из монад, обладающих собственным восприятием. А точка зрения «всё-из-бита» ближе к материализму – по крайней мере, если мы думаем о битах как о фундаментальных компонентах материи. Но это самобытная форма материализма. Я буду развивать эту точку зрения, но сначала мы должны уточнить понятие информации.

Разновидности информации

Когда мы говорим об информации, то сталкиваемся с неопределенностью: в одном смысле информация – царство фактов; а в другом – информация – царство битов. И это две совершенно разные вещи.

В обыденном языке разговор об информации – это разговор о фактах. Если я знаю, какие фильмы будут идти на следующей неделе, то могу сказать: «У меня есть информация, которая вас заинтересует». Здесь информацией может быть тот факт, что на следующей неделе в местном кинотеатре будут идти «Звездные войны». Точно так же являются информацией факты вроде «Текущая температура равна нулю» или «Президент США – Джо Байден».

Возникает интересный вопрос: считается ли информацией ложное утверждение, например, что столицей Австралии является Сидней? Обычно мы считаем это дезинформацией и отличаем ее от информации, но иногда имеет смысл объединить эти две категории. Например, значительная часть современной базы данных может быть дезинформацией. В онлайн-базе может быть указан мой устаревший адрес и неверная дата рождения. Философы обычно приберегают слово «факт» для истинных утверждений, а слово «предположение» используют для утверждений, которые могут быть или истинными, или ложными. Возможно, наиболее полезная концепция информации имеет дело с предположениями, а не с фактами. Пока я стану придерживаться нейтрального отношения к этим двум понятиям. И чаще буду говорить о фактах, поскольку так короче и проще, но большую часть того, что я говорю о фактах, можно переформулировать и в терминах предположений.

Информацию в этом смысле (включающую факты или предположения) часто называют семантической информацией*. В ней содержится утверждение о мире – например, о том, что на следующей неделе покажут «Звездные войны». Семантическая информация имеет решающее значение для понимания языка, мышления, баз данных и многого другого. Некоторые философы даже предполагали, что реальность состоит из семантической информации. В «Логико-философском трактате» 1921 года Людвиг Витгенштейн писал: «Мир – это совокупность фактов, а не предметов». Гипотеза «всё-из-факта» является важной метафизической точкой зрения, хотя и сильно отличается от гипотезы «всё-из-бита».

Информация, занимающая центральное место в информатике и в этой книге, – это то, что я буду называть структурной информацией. Структурная информация чаще всего содержит последовательность – или структуру – битов. Как мы видели, бит – это просто двоичная цифра: 0 или 1. Биты могут быть организованы в двоичные последовательности, вроде 01000111. Работа современных компьютеров основана на структурной информации. Они кодируют структуры битов и преобразуют их в новые структуры битов.

Помимо изобретения двоичной арифметики, Лейбниц сам спроектировал и построил одну из ранних механических счетных машин. Самая первая такая машина была сконструирована другим великим философом-математиком, Блезом Паскалем, в 1642 году. Калькулятор Паскаля выполнял сложение и вычитание, а калькулятор Лейбница (придуманный в 1671 году) к тому же – умножение и деление. Их счетные машины использовали циферблаты, кодирующие последовательности десятичных, а не двоичных цифр (Лейбниц обсуждал двоичную машину в эссе 1703 года, но так и не построил ее), однако все равно обрабатывали структурную информацию. Это показывает, что для структурной информации биты не являются строго обязательными – последовательности десятичных цифр или даже букв алфавита тоже подходят. Тем не менее основным видом структурной информации остаются последовательности битов.

В некотором смысле наиболее интересный вид информации возникает, когда биты кодируют факты или когда структурная информация кодирует семантическую. Я буду называть это символьной информацией. Например, последовательность битов 110111 (структурная информация) в определенном секторе памяти – или на перфокарте, как показано на рисунке 22, – может кодировать тот факт, что мне пятьдесят пять лет (семантическая информация). Здесь биты кодируют факты. Это делает последовательность битов символьной информацией.

Рисунок 22. Перфокарта иллюстрирует структурную, семантическую и символьную информацию

Символьная информация является центральной разновидностью информации в современной науке о данных. В любой системе баз данных и в любой компьютерной системе, которая несет в себе информацию о мире, биты кодируют факты. Символьная информация присутствует также в обыденном языке – например, всякий раз, когда ряд букв вроде «Джон в Сиднее» кодирует факт об окружающем мире. Ряды букв представляют собой структурную информацию, а их значение – семантическую информацию, поэтому язык в целом содержит символьную информацию.

Резюмируем: структурная информация включает в себя биты. Семантическая информация включает в себя факты. Символьная информация включает в себя биты, кодирующие факты*.

Строго говоря, определения должны быть шире этого. Мы уже видели, что для охвата дезинформации, как в случае с «Сидней – столица Австралии», семантическая информация может выходить за рамки фактов и содержать предположения. Аналогично структурная информация может выходить за рамки битов и содержать конструкции из букв, десятичных цифр и (как я вскоре расскажу) систем различия в целом. Но биты и факты – это ключевые понятия. Фраза «различия, кодирующие предположения», не так хорошо ложится на язык, как фраза «биты, кодирующие факты». Так что пока мы остановимся на последней.

Вы можете провести такое же трехстороннее разделение и для данных. Структурные данные содержат биты, семантические данные содержат факты, а символьные данные содержат биты, кодирующие факты. В зависимости от контекста слово «данные» может быть использовано в любом из этих трех значений. Сегодня, во времена больших данных, последнее значение (биты, кодирующие факты) кажется доминирующим.

Структурная информация

Не все биты кодируют факты. Иногда последовательности битов служат совершенно другим целям. Во многих компьютерных процессах, таких как игра «Жизнь», биты могут вообще не кодировать никакие факты или предположения. Компьютеры по своей сути являются устройствами для кодирования структурной информации и манипулирования ею. Кодирование семантической информации и манипулирование ею – просто одно из их основных применений.

Область исследований XX века, известная как теория информации, сосредоточена на структурной, а не на семантической информации. Некоторые из ее главных достижений касаются измерения количества структурной информации. Для этого существует, по крайней мере, три важных показателя.

Самый простой и привычный способ оценить количество информации – посчитать размер последовательности битов. Например, объем информации в последовательности из 8 бит – это просто 8 бит, или 1 байт. Когда мы говорим, что объем памяти вашего компьютера составляет 32 гигабайта, мы ссылаемся на этот показатель. Второй показатель количества информации, разработанный в 1940-х математиком и инженером Клодом Шенноном, оценивает, насколько удивительной или невероятной является