Когда ракета Falcon Heavy от SpaceX совершила свой пробный запуск в феврале, корабль не просто вывел в космос красный родстер Маска и манекен в скафандре. Он нёс ещё один, небольшой полезный груз, который, на первый взгляд, кажется менее впечатляющим: кварцевый диск диаметром 2,5 см с выгравированной при помощи лазера трилогией Айзека Азимова «Основание«.
Знаменитый цикл научной фантастики – это только начало планировавшегося содержания диска. В то время, как традиционные жёсткие диски только входят в области терабайтной ёмкости, кварц способен вмещать по 360 Тб на диск. А ещё он может похвастаться временем жизни в 14 миллиардов лет. Это больше текущего возраста Вселенной.
Этот диск был символическим; устройства будущего будут содержать гораздо больше информации, и гораздо более полезной. Но эта технология относится к более серьёзным проблемам, чем решает человечество сегодня: превращение в межпланетную цивилизацию, хранение информации тысячи и миллионы лет, связь и общение с другими разумами (инопланетными и земными).
Так как нам записать знания и опыт для потомства? Как гарантировать, что эта информация будет понятной для цивилизаций, которые могут очень сильно отличаться от нашей? И что нам нужно сказать?
Люди встречались с такими проблемами и ранее. Древние цивилизации строили монументы вроде пирамид и оставляли артефакты и записи – иногда намеренно. Поздние исследователи использовали этот материал, чтобы воссоздавать древние представления о мире. Однако в современном мире мы нацеливаемся гораздо дальше: от веков до тысячелетий, от одной планеты до межзвёздного пространства, от одного вида до многих.
Высечено в камне
Древние цивилизации, от майя до индской, использовали камень и керамику для хранения записей. Эти материалы, возможно, и не являются самым эффективным носителем, но они точно долговечные. Глиняные таблички Месопотамии выжили с самого рассвета цивилизации.
Сегодня люди сохраняют большую часть наших записей в деликатной электронике, разрушающейся гораздо легче былых табличек.
«Наша цивилизация более эфемерна и подвергается большему риску, чем любая из предыдущих», — рассказал Нова Спивак нашему изданию. Спивак был одним из основателей некоммерческого фонда Arch Mission Foundation (arch от слова archive – архив), предоставившего кварцевые диски, отправленные в космос на ракете Falcon Heavy.
Кварц, как и стекло, химически стабилен и физически прочен – указал Спивак. Подумайте обо всех тех стеклянных инструментах, что используются в химических лабораториях по всему миру. Поскольку кварц прозрачен, учёные могут использовать лазеры высокой мощности для создания узоров внутри дисков – нечто вроде трёхмерных гравировок, которые можно купить в магазинах сувениров. Физическая гравировка данных внутри диска создаёт гораздо более устойчивую запись, чем использование электронного способа записи данных. К примеру, магнитная память на жёстком диске подвержена влиянию электромагнитных полей и со временем естественным образом деградирует.
Запись данных внутри материала вместо поверхности тоже имеет свои преимущества. Она защищает информацию от износа поверхности, убивающего такие устройства, как CD, данные в которых хранятся на поверхности [странно, что автор не знает принципа работы CD – данные, конечно, хранятся в нём не на поверхности, но поверхностные царапины могут помешать их считыванию / прим. перев.]. Этот метод также позволяет увеличить плотность информацию, если верить описывающей технологию статье. Инженеры могут воспользоваться преимуществами наличия пяти переменных для кодирования данных – у каждой «насечки» есть три пространственных измерения и два оптических свойства — ось наименьшей скорости распространения света и фазовый сдвиг. Это и позволило им достичь впечатляющего объёма в 360 Тб.
Для кодирования информации гравировкой нанометрового размера требуется лазер с фемтосекундными импульсами – это временная шкала движений внутри молекул
Диски – это также удобный способ отправки и получения больших объёмов данных. Спивак представляет себе, как люди выстреливают такими дисками большой ёмкости в сторону удалённых космических аванпостов для доставки, допустим, обновления земного интернета в марсианский интернет. Диски однозначно смогут обеспечить большую пропускную способность, чем радиопередатчики, говорит Спивак, и физическая отправка информации с одного места в другое уже является общепринятой практикой. Google использовал этот метод для передачи 120 Тб данных с телескопа Хаббла между учёными [свежесмонтированный материал со съёмок трилогии «Властелин колец» перевозили на жёстких дисках между США и Новой Зеландией на просмотр Питеру Джексону / прим. перев.].
