятельности элементарной конфигурации, заключалась в том, чтобы она передавала в различных направлениях сигнал: "Я жива". Кроме того, конфигурация должна "слушать" такие сообщения после того, как она "состарится" на Ý0 срабатываний, и начинать "похоронную" деятельность в тех направлениях, откуда сигналов нет. И, наконец, конфигурация должна совершить "самоубийство", если ее возраст превышает Ý0 срабатываний и если она не занята "похоронами" одной из соседних "мертвых" конфигураций. Возраст "самоубийства" Ý0 определяет глубину d "бессмертной" волны".
Как необычны для математического описания трагедийные интонации, драматическая напряженность. А в другом отрывке - ирония изящного предостережения: "Опасность моделей, построенных на аналогии - это принципиальная опасность увлечения слишком красивой моделью". Даже самый точный математический термин "дифференциально-разностные уравнения" подчас требует "человеческого разъяснения": уравнения с запаздыванием, или уравнения с отклоняющимся аргументом. А сколь математически пейзажы "конфигурации райских садов", или "садов Эдема"! И как трагедийно звучит в математической "теории катастроф" "принцип хрупкости хорошего!"
Редактора-математика уже не удовлетворяет выражение "наибольший возможный срок службы строго локализованных автоматов". И он в сноске пишет: "...удобнее пользоваться термином: "продолжительность жизни", а не "срок службы". Новые, более живые, более человеческие термины и выражения кое-где уже победили. Но старые продолжают жить в скобках: "расширяющаяся, но "смертная" (затухающая) конфигурация", "бессмертная" (незатухающая) волна".
Обрели права и поселились в специальных статьях и книгах "горячее резервирование", "холодное резервирование", "ненагруженный резерв", "облегченный резерв", "схема гибели", "выбывание из очереди", "нетерпения заявки", "распределение длины очереди", "распределение времени ожидания", "доверительные интервалы для вероятности безотказной работы", "коллективное поведение автоматов".
gif
А как много у математиков сложных задач, называемых совсем просто: задача о коммивояжёрах; задача о кратчайшем пути; задача о назначениях; задача о перевозках с промежуточными пунктами; задача о распределении постановок; задача о рюкзаке; задача о складе; задача об узких местах; задача с подвижными концами; задача о разорении. Это "замыкание вычислительного алгоритма". И уж, конечно, не "дуальное уравнение" и не дизъюнктивная нормальная форма минимальная".
gif
Даже такая сложная область как игры, нуждается в обыденном языке: азартная, без побочных платежей; бескоалиционная; выпуклая; вырожденная; кооперативная; позиционная; с выбором момента времени, и наконец, простая. Много игр - всяких, и все укладываются между 2-х азартной и простой.
Заканчивая очерк, я натолкнулся в журнале "Наука и жизнь" на статью "К вопросу об информации". Может быть, я и не обратил бы на неё внимание, если бы не фамилия автора, с которым я знаком, И. Грекова. Это писательский псевдоним известного ученого, ставшего теперь и известным автором интересных повестей и рассказов. Она отвечает на вопрос, поставленный мною в конце этой заметки, и отвечает так, как будто знала, что я собираюсь его задавать. Посмотрите:
- "Вторгаясь в новые для себя области, сами математические методы трансформируются: они становятся более гибкими, менее ритористичными, более словесными, менее формальными... Если прежде "хорошим тоном" в математической работе (даже прикладного направления) считалось сказать как можно меньше словами, как можно больше формулами и тщательно скрыть от читателя свои мысли, то теперь положение меняется. Сегодня математика не брезгает приближенными, ориентировочными, полу качественными рассуждениями".
КИБЕРНЕТИКА - ЧЁРНЫЙ ЯЩИК
"КИБЕРНЕТИЧЕСКАЯ СМЕСЬ".
Страница 27.
Содержание:
- Язык машин.
- Привычка разговаривать человеческим языком.
Язык машин существует, не просто существует, а развивается и в совсем совершенствовании поставил перед учёными не одну сложнейшую задачу. В одной серьёзной научной книге рассказывается о том. что на протяжении веков умственные орудия были преимущественно орудиями памяти и связи: они усиливали лишь способность мозга хранить поступающую информацию и передавать её от органов чувств к мускулам или же от чувствительных орудий к исполнительным. Обе функции - память и связь - тесно переплетены друг с другом: одна - передача информации во времени, другая - в пространстве, обе функции носят как бы пассивный характер: информация лишь сохраняется и распространяется, но не подвергается активной , целенаправленной обработке.
- "Теперь счетные устройства и их коды могут материально воплотить человеческую мысль в совершенно новые формы, в какой-то мере заменить язык. И даже пойти в своем развитии дальше языка".
Что же представляет собой эти "новые формы"? Хочу сразу оговориться: здесь речь идет - в отличие от очерка "Диалог: человек - машина" - о несколько ином подходе, главным образом о языке обобщённого программирования, о языке машинных команд, о машинных кодах.
