Информатика

Античный телеграф. Интересные факты о передаче информации

«Способ употребления сигнальных огней был до сих пор несовершенен. В прежние времена для этой цели применялись определенные, заранее условленные знаки,

 но так как события не могут быть предугаданы, то и большинство сведений не поддавалось передаче. Между тем при событиях неожиданных больше всего

 требуется и своевременный совет и содействие...»

Это отрывок из десятой книги «Всеобщей истории» знаменитого греческого историка Полибия (201—120 г. до н. э.), посвященный сигнализации. 

Полибий, который сам был полководцем, в своей книге много внимания уделяет военному делу, в том числе военной технике. 

Его рассказ — одно из немногих дошедших до нас сообщений об усилиях древних изобретателей, работавших над проблемой передачи информации.

Чем же предлагалось заменить «заранее условленные знаки», каждый из которых соответствовал лишь какому-либо определенному событию, вопросу или ответу?

Действительно, набор таких условных знаков был весьма ограничен, и, значит, по линии сигнализации можно было передавать лишь небольшой и, 

что самое неприятное, заранее предусмотренный набор сообщений.

Полибий рассказывает о двух более совершенных способах сигнализации. Первый из них, описанный Энеем Тактиком (он жил лет за 200 до Полибия),

 состоит в передаче сведений с помощью часов. До нас дошли некоторые отрывки из его книги, например, глава, посвященная способам шифровки 

сообщений, но описание самого метода сигнализации уцелело только в пересказе Полибия.

Историк сообщает: «Эней, автор сочинения «О военном искусстве», усовершенствовал простой способ связи, хотя его изобретение далеко не достигает цели.

 По его мнению, лица, желающие сообщать друг другу нужные сведения, должны запастись двумя совершенно одинаковыми глиняными сосудами глубиной

 в 3 локтя (1,3 метра) и шириной в один локоть (0,44 м).

Передача сообщений с помощью водяных часов.

Потом нужно приготовить поплавки и в них укрепить палки, разделенные черточками на равные части шириной в три пальца каждая. В каждом из этих 

отделений пишутся наиболее частые военные события, например, в первом: «конница вторглась в страну», во втором: «тяжелая пехота», в третьем: 

«легковооруженные», после этого «хлеб» и так далее, пока все места . на палке не будут заняты. Когда это сделано, нужно просверлить в обоих 

сосудах одинаковые отверстия для слива воды...»

Даже не читая дальше, нетрудно догадаться о принципе действия приборов. Если одновременно запустить одинаковые водяные часы (а приборы 

Энея как раз и являются такими часами), то оба поплавка будут погружаться синхронно и синфазно. Для того, чтобы передать сигнал, достаточно дать 

приемной станции знак об остановке часов в тот момент, когда нужная надпись, сделанная на палке, окажется напротив края сосуда. Наблюдатель на приемной 

станции взглянет на палку своего прибора и прочтет переданное сообщение. Интересно, что есть позднее римское упоминание о применении карфагенянами

 во время войны с Сиракузами в начале IV в. до н. э. похожих приспособлений для связи.

Насколько практичен этот способ? Полибий считает его малопригодным. «Хотя этот способ и лучше предыдущего,— пишет Полибий,— но и он далеко не верен.

 Очевидно, нет возможности ни предусмотреть заранее все, что случится, ни нанести предусмотренное на палку. В самом деле, чего нельзя знать, прежде чем

 оно случится, о том и нельзя заранее условиться».

Немецкий историк Г. Дильс, анализируя в своей книге «Античная техника» описание «телеграфа Энея», обращает внимание на то, что при размерах прибора,

 данных Полибием, количество отделений на палке будет равно двадцати четырем и совпадает с числом букв греческого алфавита. Это наводит на мысль,

 что первоначально прибор предназначался для передачи текста по буквам, и только позднее появилась его упрощенная модификация, описанная Энеем. 

Дильс считает, что каждый раз, подливая воду, можно «...с удобством передать 20 букв в течение часа».

Предположение разумное, разве что с понятием «удобство» здесь трудно согласиться. Судя по размерам сосуда, он вмещает не менее 15 ведер воды.

 В таком случае для передачи одной буквы следовало бы вливать в него в среднем по семь с половиной ведер. Довольно трудоемкий способ телеграфной связи.

Тем не менее принцип, заложенный в этом приспособлении, чрезвычайно остроумен: сигналы различаются по моменту их подачи, причем передача 

и прием производятся синхронно работающими приборами. Этот принцип положен в основу всех современных буквопечатающих телеграфных аппаратов

 (аппараты Бодо, телетайпы), действие которых основано так же, как и в «телеграфе Энея», на синхронном движении определенных механизмов на приемной 

и передающей станциях. Самую первую из электрических телеграфных систем этого типа в 1850 году изобрел Б. С. Якоби, в ней использовалось синхронное 

вращение дисков.

Однако вернемся к рассказу Полибия. «Последний способ, — продолжает он, — изобретенный Клеоксеном и Демоклитом и усовершенствованный нами, отличается

 наибольшей определенностью и может доставлять точные сведения о всех нуждах, но применение его требует старания и неослабного внимания. Вот этот способ.