Хранение данных в 5D на кварцевых дисках пока ещё неприемлемо дорого. Первый набор дисков был создан и подарен фонду Arch лабораторией британского Университета Саутгемптона, где была изобретена эта технология. Спивак предсказывает, что для коммерциализации этой технологии потребуется несколько миллионов долларов и до десяти лет. Такие проекты, как Project Silica от Microsoft, демонстрируют, что работа по улучшению этой технологии уже проводится.
Отправляемся в космос
Надёжность и избыточность критически важны для сохранения информации на длительный срок. Такое отношение культивируется в области архивирования, говорит Лора Уэлчер [Laura Welcher], руководящая проектом Розетта, долговременным хранением мировых языков в фонде Long Now Foundation, партнёре Arch. «Информация будет в безопасности, если у вас будет много её копий», — рассказала она нам.
Поэтому фонд Спивака планирует создать несколько библиотек Arch. «Посмотрите на диск с Вояджера или другие попытки сохранения культуры – капсулы времени, отправку чего-либо в космос – отправляются эти предметы в одно место один раз, — говорит Спивак. – Мы всё время отправляем много предметов в несколько мест».
Пара записей на космических кораблях Вояджер содержала музыку, звуки Земли, записанные аналоговым способом изображения и приветствия на многих языках. На алюминиевом корпусе записи есть символические инструкции по её проигрыванию при помощи включённого в комплект картриджа и иглы.
Избыточность как средство сбережения можно применять и к человечеству в целом. Если мы станем многопланетным видом, это будет «страховкой известной нам жизни», как сказал Маск в интервью журналу Rolling Stone.
Если подождать достаточно долго, крупные катаклизмы обязательно произойдут. Мудрым будет не класть все яйца в одну корзину.
«Сейчас и уровень возможностей и уровень риска повышен», — сказал Спивак. Возможность для одного человека или небольшой группы людей уничтожить всю цивилизацию, намеренно или случайно, высока как никогда. «Я думаю, для нас это будет признаком перехода на следующий уровень развития, если мы выживем, как цивилизация, — сказал он, — и очень вероятно, что большая часть цивилизации при этом не выживет».
SpaceX заявляла, что её цель – способствовать развитию цивилизации, исследующей космос. «Их часть работы, описанной этой фразой – исследование космоса, — сказал Спивак. – А наша часть – цивилизация».
Спивак сказал, что размещение библиотек Arch во всех местах Солнечной системы, интересных для человека, на носителях информации, способных храниться от миллионов до миллиардов лет, может помочь сохранить цивилизацию. И космос – определённо то место, куда нужно отправиться для установления связи с другими формами жизни.
Кроме работы над инновационными технологиями, люди, разрабатывающие эти артефакты, встречаются со множеством философских проблем. К примеру, им нужно гарантировать, что люди, или другие формы жизни, которые обнаружат наши сообщения, сумеют их распознать и расшифровать.
Невозможно сделать расчёт на каждый вид разума, которому могут повстречаться наши записи в далёком будущем. Возможно, существует какая-нибудь форма жизни, питающаяся кремнием, сказал Спивак. «Они могут решить, что это вкусняшка», — сказал он. Поэтому устройство для хранения должно быть достаточно интересным, чтобы подстегнуть любопытство, и выглядеть так, чтобы было понятно, что в этом объекте заключено сообщение.
Спивак попросил известного специалиста по информатике Стивена Вольфрама, создателя вычислительного ПО Mathematica и онлайн-системы решения задач Wolfram Alpha, помочь команде Arch проработать эти трудности. Роль Вольфрама заключается в том, чтобы «задавать трудные вопросы и поддерживать в нас интеллектуальную откровенность», — сказал Спивак.
У двух мужчин оказался разный подход к решению этих проблем. «Нова рассказал мне о своём проекте, и я отреагировал в стиле „Твой проект обречён с философской точки зрения“, — смеётся Вольфрам. Он сказал, что культурные и, вероятно, биологические различия между нами и получателями наших сообщений могут оказаться непреодолимыми. Тем не менее, сказал он, эта миссия кажется достаточно интересной для того, чтобы поработать над ней в качестве советника.
