Зарождение системы связи (приема-передачи информации).

Возникновение потребности.

Потребность в передаче, приеме и анализе информации намного старше человека, она появилась вместе с возникновением жизни: сначала в виде простого отражения изменений окружающей среды, затем с появлением и развитием адаптивных (приспособительных) механизмов появились датчики изменений среды, которые развились впоследствии в сложную систему органов по сбору и обработке информации. Долгий путь эволюционного развития жизни дал человеку две основные информационные системы - слух и зрение.

С появлением примитивных общественных отношений у неандертальцев возникла потребность в обмене информацией между членами группы. Жесты, позы, простейшие звуковые сигналы уже не удовлетворяли потребность. Развилась речь - звуковой канал передачи информации, а значительно позднее - письменность и различные графические знаковые системы (например, рисунки), то есть оптический канал передачи информации. С развитием общественных отношений, с усложнением организации общества увеличивалось количество связей и требования к оперативности передачи информации. Несистематическая устная передача информации, случайная циркуляция слухов, глашатаи на площадях и пр. - все эти прежде хорошо работавшие способы не могли обеспечить быструю и точную передачу, например, экстренных сообщений.

Главная полезная функция (ГПФ) будущей системы: высококачественная (безошибочная) передача информации достаточного объема на большие расстояния с высокой скоростью.

Пояснение: это формулировка ГПФ системы связи, действовавшая на протяжении всей истории развития этой системы, действующая сейчас, и эта же ГПФ будет действовать в будущем. По этой ГПФ можно безошибочно определить принадлежность той или иной ТС к связи.

Такая формулировка совсем не означает, что к прошлым ТС мы предъявляем сегодняшние требования: все дело в том, какие требования стояли за словами этой формулировки на каждом конкретном этапе развития. А стояли тогда весьма скромные по нашей сегодняшней мерке задачи. Но это отнюдь не означает, что и задачи были слабыми: открытие, например, многих электрических явлений было более значительным событием, чем открытие лазера.

Синтез новой системы (пока еще не технической).

Повсеместно появились гонцы - пешие или конные - для передачи устной или письменной информации. Системы гонцов возникали при главных лицах общественной иерархии. Но предел физических сил людей и животных сильно ограничивал скорость и расстояние передачи информации. Как ускорить? Тут-то и возникло первое противоречие в развитии системы связи: звук голоса движется быстро (330 м/сек), но недалеко (десятки метров), а гонец движется медленно (5-10 м/сек), но далеко (несколько десятков км).

Первое изобретение, разрешающее это противоречие, появилось в Персии при царе Кире в 530 году до н.э. На определенном расстоянии друг от друга ставили людей и они передавали по цепочке сообщения. Юлий Цезарь описал подобную систему древних галлов: они могли передавать сообщения на расстояние 300 км за три часа (около 25 м/сек на сотни км). Использован прием объединения, образовалась поли-система. И прием увеличения, так как уже существовала передача приказов в армии по цепи или по колонне.

Постепенно выявились недостатки этой системы: 1) звук сильно слабел с увеличением расстояния между звеньями цепи, требовалось слишком большое количество людей при передаче на большие расстояния; 2) низкая скорость приема-передачи в звене и ошибки в звеньях.

В 1670 году англичанин С.Морленд изобрел рупор - воронкообразную трубу из жести, стекла, латуни, меди, длина до 6 метров. Рупор концентрировал звук, собирал его в пучок в одном направлении, слышимость до 1,5 мили. Это свойство было известно и ранее - в духовых музыкальных инструментах ("иерехонская труба").

Параллельно развивалась система передачи информации без участия человеческого голоса: в Африке с помощью барабанов-тамтамов, в древней Греции - костры, в России - дым от костров на холмах и курганах. Плохо: только "да" и "нет". Система осталась только в маяке, светофоре. Затем в Древней Греции появилась факельная сигнализация: алфавит передавался факельными знаками. Эта система сохранилась до 20 века: морская флажковая сигнализация. Оптическая система передачи информации также имела недостатки: малый объем сообщений, низкая скорость передачи (долго составлять сообщение из букв). Однако, главное преимущество - неизмеримо более высокая скорость распространения света обусловило развитие именно этой системы.

