2.8. Самые распространенные колы современности

Последние достижения научно-технического прогресса в области радиоэлектроники, компьютерных технологий, мобильной телефонии, спутниковых систем связи и навигации на переломе второго и третьего тысячелетий нашей эры привели к тому, что многими системами кодирования мы пользуемся, даже не подозревая об их существовании.

В настоящее время многие наши соотечественники имеют дома персональный компьютер. На одном из таких компьютеров была написана и эта книга. Однако мало кто из нас, часами наслаждаясь, например, компьютерными играми или блужданием в сети Интернет, хорошо знает, как устроен компьютер. К сожалению, многие пользователи, особенно начинающие, плохо представляют себе, какие компоненты находятся внутри системного блока и на каких принципах основана его работа.

Еще большее число людей имеет в своем распоряжении мобильные телефоны. При этом, ежедневно отправляя и получая несколько звонков и текстовых сообщений, часто в кодированном виде, никто также не задумывается, как же это маленькое чудо современной техники функционирует.

И уж конечно же почти никто из нас четко не понимает и не может объяснить, каким образом закодирована самая интересная для любого информация о нас самих, которая содержится в молекулах ДНК А ведь именно эти сведения определяют, каким был, есть и будет каждый из людей, живших, живущих и еще не родившихся на этом свете.

Компьютерный код

С большой степенью вероятности можно утверждать, что многие владельцы персональных компьютеров никогда не задумывались над тем, как компьютер функционирует.

Ответ на этот вопрос очень прост. Все операции компьютер выполняет в кодированном виде, не используя хорошо нам знакомых букв и цифр. То есть компьютеры работают и общаются между собой на специальном кодированном языке. Этот язык называется бинарным кодом и состоит из двух цифр, 1 и 0, называемых битами. Определенные сочетания 0 и 1 используются вместо известных нам цифр от О до 9. Компьютер преобразует в бинарный код и буквы в соответствии со специальными правилами. Каждому знаку, который имеется на клавиатуре компьютера, в том числе знакам препинания и символам, соответствует свое семизначное число в двоичном коде. Так, например, заглавной букве «А» английского алфавита соответствует число 1000001, малой букве «а» — число 1100001, восклицательному знаку — число 0100001, а символу & — число 0100110 в бинарном коде.

Таким образом, компьютер оперирует с собственным числовым кодом, без которого на вашем рабочем столе ничего не работало бы. Не говоря о том, что было бы невозможно «пообщаться» с другими компьютерами через сеть Интернет.

Многие люди уверены, что компьютеры были придуманы недавно. Однако в действительности скоро они будут праздновать свой 200-й день рождения.

Первый компьютер, который назывался Differece Endine № 1, сконструировал английский изобретатель и математик, а также известный разгадыватель шифров Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1887). И было это еще до восстания декабристов в России, а именно в 1823 году. Его машина представляла собой сложный механизм, который мог выполнять сравнительно сложные математические расчеты и состоял из 25 000 деталей. Стоил этот аппарат 17 470 фунтов стерлингов, что по тем временам представляло просто астрономическую сумму.

Как ни странно, но работа этой машины была основана на том же принципе, что и у современных компьютеров, то есть на использовании бинарного кода. Необходимо добавить, что в Лондонском научном музее в Великобритании в наши дни демонстрируется функционирующая копия этой машины. Внешний вид машины Ч. Бэббиджа приведен на рис. 2.7.

Рис. 2.7 Внешний вид машины Ч. Бэббиджа

Следующий шаг вперед в развитии компьютерной техники произошел более чем через 100 лет. В 1937 году Алан Тюринг (Alan Turing, 1912–1954), прославившийся разгадкой секретов немецкой шифровальной машины «Энигма», написал известную научную работу, в которой привел описание занимательной машины. Эту машину можно было запрограммировать так, чтобы она отвечала на любой вопрос, который требует логического мышления. Автор без лишней скромности назвал ее «Универсальная машина Тюринга». Через шесть лет его машина была построена, поскольку была необходима в условиях войны.

Через несколько месяцев один из сотрудников, Макс Ньюман (Max Newman), предложил построить на основе универсальной машины Тюринга более мощный аппарат. И такая машина была создана. Благодаря своим сравнительно огромным размерам она получила название «Колосс». «Колосс» был построен на 1500 радиоэлектронных лампах, а программировался с помощью перфорированной ленты.

