Claude Shannon

ChildhoodEdit

A família Shannon viveu em Gaylord, Michigan, e Claude nasceu em um hospital na vizinha Petoskey. Seu pai, Claude Sr. (1862-1934) foi um homem de negócios e por algum tempo, juiz de sucessões em Gaylord. Sua mãe, Mabel Wolf Shannon (1890-1945), era professora de línguas, que também serviu como diretora da Gaylord High School. Claude Sr. era descendente de colonos de Nova Jersey, enquanto Mabel era filha de imigrantes alemães.

A maior parte dos primeiros 16 anos de vida de Shannon foram passados em Gaylord, onde frequentou a escola pública, formando-se na Gaylord High School em 1932. Shannon mostrou uma inclinação para coisas mecânicas e elétricas. As suas melhores disciplinas eram ciência e matemática. Em casa ele construiu dispositivos como modelos de aviões, um barco modelo controlado por rádio e um sistema telegráfico de arame farpado para a casa de um amigo a 800 metros de distância. Enquanto crescia, ele também trabalhava como mensageiro para a empresa Western Union.

O herói de infância de Shannon foi Thomas Edison, que mais tarde ele aprendeu que era um primo distante. Tanto Shannon como Edison eram descendentes de John Ogden (1609-1682), um líder colonial e antepassado de muitas pessoas distintas.

Circuitos lógicosEdit

Em 1932, Shannon entrou na Universidade de Michigan, onde foi apresentado ao trabalho de George Boole. Formou-se em 1936 com dois bacharelados: um em engenharia elétrica e outro em matemática.

Em 1936, Shannon começou seus estudos de pós-graduação em engenharia elétrica no MIT, onde trabalhou no analisador diferencial de Vannevar Bush, um computador analógico primitivo. Enquanto estudava os complicados circuitos ad hoc deste analisador, Shannon projetou circuitos de comutação com base nos conceitos de Boole. Em 1937, ele escreveu sua tese de mestrado, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits (Uma Análise Simbólica de Circuitos de Comutação e Relé). Um artigo desta tese foi publicado em 1938. Neste trabalho, Shannon provou que seus circuitos de comutação podiam ser usados para simplificar a disposição dos relés eletromecânicos que eram usados então em comutadores de roteamento de chamadas telefônicas. Em seguida, ele ampliou este conceito, provando que estes circuitos poderiam resolver todos os problemas que a álgebra booleana poderia resolver. No último capítulo, ele apresentou diagramas de vários circuitos, incluindo um adder de 4 bits completo.

Usar esta propriedade das chaves elétricas para implementar a lógica é o conceito fundamental que subjaz a todos os computadores digitais eletrônicos. O trabalho de Shannon tornou-se a base do projeto de circuitos digitais, como ficou amplamente conhecido na comunidade de engenharia elétrica durante e após a Segunda Guerra Mundial. O rigor teórico do trabalho de Shannon substituiu os métodos ad hoc que tinham prevalecido anteriormente. Howard Gardner chamou a tese de Shannon de “possivelmente a mais importante, e também a mais notável, tese de mestrado do século”

Shannon recebeu seu PhD do MIT em 1940. Vannevar Bush tinha sugerido que Shannon deveria trabalhar em sua dissertação no Laboratório Cold Spring Harbor, a fim de desenvolver uma formulação matemática para a genética Mendeliana. Esta pesquisa resultou na tese de doutorado de Shannon, chamada An Algebra for Theoretical Genetics.

Em 1940, Shannon tornou-se Pesquisador Nacional no Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey. Em Princeton, Shannon teve a oportunidade de discutir suas idéias com cientistas e matemáticos influentes, como Hermann Weyl e John von Neumann, e também teve encontros ocasionais com Albert Einstein e Kurt Gödel. Shannon trabalhou livremente entre disciplinas, e esta habilidade pode ter contribuído para seu desenvolvimento posterior da teoria da informação matemática.

Wartime researchEdit

Shannon então juntou-se a Bell Labs para trabalhar em sistemas de controle de fogo e criptografia durante a Segunda Guerra Mundial, sob um contrato com a seção D-2 (seção de Sistemas de Controle) do National Defense Research Committee (NDRC).

Shannon é creditado com a invenção de gráficos de fluxo de sinal, em 1942. Ele descobriu a fórmula de ganho topológico enquanto investigava a operação funcional de um computador analógico.

Por dois meses no início de 1943, Shannon entrou em contato com o principal matemático britânico Alan Turing. Turing tinha sido colocado em Washington para compartilhar com o serviço criptanalítico da Marinha dos EUA os métodos usados pelo Código do Governo Britânico e pela Escola Cypher em Bletchley Park para quebrar as cifras usadas pelos submarinos Kriegsmarine no Oceano Atlântico Norte. Ele também estava interessado na incitação à fala e para isso passou um tempo no Bell Labs. Shannon e Turing encontraram-se na hora do chá no refeitório. Turing mostrou a Shannon seu trabalho de 1936 que definiu o que agora é conhecido como a “Máquina Universal Turing”. Isso impressionou Shannon, pois muitas de suas idéias complementaram as suas.

