Виток эволюционной спирали механических автоматов

Александр ПУРНИК

 

Если вы бывали в Музее электронной книги РГБМ, то наверняка обратили внимание на то, что в экспозиции хорошо представлены механические автоматы, а вот раздела устройств счёта там нет. Причина проста. Устройства счёта просто ускоряют отдельные операции, но без человека (указывающего, что делать в каждый конкретный момент) они бесполезны. Автоматы же хранят и программу действия, и данные, необходимые для работы. Они гораздо ближе к тем электронным устройствам, с помощью которых можно как обрабатывать данные, так и создавать и читать е-книги.

О витке эволюционной спирали развития автоматов и, прежде всего, устройств хранения и воспроизведения данных мы и поговорим сегодня.

 
Тем, кто родился в эпоху граммофонных пластинок и устройств памяти с аналоговой записью на магнитные носители, трудно поверить в то, что первоначально запись и хранение информации осуществлялись цифровым (дискретным) способом только потому, что такой способ принципиально проще, чем аналоговый.

Около двух тысячелетий назад Герон Александрийский продемонстрировал первые автоматы с дискретным хранением данных. А несколько лет назад специалист по патентам Дмитрий Романенко подробно описал эти устройства и принципы действия. Свой материал он предварил справедливым суждением: «Многие из нас, изучая физику или историю техники, с удивлением обнаруживают, что некоторые современные технологии, предметы и знания были открыты и изобретены в далекие античные времена. Фантасты в своих произведениях для описания таких явлений даже используют специальный термин: «хроноклазмы» — таинственные проникновения современных знаний в прошлое. Однако, в реальности все проще: большинство подобных знаний были действительно открыты древними учеными, но потом по каким-то причинам о них забыли и открыли вновь спустя столетия».

В Музее электронной книги есть несколько автоматов (новоделы), которые работают на основе принципов Герона. Относятся они к категории «музыкальные шкатулки» и использует дискретный способ записи информации.

В простейшем случае в качестве устройства хранения выступает валик. Имеется ряд лепестков-звукоснимателей (у каждого лепестка — свой тон). На валике стоят шпеньки, при касании их звукоснимателем раздаётся звук.

 

«Музыкальная шкатулка» с валиком для записи информации

«Музыкальная шкатулка» с валиком для записи информации

 
Все тоны могут звучать параллельно. Главный недостаток — валик не безразмерный, т.е. длительность звучания крайне ограничена. Чуть лучше обстоит дело со шкатулкой, у которой для записи информации используется достаточно длинная (потенциально бесконечная) перфорированная лента.

 

«Музыкальная шкатулка» с перфорированной лентой для записи информации

«Музыкальная шкатулка» с перфорированной лентой для записи информации

 
С такой лентой работали механические пианино. Здесь также возможно параллельное звучание нескольких тонов. Главное достоинство такой конструкции — возможность создавать библиотеку озвучиваемых произведений. При ручной пробивке отверстий (перфорации) это очень трудоёмкая работа, но ленты можно тиражировать.

Поскольку бумага была носителем недолговечным, в качестве сменного носителя информации применялись перфорированные металлические диски.

 

«Музыкальная шкатулка» с перфорированным диском для записи информации

«Музыкальная шкатулка» с перфорированным диском для записи информации

 
Такой агрегат для проигрывания музыки довольно активно использовался вплоть до конца XIX века.

Главной проблемой цифровых автоматов, предназначенных для хранения и воспроизведения звука, оказалось качество звучания. Звук в данном случае изначально аналоговый (звуковые колебания), и с помощью ограниченной дискретизации (количества доступных параллельно работающих тонов) передать его с высоким качеством сложно.

Но, несмотря на то, что аналоговые устройства изначально сложнее, чем дискретные, маятник качнулся в сторону аналоговых «музыкальных шкатулок». Самой интересной была «шкатулка» под названием Фонограф Эдиссона. Это было аналоговое продолжение идеи шкатулки с валиком. Только валик был восковым, и на него можно было писать звук (обычно ограничивались записью речи, так как для точной записи и многократного воспроизведения музыки мягкий валик был малопригоден).

 

«Музыкальная шкатулка» (фонограф Эдисона) с восковыми валиками для аналоговой записи и воспроизведения информации

«Музыкальная шкатулка» (фонограф Эдисона) с восковыми валиками для аналоговой записи и воспроизведения информации

 
За счёт перехода на более прочный материал (эбонит, шеллак) в заводских условиях удавалось создавать гораздо более качественные носители, пригодные для записи музыки. А когда «канавку» аналоговой записи сделали спиральной, то выяснилось, что граммофонная пластинка (диск со спиральной звуковой дорожкой) и места занимает немного, и качество воспроизведения звука обеспечивает. Да и объёмы на один диск (особенно если писать с двух сторон) приличные помещаются.

Устройство для воспроизведения таких пластинок получило название граммофон.

 

«Музыкальная шкатулка» (Граммофон) с аналоговой системой воспроизведения записанной на  пластинку из шеллака аналоговой информации

«Музыкальная шкатулка» (Граммофон) с аналоговой системой воспроизведения записанной на пластинку из шеллака аналоговой информации

 
Казалось бы, живи и радуйся: вноси мелкие усовершенствования в технологию производства пластинок и технологию воспроизведения звука и — пользуйся.

Но уж больно хотелось иметь и возможность записи, как у фонографа, и качество воспроизведения, как у граммофонной пластинки. Механизмы для записи были разнообразны. Существовали, например, «самопальные» записи «на костях» (сделанные на использованных пластинах рентгенографии), но устройства были сложными, дорогими, капризными и широкого распространения не получили.

И тут — на новом этапе эволюции — снова вернулись к идее записи информации на ленту. Лента, правда, была уже не перфорированной, а магнитной, и назвали устройство «магнитофоном».

 

«Музыкальная шкатулка» (магнитофон) с аналоговой системой воспроизведения записанной на  магнитную ленту аналоговой информации

«Музыкальная шкатулка» (магнитофон) с аналоговой системой воспроизведения записанной на магнитную ленту аналоговой информации

 
С наступлением эры компьютеров выяснилась одна интересная деталь: на магнитном носителе можно было писать не только аналоговую информацию, но и дискретную. А компьютеры очень скоро научились эту дискретную запись музыки воспроизводить. Оказалось, что при аналоговом способе записи копии разнятся между собой: каждое воспроизведение меняет записанное, ухудшая его качество. А при дискретной технологии записи и воспроизведения копии получаются идентичными, а воспроизведение остаётся стабильно.

И тогда снова вернулись к дискретным «шкатулкам», но на качественно новом уровне. Если сначала писали на магнитные носители (пригодные как для аналоговой, так и для дискретной записи), то при переходе на компакт-диски, на которых микроскопические «дырки» выжигались лазером на подложке, вновь вернулись к чисто цифровой записи.

Таким образом, виток эволюционной спирали замкнулся. Но эволюция на этом не закончилась. На смену компакт-дискам и DVD пришли устройства стандарта PCMCI (включая микровинчестеры в форм-факторе CompactFlash), обычные устройства съёмной флешки и — «писк современной моды» — виртуальные сетевые диски, которые даже носить с собой не надо.

 

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*