Усовершенствовал систему оптической связи французский механик К. Шапп, который изобрел в 1789 году оптический телеграф. На башне располагалось устройство из подвижных черных (хорошо видимых днем) планок. Переставляя планки можно было получить двести различных фигур. Шифр занимал 92 страницы по 92 слова на каждой. Телеграфист передавал сначала номер страницы, затем номер слова. Первая линия из 20 башен связала с 1794 году Париж с Лиллем. Скорость сообщения в обоих направлениях сначала составляла 45 минут, а со временем, при повышении квалификации телеграфистов достигла 6 минут. Телеграфом заинтересовался сам Наполеон и вскоре это устройство получило довольно широкое распространение.

Россия закупила такие устройства у фирмы "Шапп", несмотря на то, что еще в 1794 году И.П. Кулибин изобрел более совершенную и удобную в обращении похожую систему, причем уже в том же году он демонстрировал модель такой "дально-извещающей машины". Первые линии связали Петербург с Шлиссельбургом и Кронштадтом, а в 1839 году с Варшавой (1200 км).

Принципиально система Шаппа ничем не отличалась от предыдущих систем. Ей присущи были те же недостатки: зависимость от метеоусловий (дождь, ветер, туман), малая скорость промежуточной приемо-передачи, множество ошибок при передаче на большие расстояния.

Что требовалось для увеличения ГПФ?

Исключить все промежуточные звенья, кроме первого и последнего, при сохранении между ними скорости передачи, равной скорости света. Заменить среду передачи сигнала (воздух), подверженную случайным мешающим влияниям.

· Г.В. Рихман (1711-1753), первый электрик России, сподвижник и друг М.В. Ломоносова. Изобрел прибор под названием "Утеха глазам". Включая в цепь электрический звонок, он обратил внимание на искры, проскальзывающие между молоточком и колокольчиком в момент удара. Разорвав проволоку на множество звеньев, он соединил места разрывов льняной нитью. В этих промежутках также проскакивали искры.

"Подобную цепь можно изогнуть и так укрепить, пишет изобретатель, чтобы она образовывала буквы. Отсюда легко понять, что возбуждая электричество, можно показывать буквы и разнообразные фигуры, способные доставлять утеху глазам" ("Техника-молодежи", № 1, 1987,с. 42-43).

· Электростатический телеграф, 1753 год, Шотландия, Ч.Морисон. Электростатической машиной создается электрический заряд, который посылается по изолированному проводу в пункт назначения, для передачи буквенного текста между двумя пунктами берется столько проводов, сколько букв в алфавите. На станции приема этот заряд воспринимает шарик, который притягивает к себе бумажку с буквой.

· "Телефонное искусство", проект Х.Вольке содержателя одного из петербургских пансионов, 1795 год. Акустическая связь по трубам. Проект связи между Петербургом и Кронштадтом демонстрировался Екатерининскому двору.

· "Телефониум", В.Судр, Франция, 1828 год. Механическое устройство для передачи звуков на расстоянии (молоток, колокол, металлическая труба для передачи звука). Подобное предложение: Ч. Уитстон, Англия, 1831 год.

· "Телефон", Е.Ромерсгаузен, Германия, 1838 год. Устройство для связи, основанное на способности железнодорожных рельсов далеко проводить звук.

· "Шнурковый телефон", Р.Гук, 1667 год. Между двумя коробками натягивалась нитка (шнурок), нитка крепилась в дне коробки узлом, при натяжении нитки звук передавался от одной коробки к другой (дно коробок служило мембраной) - известная детская игрушка.

Дальнейшая история развития:

• изобретение Вольта (1800) источника электрического тока,
• электрический телеграф Земмеринга (1809), сигнализирующий о передаваемой букве разложением воды в ванночке у одного из 35 проводов,
• открытие Эрстедом (1820) магнитного действия электрического тока,
• электромагнитный телеграф П.Л.Шиллинга (1828),
• первые пишущие телеграфы Б.С.Якоби и С.Ф.Морзе (1837),
• буквопечатающий телеграф Д.Юза (1855),
• изобретение телефона, радио...