Когда я учился в старших классах в Аделаиде, один компьютер на другом конце города обслуживал все городские школы. Чтобы воспользоваться им, приходилось отправлять команды на перфокартах, обводя карандашом одни кружочки на карточке и не трогая другие. Компьютерная программа состояла из целой колоды исписанных карандашом карт. Мы отправляли их через весь город и примерно день ждали распечатку результатов. Чаще всего на выходе получалась надпись «Синтаксическая ошибка». Нам приходилось искать ошибку в наших командах, переделывать карточки и продолжать отправлять программу до тех пор, пока она не заработает.

Это помогло мне понять силу структурной информации. Каждая карточка, по сути, представляла собой последовательность битов – единиц и нулей. Кружок был либо заполнен, обозначая 1, либо не был заполнен, обозначая 0. На каждой карточке была, возможно, тысяча кружочков, так что карта в целом представляла собой последовательность из тысячи битов. Несколько битов (01000…) могут представлять букву, например «P». Несколько букв подряд могут составлять слово, например «PRINT». Несколько слов вместе могут составлять команду вроде «PRINT SQRT(2)» для печати квадратного корня из двух (на самом деле мы использовали ультрасжатый язык APL для экономии времени и карточек, но это более простой пример). Достаточное количество бит на достаточном количестве карточек представляло собой целую компьютерную программу.

Эти биты были физическими битами, воплощенными на бумажной карточке. На протяжении большей части XX века перфокарты (изображенные на рисунке 22, стр. 219) занимали центральное место в вычислительной технике. Программы кодировались с помощью клавишной перфорационной машинки, которая проделывала отверстие в бумаге для обозначения 1 и оставляла бумагу нетронутой для 0. Заданная последовательность битов была воплощена в похожей на кружево карте. Эти перфокарты вставлялись в считыватели, которые распознавали отверстия (или карандашные пометки) и таким образом могли обрабатывать информацию.

Использование перфокарт дает понимание: информация материальна – ну или, по крайней мере, структурная информация может иметь физическое воплощение*. Основная идея структурной информации в виде цепочек битов – это абстрактная математическая идея, но цепочки битов приобретают каузальные свойства, как только воплощаются в физических системах, таких как перфокарты и компьютеры. В наши дни биты физически воплощаются в виде напряжений в транзисторах, направлений вектора намагничивания на жестком диске или электрического заряда в твердотельном накопителе памяти. Эти физические биты – по сути, двоичные состояния в физической системе – обладают каузальными свойствами, управляющими физическими процессами в компьютерах, которые в итоге управляют огромной частью нашей жизни.

Английский кибернетик и специалист по семиотике Грегори Бейтсон однажды определил информацию в терминах каузальных свойств, сказав, что информация – это «различие, которое порождает различие»*. Это выражение может не относиться к семантической информации – некоторые тривиальные факты могут не иметь значения ни для кого и ни для чего. И оно неприменимо к структурной информации в абстрактной математике. Последовательность двоичных чисел, например 0100, представляет собой систему абстрактных различий, но для других сущностей она имеет не больше значения, чем любой математический объект. Однако фраза Бейтсона идеально характеризует физическую информацию*, то есть физически воплощенную структурную информацию.

Подумайте о перфокарте, в которой биты физически воплощены в различии между проколотой и непроколотой бумагой. Это различие имеет значение для считывателя, определяющего разницу между отверстием и нетронутой поверхностью. Так что это различие порождает различие. Фактически перфокарты являются предшественником компьютера. Впервые их использовали для управления ткацкими станками – кодирования инструкций в виде различий, которые порождают различия, – в 1804 году. В 1833 году математик и изобретатель Чарльз Бэббидж предложил использовать перфокарты для ввода данных в свою аналитическую машину – ранний проект компьютера, который так и не был построен. В 1890 году при переписи населения Соединенных Штатов были использованы машиночитаемые перфокарты, которые обрабатывались гораздо быстрее, чем любые предыдущие собранные сведения. Все эти нововведения работали за счет физического воплощения структурной информации в виде различий, которые порождают различия.

Задолго до появления перфокарт для обработки информации использовались механические устройства. Мы уже обсуждали ранее то, как древний Антикитерский механизм использовал шестеренки для кодирования семантической информации о планетах. Калькуляторы Паскаля и Лейбница использовали циферблаты для выполнения математических вычислений. В первых компьютерах общего назначения, разработанных в начале 1940-х годов, механические переключатели, которые приводились в действие электрическими реле, кодировали последовательности битов. Вскоре физическая информация стала полностью электронной, биты воплотились в массивах вакуумных трубок, а позже – в транзисторах в составе интегральных схем.

Движущей идеей здесь является то, что мы могли бы назвать тезисом «бит-из-всего» (не путать с гипотезой Уилера «всё-из-бита»). Биты физически воплощаются в некоем базовом физическом объекте («всё»), таком как зубчатое колесо или транзистор, который имеет хотя бы два различных состояния. Различия в этом «всё» приводят к различиям в битах. Реализация структуры битов на структуре «всего» дает возможность использовать абстрактную математическую мощь вычислений внутри физической системы.

Идея проста, но необычайно действенна. Систематически кодируя последовательности битов как различия, которые создают различия, мы заложили основу для современных компьютерных технологий. Все более и более эффективные способы кодирования – все меньшие различия, которые все стремительнее порождают различия, – приводят к изобретению более производительных компьютеров. Огромные структуры битов могут быть воплощены в виде структур различий, которые создают различия внутри жесткого диска или на материнской плате современного компьютера.

В принципе, физическая информация может быть воплощена самыми разными способами. В 1961 году советский физик и писатель-фантаст Анатолий Днепров опубликовал рассказ под названием «Игра»*, в котором 1400 человек приглашаются на футбольный стадион. Им выдают листки бумаги с нанесенными на них символами и объясняют несколько простых правил, по которым они могут менять символы и передавать их друг другу. В конце этого процесса выясняется, что они выполняли программу для перевода предложения с португальского языка на русский. Никто из участников понятия не имел, что делал. Кусочки бумаги служили битами, а люди – процессорами. Физическая информация требует только систематического набора различий, который создает различия, и может быть воплощен во всевозможных базовых субстратах.

В этом смысле физическая информация субстратно нейтральна. С идеей того, что сознание субстрантно нейтрально, мы познакомились в пятой главе. Там идея заключалась в том, что одни и те же виды сознательного опыта могут возникать в системах, состоящих из очень разных субстратов: нейронов, кремниевых чипов и даже зеленой слизи. Субстратная нейтральность сознания – противоречивый тезис. В отличие от этого, субстратная нейтральность информации совершенно не противоречива. Одна и та же последовательность битов может быть закодирована во всех видах субстрата – в перфокартах, механических переключателях, транзисторах или узорах из пивных банок. Система языкового перевода Днепрова может быть реализована как людьми с карточками на футбольном стадионе, так и в электронной плате, и она останется при этом тем же самым алгоритмом обработки той же самой информации.