Как связаны криптографические разработки и современная музыка?

Популярная механикаHi-Tech

Зашифровать звук: почему без криптографии не было бы музыки

Автор: Егор Ефремов, автор-исследователь Музея криптографии

Связь криптографических разработок с современностью совсем не очевидна. Например, кто бы мог подумать, что такие разработки легли в основу технологий, благодаря которым мы сейчас слушаем музыку?

В двадцатом веке одной из самых засекреченных областей исследований, наряду с атомными и космическими разработками, была криптография — наука о методах защиты информации. Но если о достижениях в космической и атомной сфере знают все, то роль криптографии в научном прогрессе и в повседневной жизни известна далеко не каждому. Важнейшие для XXI века технологии и научные теории зародились в стенах закрытых институтов и предприятий. Впоследствии они вошли в нашу повседневную жизнь, хотя со многих архивов, хранящих историю первых лет их разработки, порой до сих пор не снят гриф секретности.

Защищая речь

С развитием телефонных сетей важной проблемой стало обеспечение безопасной правительственной и военной голосовой связи. Первые патенты в этой области появились ещё в XIX веке, но рабочие устройства были разработаны только в 1930-х. К началу Второй мировой войны началась своеобразная гонка вооружений.

Нули и единицы

Звук представляет собой аналоговую волну — то есть непрерывную функцию. Для того, чтобы надёжно его зашифровать, его нужно закодировать — превратить в дискретную последовательность, то есть оцифровать.

f1c23a2ff155dcdff175037e15c62a05.png
Схема принципа дискретизации звука из дипломной работы Трахтмана Авраама Менделевича «Сужение полосы частот при телефонной передаче путем использования особенностей структуры речи», 1941. Авраам Трахтман — разработчик в лаборатории Котельникова, в 1950х — ведущий инженер НИИ Связи (Марфинской шарашки). Из коллекции Музея криптографии

Без технологий дискретизации была бы невозможна не только запись музыки в цифровом формате. В наши дни аналого-цифровые преобразователи используются в аудиокартах компьютеров, в мобильных телефонах и беспроводных наушниках, а также во множестве областей, не связанных со звуком — в сенсорах, гироскопах, сервомоторах и других устройствах.

f183a5c3b6db70ef3a1549ff45d8e779.jpg
Клод Шеннон

Теоретическую основу дискретизации непрерывных функций составляет теорема Котельникова (в англоязычной литературе — теорема Найквиста-Шеннона), при помощи которой можно определить минимально допустимую частоту дискретизации (измерения) непрерывной функции. Для музыки такой частотой считается 44100 герц — умноженный в два раза предел слышимости человеческого уха (около 22000 герц).

Фундаментальную работу над проблемой дискретизации параллельно провели американский учёный Клод Шеннон и советский учёный Владимир Котельников. Из-за сугубой секретности в военный период двое великих учёных, работавших над фундаментальными проблемами теории связи, теории информации и криптографии, пришли к одинаковым результатам независимо, не зная о разработках друг друга.

Из-за того что работы Шеннона разрешили к публикации гораздо раньше, чем Котельникова, его имя стало известнее в мировой научной среде. Первенство Котельникова во многих вопросах теории информации было признано международным научным сообществом только в 1990-е годы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Ученые выяснили, как слизевик без мозга может ориентироваться в окружающей среде и принимать решения Ученые выяснили, как слизевик без мозга может ориентироваться в окружающей среде и принимать решения

Отсутствие мозга мешает ориентироваться в пространстве не всем существам

Популярная механика
Почему полеты в космос настолько дорогие? Почему Почему полеты в космос настолько дорогие? Почему

Отвечаем на 15 базовых вопросов о космосе

Esquire
«Девушка, вы издеваетесь?»: как Анна Семенович и другие звезды скандалили в ЦУМе «Девушка, вы издеваетесь?»: как Анна Семенович и другие звезды скандалили в ЦУМе

Некоторых звезд возмутил сервис в ЦУМе

Cosmopolitan
Дети декабря Дети декабря

Декабристы — безумцы, герои, предатели или лучшие сыны нации?

