кто изобрел равномерный телеграфный код
Этот день в истории: 1840 год — Сэмюэл Морзе запатентовал телеграф
20 Июня 1840 года американский изобретатель Сэмюэл Морзе запатентовал свое самое знаменитое изобретение. Это был электромагнитный пишущий телеграф — средство для передачи сигнала по проводам или другим каналам электросвязи.
Стоит отметить, что строго говоря, Морзе не был первым изобретателем телеграфа. Первые успехи в области телеграфии состоялись в начале 30-х годов XIX века. Первый электромагнитный телеграф создал российский ученый Павел Шиллинг. В Германии его идею перехватили Клаус и Вильгельм Веберы. В Великобритании — Кук и Уитстон.
Однако, все созданные ранее телеграфные аппараты относятся к электромагнитным аппаратам стрелочного типа, в то время как аппарат Морзе являлся электромеханическим. Креме того, большой заслугой американского изобретателя стало создание телеграфного кода, который представлял буквы в виде «точек» и «тире» — коротких и длинных сигналов.
В аппарате Морзе ключ или «молоток» служил для смыкания и размыкания электрической цепи. Автоматический приёмник записывал сигналы, подаваемые ключом. Импульсы тока определенной длительности заставляли колебаться электромагнитное перо, воспроизводившее «точки» и «тире» на бумажной ленте. Перо либо выдавливало сигналы, либо наносило их чернилами.
Морзе изобрел телеграф в 1836 году, а его первая демонстрация состоялась 8 февраля 1838 года в Филадельфии, в Институте Франклина. Тогда изобретатель впервые публично продемонстрировал свою систему электромагнитного телеграфа, передававшего сообщения сигналами в специальной кодировке.
Как это часто бывает, гениальное изобретение было оценено далеко не сразу. Морзе не находил поддержки ни дома, ни в Англии, ни во Франции, ни в России, встречая везде отказ. Он запатентовал его в 1840 году, но только через три года сумел наконец воплотить свою идею связи в жизнь.
В 1843 году Конгресс большинством в один голос принял билль, по которому Морзе получил субсидию на создание телеграфной линии Вашингтон — Балтимор длиной 65 километров. Линию открыли в мае 1844 года. После стали открывать все новые линии, сделав телеграф распространенным средством связи.
Газеты, железные дороги и банки быстро нашли применение его телеграфу. Телеграфные линии моментально оплели весь мир, состояние и слава Морзе умножились. В 1858 году от десяти европейских государств Морзе получил за своё изобретение 400 000 франков.
Содержание урока
История технических способов кодирования информации
История технических способов кодирования информации
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования. Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Эти технические обстоятельства привели Морзе к идее использования всего двух видов сигналов — короткого и длинного — для кодирования сообщения, передаваемого по линиям телеграфной связи.
Такой способ кодирования получил название азбуки Морзе. В ней каждая буква алфавита кодируется последовательностью коротких сигналов (точек) и длинных сигналов (тире). Буквы отделяются друг от друга паузами — отсутствием сигналов.
В таблице на рис. 1.3 показана азбука Морзе применительно к русскому алфавиту. Специальных знаков препинания в ней нет. Их обычно записывают словами: «тчк» — точка, «зпт» — запятая и т. п.
Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия «SOS» (Save Our Souls — спасите наши души). Вот как он выглядит в коде азбуки Морзе:
Три точки обозначают букву S, три тире — букву О. Две паузы отделяют буквы друг от друга.
Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв, поэтому код Морзе называют неравномерным кодом. Буквы, которые встречаются в тексте чаще, имеют более короткий код, чем редкие буквы. Например, код буквы «Е» — одна точка, а код буквы «Ъ» состоит из шести знаков. Зачем так сделано? Чтобы сократить длину всего сообщения. Но из-за переменной длины кода букв возникает проблема отделения букв друг от друга в тексте. Поэтому приходится для разделения использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфавит Морзе является троичным, так как в нем используется три знака: точка, тире, пропуск.
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов. Неважно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица.
Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала.
В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста.
Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Благодаря идее Бодо удалось автоматизировать процесс передачи и печати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий аппарат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.
Из курса информатики основной школы вам известно, что в современных компьютерах для кодирования текстов также применяется равномерный двоичный код. Проблемы кодирования информации в компьютере и при передаче данных по сети мы рассмотрим несколько позже.
Вопросы и задания
1. Чем отличаются естественные языки от формальных?
2. Как вы думаете, латынь — это естественный или формальный язык?
3. С каким формальным языком программирования вы знакомы? Для чего он предназначен?
4. Что такое кодирование и декодирование?
5. От чего может зависеть способ кодирования?
6. В чем преимущество кода Бодо по сравнению с кодом Морзе?
7. В чем преимущество кода Морзе по сравнению с кодом Бодо?
Следующая страница 
Практическая работа № 1.1 «Шифрование данных»
20 июня 1840 года Сэмюэль Морзе запатентовал телеграф
Сэмюэл Морзе в 1840 году запатентовал электромагнитный телеграф. Большой заслугой изобретателя стало создание телеграфного кода, который представлял буквы в виде «точек» и «тире» — коротких и длинных сигналов. К XX веку в девяти европейских странах было установлено 45200 аппаратов Морзе, из них 8200 — в России.
Подтверждение властями США заявки на патент, кликабельно
Ключ или «молоток» служил для смыкания и размыкания электрической цепи. Автоматический приёмник записывал сигналы, подаваемые ключом. Импульсы тока определенной длительности заставляли колебаться электромагнитное перо, воспроизводившее «точки» и «тире» на бумажной ленте. Перо либо выдавливало сигналы, либо наносило их чернилами.
Морзе изобрел телеграф в 1830-е годы и безуспешно пытался продать изобретение в Европе и США. Он запатентовал его в 1840 году, но только в 1843 году сумел воплотить свою идею связи в жизнь.
В 1843 году Конгресс большинством в один голос принял билль, по которому Морзе получил субсидию на создание телеграфной линии Вашингтон — Балтимор длиной 65 километров. Линию открыли в мае 1844 года. После стали открывать все новые линии, сделав телеграф распространенным средством связи. Позднее европейские государства, пользовавшиеся телеграфом, но не подтверждавшие право Морзе на это изобретение, выплатили Морзе 400 000 франков.
Телеграфный ключ, он же «молоток»
Русская Азбука Морзе
Краткий конспект к уроку «Кодирование информации»
Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов
Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте
откроется в новом окне
Выдаем Удостоверение установленного образца:
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования.
Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе.
Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату.
Эти технические обстоятельства привели Морзе к идее использования всего двух видов сигналов — короткого и длинного — для кодирования сообщения, передаваемого по линиям телеграфной связи.
Кодовая таблица — это соответствие между набором знаков (символов) и их кодами.
Вот как он выглядит в коде азбуки Морзе: 
Три точки обозначают букву S, три тире — букву О. Две паузы отделяют буквы друг от друга.
В 1837 г. Морзе изобрел телеграфный аппарат. Передатчик аппарата — телеграфный ключ, приёмник — электромагнит, якорь которого управляет перемещением рычага с пишущим колесиком на конце. Касаясь бумажной ленты, равномерно протягиваемой пружинным часовым механизмом, колёсико оставляет на ней прерывистый чернильный след.
Азбука Морзе — неравномерный телеграфный код, где каждая буква и знак представлены при помощи длинных и коротких сигналов, так называемых «тире» и «точек».
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нём использовалось всего два вида сигналов. Неважно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала.
В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста.
Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Благодаря идее Бодо удалось автоматизировать процесс передачи и печати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий аппарат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.
Код Бодо — равномерный телеграфный 5 -битный код, использующий два отличающихся друг от друга электрических сигнала.
В 1872 г. Жан Бодо конструирует телеграфный аппарат многократного действия, при помощи которого можно передавать по одной линии два и более сообщения.