»Основная проблема – как сделать что-то понятным при отсутствии какого бы то ни было общего культурного контекста? – сказал Вольфрам. – Думаю, что как бы там ни было, у нас на руках оказалась проблема, неразрешимая с философской точки зрения».
Вольфрам наткнулся на эту персидскую надпись во время исследований для своей книги «Новый вид науки» [A New Kind of Science]. В отсутствии культурного контекста он не мог понять, была ли это математическая картинка, клеточный автомат или что-то другое. В итоге он узнал, что это – стилизованный перечень 62 отличительных черт Аллаха.
Проблема передачи сообщений становится тем сложнее, чем дальше отстоят друг от друга общающиеся стороны – по культурной, временной или биологической шкале, пояснил Вольфрам. А наши концепции мышления и коммуникаций чрезвычайно человекоцентричны и основаны на представлениях XXI века, добавил он.
Подумайте о разнице между человеком и искусственным интеллектом. Google недавно натренировал программу распознавать риски, связанные с болезнями сердца, на основе анализа кровеносных сосудов глазного дна. Алгоритм работает на основе медицинских данных почти 300 00 пациентов. Скорее всего, отличия, важные для ИИ, не имеют для нас никакого значения.
Точно так же при изучении древних артефактов сложно понять, какой аспект древней геометрической структуры был важным для создателей, а какой стал случайным.
Как показывают эти примеры, реальная проблема подготовки общения с инопланетной формой жизни состоит в том, что мы можем проверить наши предположения только на единственном виде существ. И этот вид сам же и проводит эти тесты.
Скептицизм Вольфрама не нужно путать с цинизмом: барьер общения может быть непреодолимым с философской точки зрения, говорит Вольфрам, «но это не значит, что нам не надо пытаться это сделать».
Спивак соглашается, что общение будет трудным. Но он указывает на то, что люди успешно передавали сообщения сквозь эпохи, упоминая в числе примеров свитки Мёртвого моря и египетские иероглифы.
Если какое-то существо и обнаружит наши архивы в недалёком будущем, это, вероятно, будет человек. Учитывая это, Спивак ограничил спектр применения Arch Mission людьми и человекоподобными организмами. Ограничение целевой аудитории уменьшает количество философских проблем и предоставляет основу для разработки устройств. К примеру, люди ориентируются по зрению и используют символическое письмо, поэтому хорошим началом будет создание визуально интригующего артефакта.
К сожалению, множество животных и естественных явлений выглядят достаточно интересно, но не передают никаких сообщений. В качестве примера можно привести самца колючего аротрона, создающего на песке орнаменты для привлечения партнёров. Пока учёные не знают точно, до какой степени эти орнаменты содержат сообщение и какое именно. Тем не менее, Спивак сказал, что разумно предположить, что наши потомки распознают визуальные сигналы, используемые в библиотеке, учитывая историю использования человечеством символов и письменных языков.
Передавая сообщение на расстояние
Многие факторы будут разделять умы будущих людей и информацию, которую мы им оставляем: язык, культура, технические соглашения, возможно, даже биология. Для успешного общения необходимо минимизировать эти препятствия.
При разработке архива важно взвесить сильные стороны разных способов кодирования информации. «Каждый слой шифрования добавляет сложности для расшифровки», — сказала Уэлчер из проекта Розетта. Если бы мы захотели закодировать сказку «Джек и бобовый стебель» в ДНК, то, по словам Уэлчер, у неё должно быть пять слоёв абстракции:
- Человеческий опыт.
- Разговорный язык.
- Письменный язык.
- Цифровая информация.
- Нуклеотиды ДНК.
У дисков Arch уровень кодирования похожий, но Уэлчер говорит, что жертвование простотой стоило того, учитывая невероятную долговечность носителя.
Для диска Розетта, физического компонента проекта Розетта, выбрали стратегию с меньшим кодированием: они кодируют информацию в виде реальных страниц текста, нечто вроде микрофиши. Существующие технологии позволяют записывать настолько малый текст, что для его чтения потребуется электронный микроскоп, говорит Уэлчер, но «мы не хотели воздвигать такой высокий барьер для доступа, поэтому оставили страницы такого размера, при котором их можно читать при помощи оптического увеличения».
На диске Розетта содержится более 13000 страниц информации на более чем 1500 языков. Каждая страница микроскопически выгравирована на никелевом диске.