Дилетант
Дрессировка кошек Шрёдингера в промышленных масштабах Дрессировка кошек Шрёдингера в промышленных масштабах

2020 останется в истории как сорокалетний юбилей Второй квантовой революции

Наука и жизнь
Отдала лучшие годы! Ошибки, которые совершают в отношениях женщины разных знаков Отдала лучшие годы! Ошибки, которые совершают в отношениях женщины разных знаков

Давай посмотрим, какие ошибки чаще всего совершают знаки в отношениях

VOICE
Провожаем «Науку» Провожаем «Науку»

Все, что нужно знать о полете нового российского модуля «Наука» к МКС

N+1
5 способов вкусно приготовить креветки 5 способов вкусно приготовить креветки

Рассказываем, как приготовить самый популярный морепродукт

GQ
Как спутниковая связь спасает редкие виды животных Как спутниковая связь спасает редкие виды животных

Благодаря новым технологиям от вымирания было спасено до 48 видов животных

Популярная механика
Цифровой след сотрудника. Новый подход к управлению талантами для повышения эффективности бизнеса Цифровой след сотрудника. Новый подход к управлению талантами для повышения эффективности бизнеса

Что такое цифровой след сотрудника и как его анализировать

СНОБ
Край гор и водопадов Край гор и водопадов

Прекрасная Адыгея, где можно полюбоваться фантастическими пейзажами

Лиза
Достойны восхищения: фильмы о великих женщинах Достойны восхищения: фильмы о великих женщинах

Десять великих женщин, о которых сняли удивительные фильмы

Cosmopolitan
Трудности переводчика Трудности переводчика

С какими проблемами сталкиваются переводчики

Forbes
Углеводное чередование: сжигаем килограмм жира за неделю Углеводное чередование: сжигаем килограмм жира за неделю

Хочешь быстро похудеть, но так, чтобы твои мышцы не пострадали?

Cosmopolitan
Эту команду не спасти: чего добивалась наша сборная по футболу при каждом из 13 тренеров с 1992 года до сих пор Эту команду не спасти: чего добивалась наша сборная по футболу при каждом из 13 тренеров с 1992 года до сих пор

Похоже, что в неудачах наших футболистов они виноваты меньше всего

Maxim
Джеки отправились в Узбекистан в ответ на рост температур в местах зимовки Джеки отправились в Узбекистан в ответ на рост температур в местах зимовки

Эта стратегия позволяет Джеки возвращаться к местам размножения в нужные сроки

N+1
Нескучный бизнес: 5 книг для тех, кто ищет свою нишу Нескучный бизнес: 5 книг для тех, кто ищет свою нишу

Нетривиальными способами заработка делятся авторы этих книг

Популярная механика
5 книг о создании имиджа от классиков психологии, фольклористики и пиара 5 книг о создании имиджа от классиков психологии, фольклористики и пиара

На что опираются маркетологи при формировании имиджа — расскажут эти книги

Популярная механика
Как сравнить два столбца в Excel на совпадения: 6 способов Как сравнить два столбца в Excel на совпадения: 6 способов

Лайфхаки для пользователей Excel: как сравнить столбцы в таблице?

CHIP
Почему русские не умеют вести непринужденные беседы. Отрывок из книги «Искусство очаровывать незнакомцев» Почему русские не умеют вести непринужденные беседы. Отрывок из книги «Искусство очаровывать незнакомцев»

Отрывок из книги Татьяны Шахматовой, популяризаторки лингвистики

СНОБ
Почему ежедневное взвешивание может принести вред Почему ежедневное взвешивание может принести вред

Что нужно знать о привычке взвешиваться каждый день

Популярная механика
Отстрел полосатых неясытей пошел на пользу пятнистым Отстрел полосатых неясытей пошел на пользу пятнистым

Орнитологи нашли способ замедлить падение численности пятнистых неясытей

N+1
Академик Кирилл Боянов: «Первый болгарский компьютер мы проектировали без помощи СССР» Академик Кирилл Боянов: «Первый болгарский компьютер мы проектировали без помощи СССР»

Кирилл Боянов: о важнейших направлениях развития IT в Болгарии, начиная с 1960-х

Популярная механика
Тайные возлюбленные и служебные романы: личная жизнь звезд фильма «Лед» Тайные возлюбленные и служебные романы: личная жизнь звезд фильма «Лед»

Личная жизнь звезд фильма «Лед»

Cosmopolitan
Рой дронов локализовал утечку газа Рой дронов локализовал утечку газа

Рой дронов научили находить утечки газа в помещениях

N+1
Пропавшая летчица: 5 фактов об Амелии Эрхарт Пропавшая летчица: 5 фактов об Амелии Эрхарт

Самая известная летчица своего времени бесследно исчезла над Тихим океаном

Вокруг света
Тайное убежище: мужчины — о том, что помогает им в трудных ситуациях Тайное убежище: мужчины — о том, что помогает им в трудных ситуациях

Как в непростой период жизни обрести опору и душевное равновесие

Psychologies
Магия расхламления: как уборка помогла мне переехать в Майами Магия расхламления: как уборка помогла мне переехать в Майами

Иногда наведение порядка в доме может стать толчком к огромным переменам

Cosmopolitan
Несходные подобия Несходные подобия

О Борисе Кошелохове и Олеге Целкове

Weekend
Открыть в приложении