Следует отметить, что вся информация, касавшаяся «Колосса», англичанами хранилась в строжайшей тайне. В результате после окончания войны в 1945 году машина была уничтожена, а ее чертежи сожжены.

Поэтому долгое время считалось, что первым компьютером был так называемый ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), сконструированный в 1945 году специалистами Пенсильванского университета в американской Филадельфии. Этот компьютер имел 18 000 электронных ламп и за секунду мог выполнить 5000 операций. В США компьютер ENIAC считают прародителем всех современных компьютеров.

С изобретением транзисторов и интегральных микросхем стоимость и размеры компьютеров стали стремительно падать. И в 1975 году появились первые персональные компьютеры. С последними достижениями компьютерных технологий любой из нас может ознакомиться, зайдя в ближайший магазин, торгующий компьютерной техникой. Однако и в XXI веке компьютеры в своей работе используют все тот же бинарный код.

Коды в мобильном телефоне

Любой владелец мобильного телефона знает, что с помощью этого маленького радиоэлектронного чуда можно не только поговорить с кем-нибудь, но и отправить короткое текстовое сообщение с помощью специальной службы. Она называется Short Message Service (SMS), что переводится как служба коротких сообщений. Поэтому текстовые сообщения, передаваемые и принимаемые с помощью мобильных телефонов, довольно часто называют SMS-сообщениями.

Необходимо признать, что для многих пользователей SMS-сообщения являются простым и сравнительно дешевым способом общения. Обмен анекдотами и последними новостями, договоры о встречах и свиданиях — вот далеко не полный перечень того что можно Пересылать с помощью SMS-сообщений. Каждый месяц во всем мире отправляется не менее 50 000 000 000 (50 миллиардов!) SMS-сообщений.

SMS-сообщения должны быть короткими, поскольку количество знаков в одном сообщении не должно превышать определенную длину. Обычно SMS-сообщения должны содержать не более 160 знаков с учетом знаков препинания и пробелов. При использовании самых распространенных языков, таких как, например, английский, русский и некоторые другие, обычно этого достаточно для написания примерно 30 слов. При использовании таких языков, как китайский или арабский, длина текстового сообщения обычно ограничивается максимально 70 знаками. Поэтому при создании текстового сообщения многие люди, особенно говорящие по-английски, используют сотни всевозможных сокращений, то есть применяют своеобразные коды. Постепенно выработалась целая система условных сокращений для SMS-сообщений.

Ошибочно считается, что эта система своим рождением обязана мобильным телефонам. На самом деле она появилась сравнительно давно и широко использовалась уже в 80-х годах XX века, например в сообщениях, передаваемых по электронной почте. Сокращения широко применяются и сейчас, например в сети Интернет на всевозможных форумах, чатах или конференциях.

Чтобы в текстовое сообщение можно было уместить как можно больше слов, некоторые из них необходимо сократить. Однако сделать эти сокращения следует так, чтобы человек, получивший ваше сообщение, мог легко догадаться, какое слово скрывается за определенным сокращением. Поэтому приходится быть очень изобретательным. Следует признать, что в русском языке такие сокращения встречаются сравнительно редко. Перечень наиболее часто используемых сокращений английских слов, применяемых при обмене SMS-сообщениями, а также их расшифровка приводятся в приложении.

Можно предположить, что через тысячу лет наши текстовые сообщения для следующих поколений будут выглядеть так же загадочно, как для нас некоторые древние надписи. Конечно же только в том случае, если хоть какие-то SMS-сообщения сохранятся и дойдут до тех времен.

Смайлики: просто и забавно

Для создания SMS-сообщений все чаще используются не только буквы и цифры, но и символы. Все зависит от возможностей имеющегося в распоряжении пользователя мобильного телефона В результате появилась система кодированных изображений, основными элементами в которых являются, например, знаки препинания, скобки и тире. При использовании этих знаков чаще всего применяются комбинации, в стилизованном виде отображающие мимику человеческого лица.

Широкое распространение эти забавные изображения получили и в России. С их помощью можно проинформировать друзей и знакомых о том, какое у вас настроение или какие эмоции вызывает та или иная новость. Естественно, получатель сообщения сможет правильно его раскодировать только в том случае, если он знаком с системой смайликов или имеет богатую фантазию.

Как и в случае с сокращениями, многие пользователи ошибочно считают, что смайлики впервые появились в мобильных телефонах. На самом деле они начали использоваться уже в первых сообщениях, передаваемых по электронной почте, где продолжают широко применяться и сейчас.

