Como Claude Shannon ajudou a chutar

Entre os grandes engenheiros do século 20, quem mais contribuiu para nossas tecnologias do século 21? Eu digo: Claude Shannon.

Shannon é mais conhecido por estabelecer o campo da teoria da informação. Em um artigo de 1948, um dos maiores da história da engenharia, ele apresentou uma maneira de medir o conteúdo de informação de um sinal e calcular a taxa máxima na qual a informação poderia ser transmitida de forma confiável por qualquer tipo de canal de comunicação. O artigo, intitulado "A Mathematical Theory of Communication", descreve a base para todas as comunicações modernas, incluindo a Internet sem fio em seu smartphone e até mesmo um sinal de voz analógico em um telefone fixo de par trançado. Em 1966, o IEEE concedeu a ele seu maior prêmio, a Medalha de Honra, por esse trabalho.

Se a teoria da informação fosse a única conquista de Shannon, teria sido suficiente para garantir seu lugar no panteão. Mas ele fez muito mais.

Uma década antes, enquanto trabalhava em sua tese de mestrado no MIT, ele inventou a porta lógica. Na época, relés eletromagnéticos – pequenos dispositivos que usam magnetismo para abrir e fechar interruptores elétricos – eram usados ​​para construir circuitos que roteavam chamadas telefônicas ou controlavam máquinas complexas. No entanto, não havia uma teoria consistente sobre como projetar ou analisar tais circuitos. A maneira como as pessoas pensavam sobre eles era em termos de bobinas de relé sendo energizadas ou não. Shannon mostrou que a álgebra booleana poderia ser usada para afastar-se dos próprios relés, para uma compreensão mais abstrata da função de um circuito. Ele usou essa álgebra da lógica para analisar e, em seguida, sintetizar circuitos de comutação e provar que o circuito geral funcionava como desejado. Em sua tese, ele inventou as portas lógicas AND, OR e NOT. As portas lógicas são os blocos de construção de todos os circuitos digitais, sobre os quais se baseia todo o edifício da ciência da computação.

Em 1950, Shannon publicou um artigo na Scientific American e também um trabalho de pesquisa descrevendo como programar um computador para jogar xadrez. Ele entrou em detalhes sobre como projetar um programa para um computador real. Ele discutiu como as estruturas de dados seriam representadas na memória, estimou quantos bits de memória seriam necessários para o programa e dividiu o programa em coisas que chamou de subprogramas. Hoje chamaríamos essas funções ou procedimentos. Alguns de seus subprogramas eram para gerar movimentos possíveis; alguns deveriam dar avaliações heurísticas de quão boa era uma posição.

Enquanto trabalhava em sua tese de mestrado no MIT, Shannon inventou a porta lógica.

Shannon fez tudo isso numa época em que havia menos de 10 computadores no mundo. E todos eles estavam sendo usados ​​para cálculos numéricos. Ele começou seu trabalho de pesquisa especulando sobre todos os tipos de coisas que os computadores podem ser programados para fazer além dos cálculos numéricos, incluindo projetar relés e circuitos de comutação, projetar filtros eletrônicos para comunicações, traduzir entre idiomas humanos e fazer deduções lógicas. Os computadores fazem todas essas coisas hoje. Ele deu quatro razões pelas quais havia escolhido trabalhar primeiro com xadrez, e uma importante delas era que as pessoas acreditavam que jogar xadrez exigia "pensamento". Portanto, ele raciocinou, seria um grande caso de teste para saber se os computadores poderiam ser feitos para pensar.

Shannon sugeriu que seria possível melhorar seu programa analisando os jogos que já havia jogado e ajustando os termos e coeficientes em suas avaliações heurísticas dos pontos fortes das posições do conselho que encontrou. Não havia computadores prontamente disponíveis para Shannon na época, então ele não pôde testar sua ideia. Mas apenas cinco anos depois, em 1955, Arthur Samuel, um engenheiro da IBM que tinha acesso a computadores enquanto eles eram testados antes de serem entregues aos clientes, estava executando um programa de jogo de damas que usava o método exato de Shannon para melhorar seu jogo. E em 1959 Samuel publicou um artigo sobre isso com "aprendizado de máquina" no título - a primeira vez que essa frase apareceu impressa.