Переизобретатели алфавита
Как люди создавали телекоммуникации и что запатентовал Морзе 180 лет назад
20 июня 1840 года художник Сэмюэл Морзе запатентовал в США телеграфную систему. Морзе не был первым: к этому моменту другие подобные системы уже использовались в Европе — но именно морзянка стала широко распространенным кодом для передачи сообщений, который используется до сих пор. N + 1 рассказывает, что именно патентовал Морзе, о его конкурентах, сподвижниках — и том, что из этого получилось.
Один из первых прототипов телеграфа был создан в 1774 году — за 24 года до рождения Морзе — французом Жоржем-Луи Лесажем. Передатчик и приемник соединялись друг с другом 26 отдельными проводами — по проводу на каждую букву латинского алфавита. Лесаж передавал сообщения из одной комнаты своего дома в другую, но об использовании его телеграфа на более серьезных расстояниях не могло быть и речи: прокладка многожильной линии стоила бы огромных денег. Кроме того, провода той эпохи не отличались надежностью, и чем больше их было, тем выше шанс, что хоть один сломается.
Факелы, стук, зеркала
Армии многих народов и эпох использовали столбы дыма от костров или огни факелов для передачи сообщений. Подобный сигнал виден издалека, но такая коммуникация была немногословной, медленной и не очень-то простой: надо было договориться о значении сигналов, а потом еще и разжигать огонь.
Тем не менее, универсальную азбуку под такой неповоротливый медиум древние придумали. Нам она известна, как квадрат Полибия, который в своей «Всеобщей истории» описал систему передачи любого сообщения при помощи факелов.
В ней 25 символов греческого алфавита записывались в таблицу 5×5. Каждой букве соответствовала пара цифр, первая из которых относилась к номеру строки, а вторая — столбца. Например B — 12, H — 23, и так далее. Если буквы записать не в алфавитном порядке, а в произвольном, то вы получите еще и криптографическую защиту вашего канала связи: сообщение прочитает только тот, у кого будет правильная таблица.
Квадрат Полибия для латинского алфавита
Два тысячелетия спустя, уже после изобретения азбуки Морзе, квадрат Полибия продолжал использоваться для общения заключенных при помощи перестукиваний. Стуки шли сериями от одного до пяти, пауза обозначала конец серии и переход к следующей букве. Историк криптографии Давид Кан в книге «Взломщики кодов» пишет, что так общались русские политзаключенные при царе и американские военнопленные во Вьетнаме — для координации своих показаний на допросах и моральной поддержки.
Передача слова ALLO факелами по квадрату Полибия
Jonathan Martineau / Wikimedia Commons
«IN THE GARB OF KWAKER»
Неясно, знали ли создатели первых электрических телеграфов о квадрате Полибия, который бы в любом случае был неудобен из-за отсутствия внятного «пробела» и медленной скорости передачи. Каждую цифру пришлось бы отделять существенными паузами, а больше половины букв кодируются более, чем пятью знаками. Зато точно известно, что создатели первого коммерческого телеграфа — Уильям Кук и Чарльз Уитстон — вдохновлялись презентацией Павла Шиллинга, чей восьмипроводной телеграф в 1833 году связал Петергоф с базой флота в Кронштадте. Сам Шиллинг умер, не успев довести разработку до ума, поэтому первой коммерческой телеграфной линией на электричестве стала система Кука и Уитстона, установленная на двадцатикилометровом участке Большой западной железной дороги в Англии в 1838 году.
Здесь стоит сказать, что в первой половине XIX века электричество не было общедоступной вещью, от которой берегли детей. Промышленное применение динамо-машины началось в 1844 году, но даже после этого до повсеместной электрификации было еще очень далеко. Кроме того, развитие телеграфа долгое время сдерживалось законом Барлоу — ошибочной физической формулой, которая предсказывала огромные значения сопротивления для длинных проводов. Считалось, что из-за этого междугородняя связь попросту невозможна.
Телеграф Кука и Уитстона был бы невозможен без изобретения Вольтова столба — первой электробатареи, использовавшейся как расходник. Оператор нажимал клавиши на передатчике, которые подавали ток от батареи по проводам на сигнальную стрелку. Аппараты этой системы связывало шесть проводов — пять вели к стрелкам, а один, общий, использовался для замыкания цепи.
