Teoria da Informação. A pré-história do Unix parte sete

Teoria da informação

Somos o resultado das decisões que tomamos sob nossa vontade ou existe uma força superior que guia nossos passos? A bibliografia sobre Claude Shannon consultada para esta série de artigos pareceria dar argumentos aos partidários do Destino. Shannon era uma pessoa interessada em muitas coisas; malabarismo, jazz, aviação, palavras cruzadas ou construção de máquinas de jogos. Parte de sua vida profissional foi dedicada à pesquisa de matemática aplicada à pesquisa genética ou à indústria de armamentos. No entanto, repetidas vezes as circunstâncias o levaram a construir a base de seu trabalho principal: A Teoria da Informação

Um pequeno aviso na parede da Universidade de Minnesota o levou a trabalhar com o analisador diferencial do MIT. Lá ele relacionou a Álgebra Booleana à construção de circuitos. Enquanto fazia estágio na Bell Laboratories, ele teve acesso a um artigo que lhe deu a ideia de que uma única teoria poderia explicar a transmissão de informações independente do meio. Incorporado de forma permanente ao Bell, onde entrava basicamente para evitar ser convocado, interessou-se pela criptografia e descobriu a redundância da linguagem e a necessidade de não ter que transmitir frases completas para que a mensagem fizesse sentido.

Teoria da Informação

Shannon fazia parte de uma equipe que trabalhava em uma mudança de paradigma nas telecomunicações, a chamada tecnologia PCM ou Pulse Code Modulation. Em vez de transmitir a voz por ondas elétricas, como acontecia desde que Alexander Graham Bell inventou o telefone, o objetivo era transmitir informações sobre o comportamento das ondas elétricas. para que o receptor seja capaz de reconstruí-los. Aqui devemos levar em consideração dois pontos importantes.

  • A informação sobre o comportamento das ondas não é transmitida durante toda a conversa, mas uma amostra é feita a cada certo tempo, e o receptor preenche os espaços. Lembre-se das observações de Shannon sobre redundância e não ter que enviar a mensagem completa.
  • As informações sobre as ondas podem ser transmitidas codificando-as com zeros e uns. Aqui, eles aplicam as idéias de Shannon sobre o uso da álgebra booleana para a transmissão de informações por meio de um circuito.

No entanto, esse método não se aplica apenas à voz. A mesma tecnologia pode ser aplicada à transmissão remota de qualquer conteúdo que possa ser convertido em zeros e uns; imagens fixas e em movimento, textos, gráficos, música, etc.

Garantindo a fidelidade da mensagem

Provavelmente em todos os países existe uma variante do jogo que na minha infância chamamos de "telefone quebrado". Uma pessoa sussurra uma mensagem para o parceiro ao lado, que por sua vez faz o mesmo com o próximo da fila. Assim, até o último você deve repetir a mensagem em voz alta. Quase nunca corresponde ao que o primeiro disse.

O desafio da Bell Labs é evitar que isso aconteça nas comunicações. E é aí que entra a Teoria da Informação.

Shannon propôs um modelo geral de comunicação em que o emissor emite por meio de um transmissor um sinal que, viajando por um canal, chega ao receptor. Este se encarrega de decodificar a mensagem previamente codificada pelo transmissor e entregá-la ao destinatário. Em cada canal existe o que se chama de “ruídos”, que são distorções que afetam a recepção da mensagem.

Sua proposta inclui as seguintes afirmações:

  • Todas as comunicações, independentemente do formato, podem ser pensadas em termos de informação.
  • Todas as informações podem ser medidas em bits. Um bit (abreviação de dígito binário) indica a escolha entre duas alternativas possíveis, o ponto ou traço do telégrafo, cara ou coroa ao jogar uma moeda, ou pulsos ligados ou desligados na tecnologia PCM
  • As informações mais complexas podem ser transmitidas por meio de uma sequência de bits em um formato predefinido. Por exemplo, a representação de base 2 de um código numérico atribuído a uma letra.

Em seu trabalho com criptografia, Shannon mostrou que o tamanho da mensagem pode ser reduzido com a eliminação da redundância. Aqui ele propôs seguir o caminho oposto; combater o ruído adicionando bits extras para que o receptor possa corrigir erros que ocorreram durante a transmissão.

Embora em muitos casos a formulação teórica levasse décadas para se tornar aplicações práticas, os engenheiros já tinham uma forma de medir a capacidade de diferentes canais de transmitir informações. Estava tudo pronto para novos materiais em substituição ao tradicional cabo de cobre, aumentando exponencialmente o número de mensagens em circulação. E, claro, você precisaria de uma maneira de lidar com toda essa quantidade de informações. Veremos isso nos próximos artigos.

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  1.   Simby dito

    Por favor, fontes! a sexta parte tinha um pedaço que me fez pensar que era uma tradução, embora eu não tenha certeza. De onde vem tudo isso?

    1.    Diego German Gonzalez dito

      Prometo até sexta-feira que uma lista detalhada das fontes e o que recebi de cada uma virá. O que provavelmente parece plágio para você é a primeira frase. Eu o roubei de Isaac Asimov de um livro que compila suas respostas sobre questões científicas.