Ниже вы прочитаете некоторые размышления из области абсолютизма и оторванности от реальности. В тексте будут представлены философско-числовые измышления о «полной» и бесполезной библиотеки всего и вся. Точнее образов всего и вся. Если не испугались, то прошу в статью. Как показали вычисления, Землю придется разобрать. И не одну.

Это статья является повтором моего поста на Хабре.

Данные мысли была навеяны постом Программы как произведения искусства‽, где рассказывалось о книге, в которой была цитата: «любая цивилизация рано или поздно придумает и теорему Пифагора, и атомный реактор. А вот нарисует ли она те же картины, напишет ли ту же музыку и снимет ли те же фильмы? Наверняка нет». А если это не так?

Вот, что подумалось. Все теоремы, исследования, картины, фотографии, книги можно рассматривать как подмножества из некоторого глобального множества, которое можно аппроксимироваться ввиду ограниченности чувств и деятельности мозга человека некоторым ограниченным и конечным множеством (знаю, что многие с этим не согласятся и могут быть правы). Ввиду нынешних технологий в качестве такого множества можно выразить картинкой вашего монитора, ведь на нем вы можете увидеть теорему Пифагора, схему атомного реактора, картины, фильмы и др. Вот и возникла идея гипотетической библиотеки, которая будет содержать «всю» информацию, что человечество сможет познать. И это мы сделаем путем создания библиотеки всех (!) рисунков заданного размера.

Если мы создадим массив всех таких рисунков, то в данной библиотеке рисунков будут:

  • Всевозможные фотографии, которые, когда либо были сделаны или будут сделаны, либо всевозможные фрагменты всех панорам.
  • Все фотографии, с Вашим лицом, даже те, что уничтожили, чтобы никто их не увидел. Да и там будут фотографии Вас во всех положениях во всевозможных нарядах, какие только можно представить.
  • Все книги всех авторов, с любыми написаниями всевозможных шрифтов. Причем на страницах будет указано, где в библиотеке и как искать страницы с продолжениями.
  • Будет расписано в мельчайших подробностях, кто убил Кеннеди и куда улетел Элвис. Правда, там будут истории, как Элвиса похитили вишенки у Васи в огороде с лопатами-бумерангами наперевес.
  • Все картины, которые были нарисованы и которые будут нарисованы когда-либо.
  • Кадры всех фильмов, что снимали и снимут когда-нибудь. Причем там будут реалистические кадры «Терминатора», где главную роль играет Джим Керри.
  • Вся Ваша биография.
  • Точные данные о смерти каждого когда-либо живущего человека в мире.
  • Описание всех научных открытий ученых.
  • Все баяны, анекдоты, шутки.
  • Описание этого поста и вообще всех постов на Хабре.
  • Фотографии Милы Кунис в любых фантазиях.
  • Описания всех треков, мелодий и композиций с подробной схемой, как воспроизвести эти песни.
  • Множество иной кладези полезной информации, про которую мы даже не догадываемся и возможно никогда не догадаемся.
  • Все возможные образы всех наших мыслей, которые можно отобразить на мониторах и так далее.

Приступим к расчетам.

Будем параллельно вести расчеты для двух случаев. Представим себе картинку размера WHUXGA $7680\times4800$ px глубиной $24$ бита. BMP рисунок такого размера будет весить где-то $105$ Мб:

\[P_1 = 2^{log_2 105}\cdot 2^{23} = 2^{29.714} \text { bits}\]

Для экономии еще рассмотрим более стандартный вариант: $1366\times768$ px глубиной $24$ бит. JPG файл такого размера с качеством 80% будет весить где-то $1.32$ Мб:

\[P_2 = 2^{log_2 1.32}\cdot 2^{23} = 2^{23.401} \text { bits}\]

Теперь посчитаем, сколько возможно рисунков каждого типа. Каждый пиксель кодируется $24$ битами, всего пикселей $7680\times4800$, а, значит, рисунок содержит (метаданные здесь не нужно рассматривать):

\[N_1 = 24\cdot7680\cdot4800=884 736 000 \text { bits}\]

Для второго варианта:

\[N_2 = 24\cdot1366\cdot768=25 178 112 \text { bits}\]

Тогда рисунков каждого типа возможно:

\[M_1 = 2^{884736000}\] \[M_2 = 2^{25178112}\]

Значит, для хранения рисунок первого типа потребуется:

\[I_1 = \frac{2^{884736000}\cdot2^{29.714}}{2^{43}} = 2^{884735986.71} = 10^{266332067.40} \text { Tb}\]

Для второго потребуется:

\[I_2 = \frac{2^{25178112}\cdot2^{23.401}}{2^{43}} = 2^{25178092.40} = 10^{7579361.04} \text { Tb}\]

То есть для второго случая у нас будет число, для записи которого требуется $7 579 361$ знаков, а для первого $266 332 067$!

Далее расчеты будут чуть более вольными. Возьмем какой-нибудь трехтерабайтный винт (RAID массивы рассматривать не будем, шлейфы и так далее рассматривать тоже не будем). У того, что я смотрел был, вес 0,63 кг или $10^{-0.201}$ кг. Предположим, что мы можем для изготовления винчестера использовать любой материал на земле: вода, металлы, камни — всё идет в дело. Тогда при массе Земли $m=5,9736\cdot10^{24}$ кг мы можем изготовить винчестеры в количестве:

\[H=\frac{5.9736\cdot10^{24}}{10^{-0.201}}=9.489\cdot10^{24}\]

Вы даже не представляете, сколько это много, но, сколько мало для нашего случая.

Сколько же нам придется разобрать Земель, чтобы построить базу (это без учета всей инфраструктуры, периферий и так далее)? Для первого случая:

\[NumberOfLand_1=\frac{10^{266332067.40}}{9.489\cdot10^{24}}\approx 1,05\cdot10^{266 332 042}\] \[NumberOfLand_2=\frac{10^{7579361.04}}{9.489\cdot10^{24}}\approx 1,05\cdot10^{7 579 336}\]

И, есть подозрение, что не хватит и всей Вселенной для такой вот библиотеки.

Разумеется, эта библиотека является лишь гипотетической, и она даже в теории абсолютно бесполезна, так как при наличии всей той информации, что перечислена выше, у этой библиотеки нет никаких механизмов поиска нужной информации и на каждую полезную информацию там будет уйма вариантов с дезинформацией.

Прошу обратить внимание на то, что:

  • Данная библиотека не содержит всей информации, что есть в мире.
  • Да, понятие фрагментов, по сути, сводится в пределе к библиотеке из одного пикселя, из которого можно построить любое другое изображение. В моем же случае просто «пиксели» большего размера. По сути, для «полной библиотеки» нужно рассматривать изображения всех размеров, но для отображения того, что можно изобразить так, чтобы наш мозг понял — этих размеров, что приведены в расчетах, хватит.
  • Да, существуют рисунки большей глубины, чем 24 бита. Но опять-таки для восприятия информации нашим мозгом этой глубины нам хватит.
  • Да, «Война и мир» не поместится на один лист, но в библиотеке будут такие файлы, на которых будет написано на какой файл и как нужно попасть, чтобы прочитать продолжение.
  • Да для того, чтобы это была библиотекой информации, требуется наличие считывающего устройства и устройства вывода.
  • Да, существуют иные формы, кроме изображений, в которых формируются произведения искусств: музыка, запахи и др. Но их можно описать в виде символов или закодировать.
  • Да, практической значимости эта статья не несет.

Вот такая библиотека всех знаний получилась.

Update 2018-07-01. Как потом оказалось, что я переизобрёл Вавилонскую библиотеку.