Очень давно я вынашивал идею написать серию научпоп статей. За свои почти 20 лет работы в радиосвязи я наслушался немало мифов и легенд из истории радио. К сожалению, не всегда авторам хватает квалификации понять, что именно произошло в тот или иной момент. И тогда реальное событие становится настоящим мифом. В этой серии публикаций разберу самые известные и попробую максимально простыми словами объяснить суть произошедшего.

Начать хочется с одного из самых известных мифов. Правда ли, что голливудская актриса Хейди Ламарр изобрела Wi-Fi?

Ответ на этот вопрос не так прост, как может показаться. Для ответа на него очень важно осветить часть биографии актрисы, подробно разобрать суть ее изобретения и пройтись по технологии Wi-Fi. Потому, погрузимся в историю. В этом нам поможет книга Ричарда Роудса «Hedy’s Folly». Впрочем, иногда мы будем отклоняться от версий, изложенных там. Ибо найти столь же детализированной биографии Ламарр сложно, но отдельные моменты вызывают сомнения.

Красотка Хейди

Даже удивительно, что про Ламарр еще не сняли голливудский блокбастер. Ведь ее жизнь была наполнена ярчайшими событиями, а ее биография может встать на полку с биографиями Томас Эдварда Лоуренса (Лоуренс Аравийский) и Маты Хари.

Наша героиня родилась в 1914 году в Вене. При рождении ее звали Хедвиг Ева Мария Кислер. Ее отцом был управляющий банком, а мать пианисткой, оба евреи. В детстве Хейди посещала театральный кружок, и сама прекрасно играла на фортепиано.
Отметим факт, что Хейди с самого детства знала про фортепиано и его устройство. Это очень важный момент для нашей истории.

Хотя семья нашей героини была вполне обеспечена, Хейди в 16 лет уходит из дома, чтобы начать карьеру актрисы. Она успешно снимается в немецких и чехословацких фильмах. В 1933 году гремит «Экстаз» Густава Махаты. Там юная актриса появляется в сцене купания полностью обнаженной. По нынешним временам ничего особенного, но тогда это вызвало настоящий скандал. Ламарр никогда не страдала от комплексов и смогла выжать из этого скандала максимум, привлекая к себе внимание.

Примерно в это же время она впервые выходит замуж.
И тут важно за кого. Ее мужем стал австриец Фриц Мандл, магнат и торговец оружием. На минуточку, он на 30 лет старше Ламарр. История их брака весьма мутная. Где-то пишут, что брак был заключен под давлением семьи (а семья была не в восторге от «Экстаза» и вообще образа жизни Хейди). Где-то это подается как классическая история любви миллионера и юной старлетки.

Важно другое. Мандл занимался разработками и производством радиоуправляемого оружия для Третьего Рейха. И да, он поддерживал нацистов.

Как жена такого человека, Хейди часто оказывалась в лабораториях компании Мандла, слушала его мысли на тему разработок и даже попадала на встречи с заказчиками.

Это еще один важнейший факт биографии Ламарр. Она с детства была очень сообразительной и любопытной. И ее интерес рос на очень плодородной почве, близко-близко к новейшим технологиям. Пусть вас не смущает определение «голливудская актриса» со всеми прилагающимися штампами. Хейди всегда была чем-то большим.

С браком не задалось, муж оказался патологическим ревнивцем и тираном (нашел кого в жены взять, ага). В итоге, к концу брака Хейди оказалась фактически заперта в золотой клетке.
И весьма эффектно оттуда вырвалась. Она посыпала снотворное горничной, надела ее одежду и сбежала из дома на велосипеде.
Ламарр покидает страну (в которой, к тому времени, все сильнее антисемитские настроения) и ненадолго перебирается в Лондон. Там она, еще не растерявшая былой славы, знакомится с главой студии Metro Golden Mayer Лоуренсом Майером. Тот предлагает ей контракт в Голливуде. По деньгам немного, но для начала сойдет. Они плывут в Новый Свет одним кораблем и все плавание Ламарр крутится вокруг Майера. К концу плавания ей удается выторговать себе жалованье вчетверо больше изначального.

Чтобы вы понимали – фамилия ее псевдонима – Ламарр – это в честь бывшей пассии Майера Барбары Ла Марр. На момент встречи с голливудским магнатом Барбара больше десяти лет как мертва, перебор с наркотиками. Так что она Хейди не соперница, а шаг с выбором псевдонима… Ну да, наша героиня была очень и очень пробивной особой, не считавшейся с моралью или средствами (в книге все описывается куда невинней, но именно поэтому как-то не верится).

Хейди снимается во вполне успешных для того времени фильмах. Хотя их названия вам вряд ли что-то скажут. В вечной классике принять участия ей не довелось.