За счет большого числа проводов системе не нужен был код — буквы можно было прямо считывать с монитора. В зависимости от направления тока в проводах стрелки поворачивались либо по часовой, либо против часовой стрелки. Сходящиеся концы указывали на требуемую букву, которую записывал дежурный оператор.
Монитор пятистрелочного телеграфа Кука и Уитстона
Geni / Wikimedia Commons
Система, которая позволила задержать убийцу, обладала существенным ограничением: в ней можно было закодировать только 20 символов, поэтому из алфавита выкидывались буквы C, J, Q, U, X и Z. Из-за этого, например, оператору было трудно передать характеристику Тауэлла «одет как квакер» (in the garb of quaker), и на другом конце несколько раз запрашивали ее вновь, полагая, что отправитель ошибся. Кроме того, использовать для каждой линии шесть проводов все равно было невероятно дорого, и заказчики требовали уменьшения. Поскольку при отказе от использования еще нескольких букв текст стал бы нечитаемым, то для двустрелочного и однострелочного телеграфа был разработан код.
Система Кука и Уитстона была успешной, и применялась многие десятилетия параллельно с другими системами. Несмотря на то, что проводов стало гораздо меньше, стрелочный телеграф обладал существенным недостатком — от него нельзя было отойти ни на минуту. Кроме того, стрелочка не могла двигаться быстрее, чем мог заметить человеческий глаз, что замедляло скорость общения.
Точки и тире
Прорыв изобретения Морзе заключался в том, что его телеграф сигнал записывал, и притом был простым и надежным. Аппарат напоминал однострелочный телеграф, но вместо стрелки в нем стоял пишущий стилус. Сверху аппарата находилась бобина с бумажной лентой, которая приводилась в движение заводным механизмом. При приеме сигнала лента бежала под стилусом, который, реагируя на электрические импульсы, периодически прижимался к бумаге, оставляя след.
Музейный образец аппарата системы Морзе
Zubro / Wikimedia Commons
Морзе не был ни физиком, ни инженером. Он был довольно успешным художником, а телеграфом заинтересовался во время возвращения из Европы в 1833 году. На пароходе один из пассажиров демонстрировал способ управления движением металлической стрелки при помощи электричества из новой книги Фарадея, и это привело Морзе к идее разработать метод коммуникации на этом принципе. Поскольку он ничего не слышал о разработках Шиллинга и других, то считал, что станет первооткрывателем электрической телеграфии.
Картина Морзе «Галерея Лувра», которую он вез в Америку из Парижа, когда решил переключиться на создание телеграфа
Terra Foundation for American Art
С именем Альфреда Вейла также связаны споры — поскольку в их паре именно он был «технарем», то некоторые люди считали, что ведущая роль в разработке телеграфа также принадлежала ему. Этому никогда не было документальных подтверждений, а сам Альфред в частной переписке со своим отцом утверждал, что «Морзе переизобрел алфавит и выкинул словари».
Первая страница оригинального патента Морзе
Источник: Google Patents
В 1848 году немец Фридрих Герке упрощает азбуку Морзе, избавившись от всего, кроме точки и тире. Теперь в случае, если у оператора дрогнула рука и тире получилось длиннее чем нужно, не было необходимости начинать сообщение с начала. Кроме того, было замечено, что опытный оператор со временем начинает понимать сигнал даже не глядя на ленту, а просто слушая шуршание стилуса по бумаге. Если точная длина звуков не имеет значения, то для их расшифровки уже не нужен тонкий музыкальный слух. Все это привело к тому, что вариант Фридриха Герке на Международном телеграфическом конгрессе в Париже в 1865 году приняли в качестве международной азбуки Морзе, а оригинальную систему продолжали использовать в Америке вплоть до XX века.
Переводчик текста в морзянку
Телеграф Морзе был быстрым (около 13 слов в минуту) и надежным механизмом, который, наряду с железными дорогами, изменил повседневную жизнь XIX века. Его идея — временна́я модуляция сигнала, записываемая в строчку в виде точек и тире, впоследствии использовалась для передачи радиограмм, а также при дальнейшем развитии телеграфов.