Нужно взять все буквы азбуки и разделить их на пять частей по пяти букв в каждой и нанести каждую из групп букв на особую доску. Затем обе стороны 

уславливаются между собою так, что та сторона, которая должна подавать весть, поднимает факелы первая, притом два факела сразу, и не опускает их, пока 

не ответит другая сторона. Делается это для уведомления друг друга, что все готово. Потом подающие весть поднимают новые факелы с левой стороны, 

с целью указать, на какую доску нужно смотреть, именно: если поднят один факел—на первую, если два— на вторую и так далее. Точно так же поднимают

 факелы с правой стороны, чтобы дать понять, какую из букв, написанных на доске, следует выбрать.

Передача сообщений с помощью двух групп факелов.

Каждая сторона должна иметь зрительный прибор с двумя отверстиями, чтобы получающий известие мог видеть через одно отверстие правую сторону, 

через другое — левую. Рядом сооружаются заборы в рост человека и десять локтей длины, благодаря этому ясно различаются факелы, когда они подняты,

 и совсем прячутся, когда убраны».

Описав принцип этого вида связи, Полибий со свойственной ему обстоятельностью объясняет процесс передачи сообщений на примере: «Когда одна

 сторона желает, например, уведомить другую, что «часть солдат, человек сто, перешла на сторону неприятеля», прежде всего нужно выбрать такое выражение,

 в котором та же мысль передавалась бы возможно меньшим числом букв. Так, вместо того, что было приведено выше, лучше передать: «Критян 

дезертировала сотня». Здесь число букв меньше наполовину, а мысль выражена та же. Когда слова записаны, производится их передача с помощью факелов. 

Первая буква сообщения «К», находится она на второй доске. Поднять нужно два факела с левой стороны, тогда принимающий весть знает, что ему нужно

 смотреть вторую доску; потом с правой стороны поднимают пять факелов, которые и обозначают букву «К», пятую во втором разряде, и тот, кто принимает

 весть, должен записать ее...

При таком способе каждое происшествие сообщается в точности, хотя и требуется большое количество факелов».

Это, по-видимому, первый в истории пример применения позиционного кодирования. Два канала связи с пятью сигналами в каждом позволяют быстро и 

четко передавать 25 знаков. Надо сказать, что первый электрический телеграф П. Л. Шиллинга, осуществленный в 1832 году, требовал числа проводов, 

равного числу передаваемых букв, и в этом смысле уступал схеме Клеоксена и Демоклита. Правда, Морзе, введя три рода сигналов (точку, тире и перерыв

 между буквами), сумел создать достаточно компактные коды и обойтись одним каналом, но принцип, положенный в основу древнего телеграфа, мы встречаем

 на каждом шагу. Это — обозначение квадратов на карте, на шахматной доске, это, наконец, система координат, позволяющая графически изобразить 

математическую функцию или физический процесс.

Один из вариантов кодирования букв греческого алфавита с помощью двух групп факелов.

Мы не знаем, насколько широкое распространение имела эта система связи в древности, но в новые времена она нашла неожиданное применение. 

Заключенные в царских тюрьмах революционеры, начиная с Декабристов, перестукивались, используя тот же способ. На стене камеры писалась русская азбука, 

разбитая на шесть столбцов по шесть букв в столбце. Заключенный выстукивал сперва номер столбика, потом номер буквы в нем, и так, букву за буквой передавал 

товарищам нужные сведения. Возможно, этот способ был изобретен под прямым влиянием книги Полибия, которая была достаточно популярна среди многих

 декабристов, имевших классическое образование.

Что нового мог внести Полибий в системы оптической связи своих предшественников? По-видимому, ему принадлежит введение визирующего приспособления,

 которое повысило надежность приема сигналов. Интересно, что Полибий, вероятно, сам применявший на практике этот способ связи, столкнулся с необходимостью 

искоренять многословие, применять «телеграфный язык», ныне хорошо известный людям, посылающим телеграммы. Стремление сократить число букв в 

сообщении нужно было прежде всего для того, чтобы уменьшить время передачи.

С какой скоростью можно было вести передачи методом, описанным Полибием? Некоторые специалисты считают, что передача одной буквы занимала 

около минуты. При дальности передачи в 2—3 километра (расстояние, на котором можно различить количество огней) такая скорость передачи представляется

 крайне малой. На приведенное в качестве примера сообщение потребовалось бы минут двадцать; за это время, вероятно, можно было бы доставить записку.

 Впрочем, и в этом случае сигнализация оказалась бы незаменимой при связи с осажденной крепостью или через водяную преграду. Кстати, меняя порядок 

букв на досках, можно было сделать передачу шифрованной, непонятной для противника.

Можно представить себе, что при соответствующей тренировке скорость передачи сигналов этим способом можно было довести до 5—10 букв в минуту.

 Во всяком случае, Полибий специально указывает на необходимость предварительных упражнений.