Она активно меняет мужей (за всю жизнь у нее было шесть браков) и еще активнее партнеров. Опустим эту сторону ее жизни, а сразу перескочим к важному для нас знакомству.
Примерно в 1940 году Хейди знакомится с Джорджем Антхилом (иногда пишут Антейлом, George Antheil). Это композитор, новатор и изобретатель. Ламарр сразу проникается к нему симпатией и даже зовет к себе в гости поглубже пообщаться про его идеи.

Итогом этого союза станет патент № US2292387 под названием «Secret Communication System».

На этом месте большинство статей, которые я изучал, спотыкаются и не могут точно объяснить сути изобретения. Слишком поспешно переходят к ППРЧ. Но для нас очень важно понять, что именно предложили Ламарр и Антхилл. Ибо ответ на этот вопрос объяснит, почему настоящая революция в радиосвязи не состоялась тогда же, в 1942 году.

Неоконченная пьеса для управляемой торпеды

Итак, для начала поймем какую именно задачу пыталась решить Ламарр. Задача это была сугубо военная.

Ламарр, бывшая жена оружейного барона и еврейка по национальности, очень остро реагировала на войну. В 1940 году немцам удалось потопить судно «City of Benares», которое эвакуировало в Канаду из Великобритании около тысячи детей, в основном сирот. 77 детей погибло. Эта катастрофа произвела огромное впечатление на общество и на Хейди. Но наша героиня подошла к переживаниям с инженерной точки зрения. Если подлодка может потопить корабль обычными торпедами (а «City of Benares» был потоплен простейшими болванками G7a), то будет правильно чтобы большой неповоротливый корабль тоже мог потопить слишком активную подлодку. И чем-то надежнее, чем неуправляема торпеда.

В те годы уже использовали управляемые торпеды, движение которых корректировалось по радио. Но уровень этого управления был еще крайне невысок. Был радиоканал, с которого положение торпеды корректировали. Если очень упрощенно, снаряду приходила команда «Руль левее» и «Руль правее». Таким образом торпеда летела не абы куда, а точно попадала в корабль (или подлодку) противника.

Что мог сделать противник в такой ситуации? Самое очевидное – заглушить радиоканал управления и попытаться уйти от удара. Оглушенная торпеда шла по последней полученной траектории и могла промахнуться (если у нее на борту не было других средств принятия решений, например акустики).
Были еще более изощренные техники. Например, записать последнюю команду торпеды и начать спамить ей в эфир. Что-то типа атаки повторения. В этом случае, торпеда получает огромное число сообщений «Руль левее» и в итоге может вообще развернуться.

Если противник может глушить радиоканал и перехватывать его сообщения, очевидно, что радиоканал нужно защитить. Но как?

На ответ ее подтолкнул Антхилл. Как мы уже знаем, это был не просто человек искусства, а вполне себе изобретатель. Он в 1924 году он получил патент на пианино, которое записывало игру музыканта на перфоленте. К сожалению, мне не удалось узнать, в чем именно была революция, ведь пианолы (пианино, воспроизводившие звук по информации с перфоленты) были известны еще с конца 19го века.
Антхилл пошел дальше и создал «механический балет». Это была система из 16 пианол, которые синхронно исполняли музыку, ориентируясь на перфоленты.

Вот тут-то Ламарр и осенило. Если пианино могут играть в такт, при том, что они никак не связаны физически, значит это можно использовать в других областях. Например, нарезать полосу спектра на 88 частей и скакать между этими частями по псевдослучайному закону. Приемник и передатчик этот закон знают, противник – нет.
Даже если противнику удастся заглушить часть спектра или перехватить одно из сообщений, толку от этого будет мало, потому что приемник и передатчик просто синхронизируются на другой частоте чуть позже.

Число каналов – 88, это число клавиш на фортепиано и разрешение перфоленты, для работы пианолы. Именно перфоленту Ламарр хотела поместить в приёмник, и передатчик и именно на ней будет записан тот самый псевдослучайный закон перестройки частоты.

Разумеется, к этой технологии куча вопросов. Как обеспечить синхронизацию приемника и передатчика? ОК, мы обеспечим одновременный старт обеих перфолент, а где гарантия, что со временем не набежит ошибка? Ламарр предлагала использовать особые приводы, по типу тех, что используются в хронометрах. Если уж швейцарские часы за год накапливают ошибку в несколько секунд, то за время полета торпеды рассинхрон просто не успеет набежать.
Кроме того, была идея использовать специальные синхросигналы.

Как видите, идея была революционной, но сыроватой. Именно это использование перфолент и смутило военных. Судя по их реакции, Ламарр неудачно продала им идею. Генералам показалось, что Хейди хочет засунуть в торпеду пианино.