Конечно же, определенные неудобства доставляет то, что для прочтения смайликов изображение следует повернуть на 90?. Однако при использовании мобильного телефона это не вызывает особых проблем. В то же время при чтении сообщений электронной почты, содержащих смайлики, приходится наклонять голову влево. Тем не менее и эта проблема была решена. При работе на компьютере в текстовом редакторе Word или при создании сообщений для электронной почты некоторые смайлики автоматически заменяются на веселые картинки.

В некоторых моделях мобильных телефонов при наборе соответствующих символов также происходит их автоматическая замена на смайлики. Так, например, первые сообщения со смайликами автор отправил еще в 1999 году с помощью мобильного телефона модели SAWY фирмы PHILIPS. Однако получатель сообщения на дисплее своего аппарата увидел только двоеточие, тире и скобку, поскольку его телефон не поддерживал данной функции.

Перечень наиболее часто используемых смайликов, а также расшифровка их значений приводятся в приложении.

Главный код в истории человечества

Одним из самых важных, самых интересных и пока до конца не разгаданных кодов нашего времени является генетический код человека В отличие от всех других кодов, которые люди придумали с помощью пера и листа бумаги, этот код содержится в клетках наших тел. Именно благодаря генетическому коду каждый человек является единственным и неповторимым.

Любой школьник знает, что тело человека состоит из клеток. В каждой клетке имеется ядро, внутри которого находятся 23 пары хромосом. Каждая хромосома содержит молекулу деоксирибонуклеиновой кислоты, или сокращенно ДНК Упомянутые 23 пары хромосом условно можно считать строительным планом, по которому построено человеческое тело. А молекулы ДНК содержат подробные инструкции в виде генов о том, каким образом та или иная клетка будет функционировать. Таким образом, генетический код является самым главным кодом в истории человечества, хотя сравнительно недавно о нем никто ничего не знал.

Впервые теория наследственности была разработана в 1865 году, а хромосомы были открыты в 1882 году. Однако до разгадки тайн генетического кода было еще далеко. Лишь в 1952 году талантливая британская специалистка Розалинда Франклин (Rosalind Franklin, 1920–1958) доказала, что молекулы ДНК имеют вид спирали, и с помощью рентгеновского излучения смогла получить первые фотографии.

А уже в 1953 году американец Джеймс Ватсон (James Watson, 1916) и англичанин Фрэнсис Крик (Fransis Crick, 1928), работая в лаборатории Кембриджского университета в Англии с упомянутыми фотографиями, обнаружили, что молекула ДНК состоит не из одной, а из двух спиралей. При этом обе спирали соединены между собой перемычками или базовыми химическими соединениями, похожими на ступеньки винтовой лестницы. В 1962 году работа обоих ученых была оценена Нобелевской премией.

В 1990 году ученые всего мира начали работу над глобальным проектом, главной целью которого стало составление так называемой карты гена человека. Необходимо отметить, что поставленная задача является неимоверно сложной. Предполагается, что каждая клетка человека содержит 100 000 различных генов, в каждом из них заложен код, состоящий от сотен до тысяч пар базовых химических соединений.

Не прекращались работы и по изучению генов других живых организмов. Так, например, в 1998 году полностью был раскрыт геном первого живого организма, а именно одного из видов червя из рода глистов.

Через год, в 1999 году группе ученых удалось декодировать составляющие самой маленькой хромосомы человека, известной под номером 22. В ней были обнаружены гены, «отвечающие» за некоторые болезни, например глаукому или шизофрению. В 2000 году основная работа по декодированию генома человека была закончена. В результате для записи генетического кода потребовалось бы 750 000 страниц формата А4. Если его представить в виде одного слова, начинающегося буквами «ATATGCCGTAATCG», то это слово будет содержать более трех миллиардов букв. Также выяснилось, что каждая хромосома содержит от 30 000 до 40 000 генов, а не 100 000, как предполагалось ранее.

В настоящее время работа по изучению генов человека, а также сферы «ответственности» каждого из них продолжается. Благодаря новым открытиям в этой области мы в обозримом будущем, вполне возможно, сможем лечить, например, раковые заболевания и другие болезни, пока считающиеся неизлечимыми.

В заключение хотелось бы отметить, что генетический код многие называют шифром. Однако такая точка зрения вряд ли является правильной. Генетический код следует считать именно кодом, поскольку он до конца не разгадан людьми не из-за того, что специально скрывает свои тайны, а из-за того, что человечеству еще не хватает соответствующих знаний.