- "Чтобы вывести из ничтожества все, достаточно единицы".
- "Ещё в младших классах он проявлял себя весьма смышленым мальчиком. С задачами, которые сверстники решали полчаса, он справлялся за какие-нибудь 101 - 110 (5-6) минут. Одаренный недюжинным умом и неиссякаемой энергией, этот счастливец окончил вуз на год раньше срока - за 11 лет (3 года), и в возрасте 10100 (20) лет возглавил научно-исследовательскую лабораторию".
- "То, что вообще может быть сказано, может быть сказано ясно, а о чём невозможно говорить - о том, следует молчать".
Да, было бы хорошо создать ЭВМ, на которой , подобно тому как на любом рояле пианист может сыграть любые пьесы, записанные нотами, оператор мог бы решать любые задачи, записанные подобным универсальным языком для машин. По аналогии. пусть не слишком близкой, можно сказать, что поиски такого универсального языка для "разговаривающих " ЭВМ напоминают изобретение универсального языка для разноязычных людей. Как в искусственом международном языке, так и для универсального языка машин нужен одинаковый принцип отбора элементов, что бы его построить - краткость и простота. Хочу сразу же заметить, что я понимаю огромную сложность проблемы, к которой мы пришли в результате знакомства с языком машин; что мне в какой-то мере известны перипетии 4-х вековой истории идеи всеобщего языка; и что речь идет о будущем. И все же: все явления окружающей жизни, Природа, сам человек, вся культура, весь опыт - все оказывает влияние на язык. Может ли язык оказаться инертным, невосприимчивым к развитию такого мощного орудия умственной деятельности, как быстродействующие ЭВМ?
- "Можно ожидать, что алгоритмы решения задач на ЭВМ, так же породят особый вид мышления, экономный, более глубокий во многих отношениях. Процесс этот медленный, однако перспективный. Я не буду здесь касаться всех проблем всеобщего языка, затрону лишь одну, в которой, вероятно, большую роль сыграют кибернетика и электронные машины с их языком".
Говоря о языке математики, подчеркивают точность формул. Я же, говоря о языке математики, хочу сказать о ёмкости слова. В сугубо специальной книге по кибернетике меня поразила неожиданность раскрытия математической сути вопросов простыми словами:
"Элементарная конфигурация не может привести себя в состояние U. Она может "убить" себя, то есть остановить свою собственную активность при достижении ею, например, некоторого определенного возраста, но не может "похоронить" себя, то есть не может полностью перевести все свои ячейки в состояние U... Например, мы можем потребовать, чтобы одна из функций, осуществляемых при нормальной деятельности элементарной конфигурации, заключалась в том, чтобы она передавала в различных направлениях сигнал: "Я жива". Кроме того, конфигурация должна "слушать" такие сообщения после того, как она "состарится" на Ý0 срабатываний, и начинать "похоронную" деятельность в тех направлениях, откуда сигналов нет. И, наконец, конфигурация должна совершить "самоубийство", если ее возраст превышает Ý0 срабатываний и если она не занята "похоронами" одной из соседних "мертвых" конфигураций. Возраст "самоубийства" Ý0 определяет глубину d "бессмертной" волны".
Как необычны для математического описания трагедийные интонации, драматическая напряженность. А в другом отрывке - ирония изящного предостережения: "Опасность моделей, построенных на аналогии - это принципиальная опасность увлечения слишком красивой моделью". Даже самый точный математический термин "дифференциально-разностные уравнения" подчас требует "человеческого разъяснения": уравнения с запаздыванием, или уравнения с отклоняющимся аргументом. А сколь математически пейзажы "конфигурации райских садов", или "садов Эдема"! И как трагедийно звучит в математической "теории катастроф" "принцип хрупкости хорошего!"
Редактора-математика уже не удовлетворяет выражение "наибольший возможный срок службы строго локализованных автоматов". И он в сноске пишет: "...удобнее пользоваться термином: "продолжительность жизни", а не "срок службы". Новые, более живые, более человеческие термины и выражения кое-где уже победили. Но старые продолжают жить в скобках: "расширяющаяся, но "смертная" (затухающая) конфигурация", "бессмертная" (незатухающая) волна".
Обрели права и поселились в специальных статьях и книгах "горячее резервирование", "холодное резервирование", "ненагруженный резерв", "облегченный резерв", "схема гибели", "выбывание из очереди", "нетерпения заявки", "распределение длины очереди", "распределение времени ожидания", "доверительные интервалы для вероятности безотказной работы", "коллективное поведение автоматов".
- "Вторгаясь в новые для себя области, сами математические методы трансформируются: они становятся более гибкими, менее ритористичными, более словесными, менее формальными... Если прежде "хорошим тоном" в математической работе (даже прикладного направления) считалось сказать как можно меньше словами, как можно больше формулами и тщательно скрыть от читателя свои мысли, то теперь положение меняется. Сегодня математика не брезгает приближенными, ориентировочными, полу качественными рассуждениями".