В общем, на какое-то время об изобретении забыли.

ППРЧ

Однако сама идея – частота меняется по псевдослучайному закону, его знают приемник и передатчик, но не противник – недолго пролежала под сукном. В 50-е годы патентом заинтересовались в компании Sylvania. Они использовали псведослучайную перестройку рабочей частоты (ту самую ППРЧ) для разработки связи с подлодками. Спустя пятнадцать лет, флот-таки оценил новшество Ламарр. Конечно, никаких перфолент уже не было, решение построили на транзисторах и вот в таком виде всем понравилось.
Дальше ППРЧ начинает эпохальное шествие по планете. Надо понимать, что довольно быстро технология перешла из разряда защиты информации от противника в разряд обычного инструмента помехозащиты. Ибо во времена Второй Мировой создать широкополосную помеху или слушать широкий спектр было проблематично. Но время не стоит на месте. И технологии тоже.
Однако, ППРЧ прекрасно работала для шумоподавления. Если на какой-то из частот звенела помеха, то приемник и передатчик теряли лишь небольшой кусок информации, который потом могли восстановить алгоритмами кодирования или банальным перезапросом.

В общем, дело пошло.

ППРЧ стала просто прорывной технологией и остается ей до сих пор. На ее основе работают, к примеру, GPS или Bluetooth.
Я думаю, вы уже близки к ответу на вопрос из заголовка статьи. Очевидно, Ламарр изобрела технологию, на которой базируется весь Wi-Fi и именно поэтому ее опосредованно называют изобретательницей этой технологии?

Что ж, давайте проверим эту теорию. Поглядим в спецификации самых популярных ныне четвертого, пятого и шестого поколений Wi-Fi. Мы ищем там Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS), ППРЧ на английском.

Вы удивитесь. Но эта технология не используется ни в Wi-Fi(n), ни в Wi-Fi(ac), ни в Wi-Fi(ax). В чем же дело?

Древний стандарт

Дело в том, что мы полезли в слишком свежие спецификации. Действительно, актуальные поколения FHSS не используют. Точнее УЖЕ не используют. Нынешний Wi-Fi – это такой сплав всевозможных технологий и математики, что местами напоминает черную магию. А вот когда стандарт только вышел, там все было куда проще.
Первая версия технологии называлась IEEE 802.11, вышла в 1997 году и опиралась всего на две технологии: прямое расширение спектра (DSSS) и уже знакомую нам ППРЧ (FHSS).
По нынешним временам, эта технология имела весьма скромные 2 мбит/c максимальной скорости, но именно она (наряду с сотовой связью) стала катализатором беспроводной революции.

Возвращаясь к вопросу из заголовка.
Да, логика примерно такая – Ламарр изобрела ППРЧ, одну из двух опорных технологий первого Wi-Fi. Назвать ее изобретательницей всего стандарта будет слишком громко. На самом деле у Wi-Fi вообще нет изобретателя. Есть лишь люди, внесшие вклад в развитие технологии. Но этих людей столько, что выделить кого-то одного сложно. Потому имя Ламарр заслуженно находится в одном ряду с Джоном О’Салливаном или Марком Уэзереллом.

Чертовка изобретательница

Примечательно, что сама Ламарр не получила от своего изобретения ни цента. К тому времени, когда технологию стали активно использовать, срок патента уже истек. Впрочем, различные госорганы и корпорации не раз публично признавали вклад Ламарр в развитие технологий, а ее авторство никогда не ставилось под сомнение.
Сама Хейди особо не бедствовала, за съемки в Голливуде она получила суммарно 30 миллионов долларов. Хватило и ей и ее трем детям. Ближе к 2000м о Ламарр стали вспоминать все чаще. Она получила премию Pioneer Award от Electronic Frontier Foundation, ее приглашали на интервью, о ней писали газеты. Ламарр прожила долгую жизнь и тихо покинула этот мир в январе 2000 года. Покинула хоть и не миллиардером, но признанной актрисой и признанным изобретателем.

И еще. Если вы (как и я раньше) думали, что голливудскую старлетку использовали как ширму для некого секретного изобретателя, то, надеюсь, история выше вас переубедила. Бывают невероятно талантливые люди, талантливые в нескольких сферах сразу. Зачастую они не отвечают общепринятым нормам морали и на них мысленно вешают ярлыки. Ну разве может актриска-нимфоманка, снявшаяся в одной из первых обнаженок, быть умной? Может, еще как может…

UPD. В комментариях справедливо написали, что никакого FHSS в GPS не используют. И правда, там чистый DSSS. До этой минуты я был в полной уверенности, что FHSS используется на канале между спутником и наземной станцией. Моя вина, исправляюсь.