Телетайп и код Бодо
Система Морзе тоже была неидеальна: она все-таки была кодом из точек и тире, для чтения которого необходим был квалифицированный оператор. Кроме того, сообщение морзянкой занимало на бумаге существенно больше места, чем традиционный текст, а печать была возможна только на узкой ленте. Поэтому следующим шагом в развитии телеграфии стал телетайп — печатная машинка, которая управлялась по телеграфу.
Одну из первых конструкций телетайпа предложил француз Эмиль Бодо. Он заметил, что чтение кода гораздо проще автоматизировать, если передача каждого символа занимает одно и тоже время, тогда как передача нуля азбукой Морзе (5 тире) занимает в 19 раз больше времени, чем буквы латинской буквы E. Чтобы преодолеть это, Бодо создал телеграфный код, названный впоследствии его именем.
Он придумал разделить условное время передачи символа на пять равных временных отрезков. В течение каждого этого отрезка передавалось одно из двух значений — есть ток или нет. По сути, его алфавит состоял из точек и пробелов между ними. Поскольку на каждый символ отводилось пять знаков, а всего знаков два, то таким образом можно зашифровать 2 5 = 32 символа, что покрывает все буквы латинского алфавита и позволяет использовать знаки пробела, конца строки, кавычек и завершения сообщения.
На их клавиатуре было всего пять клавиш, по числу столбцов из таблицы символов. Например, если оператор хотел передать букву F, ему надо было нажать три центральных клавиши. При нажатии они залипали, автомат передавал сигнал, после чего их отщелкивали и переходили к следующему символу. Опытный пользователь на такой машинке мог набирать до трех символов в секунду, что неплохо и для современных пользователей на обычной клавиатуре.
Клавиатура телетайпа Бодо, ранний вариант
Rothen / Wikimedia Commons
Зачем спешить
Емко и коротко о масштабе влияния телеграфии на человечество говорить в XXI веке тяжело: мы не можем в полной мере его осознать, так как никогда не видели прежней жизни, в которой новость о смене правителя могла идти к окраинам многие месяцы. Поэтому, вместо заключения можно рассказать две истории, совершенно разные по тональности.
В первой истории нет ярких красок, и на первый взгляд она не имеет отношения к телеграфу. Но американские историки, изучая рынок мяса конца XIX века, обнаружили следующее. До изобретения холодильной машины единственным способом переправить тушу животного с фермы в соседний город было послать живую корову в вагоне-стойле, так что доступность мяса сильно зависела от места жительства.
Морозильная камера технически позволяла реализовывать разделанную тушу далеко от места производства, но, если ферма и магазин разделены тысячей километров, то они не смогут сообщить друг другу, например, о том, что спрос упал и склад забит, и новую партию отправлять не нужно. Приехавшую в этом случае говядину останется только выбросить или раздать бесплатно. Однако, развитая телеграфная сеть позволила торговцам из многих городов координировать свои действия, централизовать производство и сформировать такой рынок, который есть сейчас — когда в любом городе можно просто прийти в магазин и купить говядину, даже если вокруг нет ферм на многие сотни миль.
Вторая история совершенно не похожа на первую: в ней нет ничего об экономике. Сэмюэл Морзе очень любил свою жену Лукрецию, что в эпоху браков по расчету и викторианской морали, осуждавшей в мужчинах эмоциональность, встречалось не очень часто. В начале 1825 года карьера художника пошла вверх — он уехал в Вашингтон, чтобы написать портрет Жильбера Лафайета, героя Войны за независимость. 10 февраля Морзе пишет жене о том, как скучает по ней — не зная, что Лукреция умерла за три дня до этого. На следующий день, 11 февраля, он получает сообщение о ее смерти и мчится домой, но все равно опаздывает на похороны. Сын Морзе неоднократно вспоминал, что для отца был важен именно этот аспект его изобретения — эмоциональная связь близких людей, а не только канал, по которому шлют деловые новости. Если бы свой телеграф Морзе изобрел раньше, он, возможно, успел бы попрощаться.