Claude Shannon – Biografia, História e Invenções

Claude Shannon é um famoso matemático, engenheiro eletrônico e geneticista americano, às vezes intitulado como o pai da teoria da informação.

Claude Elwood Shannon (1916-2001) foi um aluno notável, e depois de receber em 1936 dois bacharelados (um em engenharia elétrica e outro em matemática) na Universidade de Michigan, ele começou os estudos de pós-graduação no Massachusetts Institute of Technology (MIT), onde obteve um mestrado em engenharia elétrica e seu Ph.D. em matemática em 1940. Enquanto estava no MIT, ele trabalhou no analisador diferencial de Vannevar Bush (um computador mecânico analógico, projetado para resolver equações diferenciais por integração).

Ao estudar os complicados circuitos do analisador diferencial, Shannon viu que os conceitos de Boole poderiam ser usados lá com grande utilidade. Na edição de 1938 do Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, ele publicou um trabalho, extraído de sua tese de mestrado de 1937-A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. Este trabalho rendeu a Shannon o Prêmio Alfred Noble American Institute of American Engineers, em 1940. Algumas pessoas chamaram a tese de Shannon de possivelmente a mais importante, e também a mais famosa, tese de mestrado do século 8614>

Em seu trabalho, Shannon provou que a álgebra booleana e a aritmética binária poderiam ser usadas para simplificar o arranjo dos relés eletromecânicos então usados em comutadores de roteamento telefônico, depois virou o conceito de cabeça para baixo e também provou que deveria ser possível usar arranjos de relés para resolver problemas de álgebra booleana. Explorar esta propriedade dos interruptores elétricos para fazer lógica é o conceito básico que está subjacente a todos os computadores digitais eletrônicos. O trabalho de Shannon tornou-se a base do projeto prático de circuitos digitais quando se tornou amplamente conhecido entre a comunidade de engenharia elétrica durante e após a Segunda Guerra Mundial. O rigor teórico do trabalho de Shannon substituiu completamente os métodos ad hoc que tinham prevalecido anteriormente.

Em 1940, Shannon tornou-se um National Research Fellow no Institute for Advanced Study em Princeton, Nova Jersey. Em Princeton, Shannon teve a oportunidade de discutir suas idéias com cientistas e matemáticos influentes, como Hermann Weyl e John von Neumann. Shannon trabalhou livremente entre disciplinas, e começou a moldar as idéias que se tornariam teoria da informação.

Durante a Segunda Guerra Mundial Shannon trabalhou em sistemas de controle de fogo e criptografia no Bell Labs. Em 1943, ele entrou em contato com o famoso matemático e criptanalista britânico Alan Turing, que estava então em Washington para compartilhar com o serviço criptanalítico da Marinha dos EUA os métodos usados pelo Código do Governo Britânico e pela Cypher School para quebrar as cifras alemãs. Turing mostrou a Shannon seu trabalho seminal de 1936 On Computable Numbers, com uma Application to the Entscheidungsproblem, que definiu o que é hoje conhecido como a máquina Universal Turing, o que o impressionou, pois muitas de suas idéias eram complementares às suas.

Em 1948 Shannon publicou outro trabalho seminal-A Mathematical Theory of Communication. Neste artigo ele definiu o tema da teoria da informação e propôs um modelo esquemático linear de um sistema de comunicação, que era uma idéia nova. A comunicação foi então pensada como exigindo o envio de ondas eletromagnéticas por um fio. A ideia de que se podia transmitir imagens, palavras, sons, etc., enviando um fluxo de 1s e 0s por um fio. Ao introduzir a palavra bit pela primeira vez, Shannon mostrou que adicionar bits extras a um sinal permitia corrigir erros de transmissão. Ele foi a pessoa que viu que o dígito binário era o elemento fundamental em todas as comunicações. Essa foi realmente a sua descoberta, e dela surgiu toda a revolução das comunicações.

As ideias no trabalho de Shannon foram logo retomadas por engenheiros de comunicação e matemáticos de todo o mundo. Elas foram elaboradas, ampliadas e complementadas com novas idéias relacionadas. O assunto prosperou e cresceu até se tornar um capítulo bem redondo e emocionante nos anais da ciência.

O trabalho posterior de Shannon olhou para as ideias em inteligência artificial. Em 1950 ele publicou um artigo inovador sobre xadrez por computador, intitulado Programming a Computer for Playing Chess, que levou ao primeiro jogo completo jogado pelo computador Los Alamos MANIAC em 1956. No mesmo ano de 1950 ele criou o mouse eletrônico Theseus (veja a foto ao lado) que poderia resolver problemas de labirinto. Era um rato magnético controlado por um circuito de relé que lhe permitia mover-se em torno de um labirinto de 25 quadrados. A configuração do labirinto era flexível e podia ser modificada à vontade. O mouse foi projetado para procurar nos corredores até encontrar o alvo. Tendo viajado através do labirinto, o mouse seria então colocado em qualquer lugar que já tivesse sido antes e, devido à sua experiência anterior, poderia ir diretamente ao alvo. Se colocado em território desconhecido, era programado para procurar até chegar a um local conhecido e depois prosseguia para o alvo, adicionando o novo conhecimento à sua memória, aprendendo assim. O rato de Shannon parece ter sido o primeiro dispositivo de aprendizagem da sua espécie.

Shannon também aplicou o seu génio inventivo a outras áreas, por exemplo, inventando uma versão de dois lugares do seu amado monociclo, e é provavelmente verdade que ninguém estava ansioso por partilhá-lo com ele. Uma invenção posterior, o monociclo com um centro fora do centro, traria as pessoas para fora dos corredores para observá-lo enquanto ele o montava, balançando para cima e para baixo como um pato.