"Золотое правило" теории информации

Как мы уже говорили, самое дорогостоящее в сооружениях связи - это электрические провода протяжением в тысячи километров. Повысив скорость телеграфирования, можно передать больше телеграмм, то есть больше полезной информации по имеющейся уже телеграфной линии. Для этого достаточно заменить телеграфиста быстродействующим автоматом. А вот заставить человека говорить по телефону в 10 раз быстрее обычного уже нельзя. Зато можно, предварительно записав речь на магнитофоне, воспроизводить ее для передачи с повышенной скоростью, поступая при приеме как раз наоборот. Таким способом можно передать 10-минутную речь за 1 минуту. Это способствует лучшему использованию телефонной линии.

Есть и другой, более удобный способ "уплотненной загрузки" проводов: одновременная передача нескольких телеграмм или разговоров токами различных частот (при приеме их разделяют, используя явление резонанса).

Наивно было бы, конечно, думать, что каждому из говорящих разрешают при этом произносить перед микрофоном только звуки отведенных ему частот. Все они говорят как обычно, но специальными устройствами звуки речи искусственно преобразуются в колебания гораздо более высоких частот: для одного из говорящих - от 100 000 до 110 000 герц, для другого - от 110 000 до 120 000 герц и т. д. При этом ширина полосы частот, отводимой для каждого (в нашем примере 10 000 герц), не может быть меньше наивысшей из передаваемых без искажения частот его голоса.

Радио в проводах не нуждается. Казалось бы, забота об эффективном использовании линии тем самым уже отпадает сама собой. Но это не совсем так: она только принимает другой вид. Каждой радиостанции должна быть отведена своя волна, точнее - свой участок частот шириной около 9000 герц. Но во всем диапазоне длинных и средних волн таких "участков", или "полос", может быть выделено не более 150. Это создает известную всем "тесноту в эфире", которая не дает возможности увеличивать число радиостанций без создания взаимных помех. Эффективно использовать наличную полосу частот не менее важно, чем проводную линию.

Нельзя ли использовать и здесь метод (ускоренного воспроизведения магнитофонной записи? Оказывается, он ничего не дает, так как при воспроизведении звука с повышенной скоростью во столько же раз повышаются и частоты всех составляющих его колебаний. Следовательно, для передачи их по радио придется занять "в эфире" более широкую полосу частот, в которой при обычных методах можно было бы разместить несколько передатчиков. Таким образом, повышая пропускную способность одной радиостанции в 10 раз, мы лишаем возможности работать девять других радиостанций; в итоге общее количество передаваемой информации остается на прежнем уровне.

Это одно из проявлений "золотого правила" теории информации: во сколько раз выиграешь в полосе частот, во столько же раз проиграешь в длительности передачи, или наоборот. Или более точно: количество передаваемой информации пропорционально произведению ширины занимаемой полосы частот на длительность передачи (см. приложение 1). Чем больше информации передается за каждую секунду, тем более широкая требуется для этого полоса частот. Растягивая передачу на более длительное время, можно осуществить ее в более узкой полосе частот.

"Золотое правило" теории информации позволяет сразу же отметать несбыточные проекты сужения полосы частот при той же скорости передачи информации, которые поступают от незадачливых "изобретателей" почти в таком же количестве, как и конструкции "вечных двигателей".

Единственно правильный путь сужения полосы частот состоит в сокращении количества передаваемой информации, например, за счет той ее части, которая получателю уже известна или совсем неинтересна. В каждом конкретном случае можно отыскать наиболее лаконичную форму выражения передаваемого сообщения, как это, например, сделано в "вокодере" для звуков речи.