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16/08/2012 12h37 - Atualizado em 16/08/2012 12h37

Claude Shannon, um gênio amalucado

B. Piropo
por
Para o TechTudo

Como vimos na coluna passada, os primeiros computadores foram máquinas analógicas. Eram lentas e constituídas de dispositivos mecânicos de alta complexidade. Mas funcionavam. Uma destas pioneiras foi o “Analisador Diferencial”, concebido e montado no final dos anos vinte do século passado por Vannevar Bush, um cientista notável que, entre outras coisas, concebeu o “Memex”, o primeiro sistema de consulta de informações (baseado em microfilmes) a empregar o conceito de hipertexto, a base da moderna Internet.

O Analisador Diferencial, que levou Bush ser laureado com a medalha Louis Levy do Instituto Franklin, era uma máquina capaz de resolver equações diferenciais de segunda ordem com até dezoito variáveis independentes. Ela se distinguia das antecessoras por ser a primeira que utilizava componentes tanto mecânicos quanto elétricos. Dentre estes últimos, os que nos interessam particularmente eram os relés.

Figura 1: Claude Shannon e um de seus inventosFigura 1: Claude Shannon e um de seus inventos (Foto: Reprodução)

Claude Shannon foi um dos alunos de Bush. E um aluno muito especial. Sua biografia inclui uma citação de D. Slepian, um colega de trabalho no Bell Laboratories onde Shannon exerceu suas atividades de pesquisador de 1941 a 1972, que afirma “He really was quite a genius. He’s the only person I know whom I’d apply that word to.” (Ele era realmente um gênio notável. E dentre as pessoas que conheço é a única que eu classificaria com esta palavra). Em se tratando do Bell Labs, onde gênios não eram novidade, a afirmação ganha um peso e tanto.

Shannon era uma figura estranha. Recluso, interagia pouco com os colegas. Costumava se isolar no seu escritório, mas não era insociável: recebia os colegas com prazer e jamais se recusava a colaborar na resolução de seus problemas. Gostava de conceber e construir máquinas, algumas inúteis, que se divertia mostrando aos visitantes. Desenvolveu e publicou diversos programas para jogar xadrez e em 1980 montou um computador especialmente para este fim, a “Belle”, que ganhou o Campeonato Internacional de Xadrez para Computadores daquele ano. Inventou ainda um “disco voador” acionado a foguetes, uma máquina para resolver o Cubo de Rubik e, o que considerava seu invento mais importante, a “Ultimate Machine” mostrada na Figura 2 e que pode ser vista em funcionamento neste vídeo do You Tube (sim, esta é a única função da máquina, ela nada faz além do que é mostrado no vídeo). Além, é claro, do Theseus, um rato elétrico controlado por um circuito baseado em relés capaz de se orientar em um labirinto cuja configuração podia ser alterada e sempre encontrar seu alvo, um “Queijo Elétrico” que fazia soar uma campainha quando tocado pelas antenas do rato (mostrado, juntamente com Shannon e seu labirinto, na Figura 1)

Figura 2: A “Ultimate Machine” de ShannonFigura 2: A “Ultimate Machine” de Shannon (Foto:
Reprodução)

Mas a faceta mais estranha da personalidade de Shannon era seu hábito de transitar pelos corredores do Bell Labs em seu uniciclo, muitas vezes fazendo malabarismo com diversos objetos que lançava para o ar simultaneamente e aparava, para terror dos demais transeuntes que receavam um atropelamento. Consta que ele chegou a fabricar uma versão de dois assentos de sua máquina, mas jamais encontrou quem tivesse coragem suficiente para testá-la. E trabalhou intensamente – porém sem sucesso, o que não se sabe se foi bom ou ruim – no desenvolvimento de uma versão motorizada do “pogo-stick” (um brinquedo constituído de uma haste vertical telescópica com uma mola em seu interior, um apoio para os pés a meia altura e uma haste horizontal no topo, usado para se movimentar aos pulos) que, segundo ele, “livraria os colegas da aflição de vê-lo trafegar de uniciclo pelos corredores”.

Mas não se deixem enganar pelas aparências. Debaixo daquela capa de “cientista louco” havia um cientista genial que nada tinha (está bem, “pouco tinha”) de louco. Seus trabalhos sobre criptografia são considerados de suma importância e foram suas pesquisas conduzidas no Bell Labs que permitiram o uso de sistemas comutados usando relés para conexão telefônica, que até então eram feitas manualmente por telefonistas. Mas sua maior contribuição para a ciência das telecomunicações foi seu trabalho “A Mathematical Theory of Communication” publicado em 1948, considerado a maior contribuição do século para a teoria das telecomunicações. Nele, Shannon estabeleceu o conceito de “quantidade de comunicação” e demonstrou que a capacidade de transmissão de informações de um canal de comunicação, seja ele de que tipo for (desde os fios metálicos dos velhos telégrafos até as modernas fibras óticas) é limitada por fatores que nada têm a ver com a natureza do canal mas simplesmente com o logaritmo da relação sinal/ruído somada à unidade, multiplicado pela frequência da  transmissão, de acordo com a relação mostrada na Figura 3, denominada “Fórmula de Shannon” (onde Cmax é a taxa máxima de transmissão do canal em bits/s, B é a frequência da transmissão em Hertz, e S e N são, respectivamente, as potências do sinal e do ruído em Watts). Incidentalmente: foi Claude Shannon quem cunhou o termo “bit” para se referir à
menor quantidade de informação que pode ser transmitida.

Figura 3: A Fórmula de ShannonFigura 3: A Fórmula de Shannon (Foto: Reprodução)

Complicou? Então esqueça. Mas, se alguma vez você já acessou a Internet via linha telefônica comum através de uma conexão discada usando modem, saiba que é a Fórmula de Shannon que explica o infernal limite máximo de 54 Kb/s que tanto atanaza os internautas que não dispõem de uma conexão em alta taxa, ou “banda larga” (mas se, por outro lado, você é do ramo e se interessa pelos detalhes técnicos do trabalho de Shannon, pode baixa-lo em formato PDF deste atalho).

Mas voltemos ao assunto desta série, que para quem não se lembra, são os transistores. O que têm Vannevar Bush e Claude Shannon a ver com eles?

Bem, este será justamente o assunto da próxima coluna.

Até lá

B. Piropo

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