В идеале архивариусам нужно было бы хранить устройства для извлечения информации с артефакта вместе с ним. Это концепция цивилизации в коробке от Спивака. В этом проекте он надеется соорудить небольшие контейнеры с носителями разной продолжительности жизни и ёмкости. Сюда войдут устройства, которые можно читать напрямую, схожие с диском Розетта, а также те, что требуют более сложной расшифровки, вроде кварцевых дисков высокой ёмкости.
В коробке будет и инструменты для дешифровки сообщений. К примеру, в комплект войдут линзы и диаграммы для микроскопа для чтения аналоговых дисков с реальными изображениями. Фонд также разработал небольшие компьютеры на основе Raspberry Pi и DVD-проигрыватели, способные считывать DVD со сроком жизни в тысячи лет, сделанные из особых материалов. Эти компьютеры будут храниться в коробках вместе с запасными частями. Фонд запишет инструкции по чтению более сложных записей, вроде кварцевых дисков, на другие носители, как говорит Спивак.
Эта чувствительная электроника может продержаться довольно долгое время, если экранировать её от мусора и излучения, особенно в бескислородной атмосфере, сказал Спивак. Но даже и после деградации компоненты смогут послужить схемой, которую получатели сообщения смогут использовать для воссоздания технологий и извлечения информации с дисков.
Архивариусы могут воспользоваться преимуществами исторических идей, сказал Спивак. «Мы смогли разобраться в истории, когда у нас было много данных, распределённых по многим местам, — сказал он. – В некоторых случаях были переводы или связи с другими известными наборами данных».
В свете этого Спивак планирует включать учебники – краткие вводные материалы – во все устройства. Однако он, по его словам, хочет достичь «крайности» в этом деле: включить огромное количество визуальных и закодированных инструкций для доступа, переводов и понимания информации на каждом устройстве.
Что они захотят узнать?
Если предположить, что мы сможем передать сообщение нашему потомству или внеземным гостям, и допустим, что им удастся расшифровать сообщение – остаётся вопрос того, что же им сообщить. Многие учёные и футуристы предлагали использовать в сообщениях математику. Математика универсальна и фундаментальна, и её можно вывести из основных принципов. Немного поработав, можно даже закодировать информацию о том, что мы узнали по поводу того, как работает Вселенная – а именно, научные открытия.
Но именно это может сделать математику самой скучной вещью из всех, что мы можем отправить инопланетянам или сохранить для потомков, сказали Спивак и Вольфрам.
«Когда я начал этот проект, я всецело был за передачу сведений о науке, — сказал Спивак. – Но чем больше я об этом думал, тем больше понимал, что наука и математика в каком-то смысле являются чем-то вроде предметов потребления: все во Вселенной, достигающие определённого уровня развития, доходят до них».
Раздумывая над тем, что наши потомки или другие разумные формы жизни захотят узнать про нас, стоит подумать о том, что мы сами пытаемся понять, изучая культуры, отдельных личностей и животных. Мы обычно пытаемся понять, на что похожа их жизнь и почему они принимают именно такие решения. А это говорит о том, что у людей интересными и осмысленными являются набор ценностей и опыта, делающие нас уникальными.
Вольфрам вторит этому мнению: «Если мы хотим передать что-то о себе, нам надо отправить нечто особенное для нас», — писал он в обширной записи в блоге по этой теме. Человечество должно сконцентрироваться на сохранении и передаче его опыта и мировоззрения, для любознательных инопланетян или археологов через 10 000 лет.
Включайте туда предметы искусства: изображения картин, скульптур, орнаментов, от палеолита до современности. Кодируйте музыку, языки и молитвы. Рассказывайте истории, от священных текстов до высокой литературы и фольклора. Делайте записи истории, традиций и обычаев. Делитесь разнообразием жизни на Земле через картинки, записи и ДНК. В общем, давайте им всё то, что делает нас такими, какие мы есть, то, что нельзя воспроизвести или заменить.
В итоге, что бы мы ни выбрали для включения в архивы, это скорее будет больше относиться к тому, что мы считаем важным сегодня, чем к тому, что захотят узнать о нас будущие получатели сообщений, сказал Вольфрам. И в этом смысле он считает, что проекты вроде Arch Mission окажутся полезными, поскольку они заставляют общество задумываться над тем, какое наследие оно оставит.
Источник
