Теория информации и надежная связь - Галлагер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Вместе с тем такое бурное развитие теории и шум, поднятый вокруг этого, сделали ее модной и привлекательной для ученых самых разных специальностей. Возможность перефразировать проблемы многих наук в терминах извлечения, переработки или хранения информации и перспектива получения после этого готовых решений создали около теории информации атмосферу научного Клондайка. Страницы журналов захлестнул поток легковесных, а иногда и ошибочных статей, посвященных неоправданным применениям теории информации (в большинстве случаев понятия «энтропия») к физике, психологии, кристаллографии, лингвистике, теории трафика и т. п.
Наряду с привлечением внимания к теории информации, что несомненно стимулировало ее развитие, эта волна несла в себе и скрытые опасности; в первую очередь, возможность обратного отлива и компрометации самой теории информации. Благодаря усилиям многих ученых, глубоко понимавших новую науку и обеспокоенных за ее судьбу (поучительны в этом отношении статья К. Э. Шеннона «Бандвагон» и предисловие А. Н. Колмогорова к сборнику работ К. Э. Шеннона), эти опасности были предотвращены. Правда, отлив от теории информации произошел, но это послужило ей лишь на пользу, так как ушли те, кто либо разочаровался в возможности автоматического перенесения результатов, либо почувствовал себя несостоятельным для преодоления обнажившихся трудностей.
Если вначале теорией информации занимались ученые, получившие в основном техническое образование, то впоследствии в её разви-
9
тие все активнее начали включаться математики различных направлений. Этот естественный процесс происходил в основном потому, что, с одной стороны, инженерам удалось четко сформулировать интересные с точки зрения приложений новые математические задачи, а с другой— эти задачи оказались настолько трудными, что без длительного и глубокого математического анализа нельзя было ожидать их решения.
Интересно отметить здесь, что среди инженеров, работающих в области радиотехники и электросвязи, существовало мнение, что все методы передачи и приема были предложены инженерами и что эти методы основываются на простых и интуитивно понятных соображениях. К таким методам относятся, например, различные классические методы модуляции, фильтрация, накопление, разнесение, корреляционный прием и т. п. Согласно этому мнению специалисты, занимающиеся теорией информации, разрабатывают лишь математически более совершенные основания этих методов, а также исследуют предельно доти жимые потенциальные границы для основных параметров систем связи, что в большинстве случаев опять-таки, согласно этому мнению, сводит’ ся к доказательству, что известные методы являются оптимальными. Это мнение действительно отражало положение дел на начальных стадиях развития теории информации как науки, выросшей из потребно, стей радиосвязи, телефонии, телевидения, локации и других видов техники связи и, естественно, питавшейся материнским молоком их плодотворных идей. Однако с течением времени положение изменилось. Для этого потребовались годы глубоких теоретико-информационных исследований. В результате были открыты классы алгебраических, итеративных, каскадных, сверточных и других кодов, а также разработаны изящные методы их декодирования (алгоритмы декодирования циклических кодов, процедуры последовательного и порогового декодирования и др.). Для развития и понимания этих методов требуется знание идей, постановок и решений теории информации наряду с-владением целым рядом современных разделов математики. Техническая интуиция здесь уже не является адекватным методом.
Далее, когда удельный вес математически сложных работ в теории информации стал превалирующим, начал ощущаться известный отрыв специалистов, работающих в области теории, от инженеров, занятых непосредственным проектированием систем связи. Причиной этого, с одной стороны, была недостаточность традиционного математического образования инженеров, а с другой стороны, типичное для математиков увлечение абстрактными задачами и формальным изложением, за которыми неискушенному читателю порой трудно было найти рациональное техническое зерно. Немаловажным обстоятельством было то, что в момент первоначальной публикации результатов их доказательства, как правило, выглядели чрезвычайно сложными и запутанными; они не позволяли легко вскрыть лежащие в их основании идеи. Этот отрыв породил некоторую обоюдную иронию в оценке имеющихся достижений. Взаимная разобщенность инженеров и теоретиков стала особенно противоестественной, когда к середине шестидесятых годов в теории был разработан ряд перспективных для практического использования методов кодирования и декодирования.
ю
В связи с этим книга Р. Г. Галлагера, известного специалиста по теории информации, профессора Массачузетского технологического института, занимает особое место среди публикаций, появившихся в последнее время в нашей стране и за рубежом. Как указано в предисловии к русскому изданию, автор поставил себе задачу «перекинуть мост между математиками и инженерами». Излагаемый в книге материал базируется, с одной стороны, ка стройных математических результатах, а с другой стороны, направлен на конкретные технические приложения. Весьма примечательно, что автор все результаты приводит с полными доказательствами на уровне строгости, отвечающем математическим публикациям, и в то же время содержание книги доступно для широкого круга читателей. Достигается это за счет того, что изложение начинается с разбора простейших случаев, затем проводится подробное обсуждение, истолкование и практическое осмысливание полученных результатов. Введение полных и строгих доказательств позволяет читателю более глубоко проникнуть в суть выводимых результатов и найти возможности их изменения в соответствии с запросами теории и практики.