Em 1945, quando a guerra estava chegando ao fim, a NDRC estava emitindo um resumo dos relatórios técnicos como um último passo antes de seu eventual encerramento. Dentro do volume sobre controle de incêndio, um ensaio especial intitulado Data Smoothing and Prediction in Fire-Control Systems, co-autoria de Shannon, Ralph Beebe Blackman e Hendrik Wade Bode, tratou formalmente o problema de suavizar os dados em controle de incêndio por analogia com “o problema de separar um sinal do ruído interferente nos sistemas de comunicação”. Em outras palavras, ele modelou o problema em termos de processamento de dados e sinais e assim anunciou a chegada da Era da Informação.

O trabalho de Shannon sobre criptografia foi ainda mais relacionado com suas publicações posteriores sobre teoria da comunicação. No final da guerra, ele preparou um memorando confidencial para Bell Telephone Labs intitulado “A Mathematical Theory of Cryptography” (Uma Teoria Matemática da Criptografia), datado de setembro de 1945. Uma versão desclassificada deste artigo foi publicada em 1949 como “Teoria da Comunicação de Sistemas de Sigilo” na revista técnica Bell System. Este artigo incorporou muitos dos conceitos e formulações matemáticas que também apareceram na sua “Teoria Matemática da Comunicação”. Shannon disse que seus insights em tempo de guerra sobre teoria da comunicação e criptografia se desenvolveram simultaneamente e que “eles estavam tão próximos uns dos outros que você não conseguia separá-los”. Em uma nota de rodapé perto do início do relatório classificado, Shannon anunciou sua intenção de “desenvolver esses resultados … em um memorando sobre a transmissão de informações”

Apesar de estar no Bell Labs, Shannon provou que o bloco criptográfico de uma vez é inquebrável em sua pesquisa classificada que foi publicada posteriormente em outubro de 1949. Ele também provou que qualquer sistema inquebrável deve ter essencialmente as mesmas características que o bloco único: a chave deve ser verdadeiramente aleatória, tão grande quanto o texto em quadrícula, nunca reutilizada no todo ou em parte, e ser mantida em segredo.

Information theoryEdit

Em 1948, o memorando prometido apareceu como “A Mathematical Theory of Communication”, um artigo em duas partes nas edições de julho e outubro do Bell System Technical Journal. Este trabalho foca o problema de como melhor codificar a informação que um remetente quer transmitir. Neste trabalho fundamental, ele utilizou ferramentas na teoria da probabilidade, desenvolvidas por Norbert Wiener, que estavam em seu estágio inicial de aplicação à teoria da comunicação naquela época. Shannon desenvolveu a entropia da informação como medida do conteúdo da informação em uma mensagem, que é uma medida de incerteza reduzida pela mensagem, enquanto essencialmente inventa o campo da teoria da informação.

O livro The Mathematical Theory of Communication reimprime o artigo de Shannon de 1948 e a popularização da mesma por Warren Weaver, que é acessível aos não-especialistas. Weaver apontou que a palavra “informação” na teoria da comunicação não está relacionada ao que você diz, mas ao que você poderia dizer. Ou seja, informação é uma medida da liberdade de escolha quando se seleciona uma mensagem. Os conceitos de Shannon também foram popularizados, sujeitos à sua própria revisão, em Símbolos, Sinais e Ruído de John Robinson Pierce.

A contribuição fundamental da teoria da informação para o processamento da linguagem natural e para a linguística computacional foi ainda estabelecida em 1951, no seu artigo “Prediction and Entropy of Printed English”, mostrando os limites superior e inferior da entropia na estatística do inglês – dando uma base estatística à análise da linguagem. Além disso, ele provou que tratar o espaço em branco como a 27ª letra do alfabeto realmente reduz a incerteza na linguagem escrita, fornecendo uma clara ligação quantificável entre a prática cultural e a cognição probabilística.

Outro trabalho notável publicado em 1949 é “Teoria da Comunicação de Sistemas de Secretismo”, uma versão desclassificada de seu trabalho de guerra sobre a teoria matemática da criptografia, no qual ele provou que todas as cifras teoricamente inquebráveis devem ter os mesmos requisitos que o bloco de tempo único. Ele também é creditado com a introdução da teoria da amostragem, que se preocupa em representar um sinal de tempo contínuo a partir de um conjunto (uniforme) discreto de amostras. Esta teoria foi essencial para permitir que as telecomunicações passassem de sistemas de transmissão analógicos para digitais nos anos 60 e mais tarde.

Ele retornou ao MIT para ocupar uma cadeira dotada em 1956.

Ensino no MITEdit

Em 1956 Shannon juntou-se ao corpo docente do MIT para trabalhar no Laboratório de Pesquisa Eletrônica (RLE). Ele continuou a servir na faculdade MIT até 1978.

Later lifeEdit

Shannon desenvolveu a doença de Alzheimer e passou os últimos anos de sua vida em um lar de idosos; ele morreu em 2001, sobreviveu por sua esposa, um filho e uma filha, e duas netas.

Hobbies e invençõesEditar

O Minivac 601, um treinador de computadores digitais desenhado por Shannon.

Fora das atividades acadêmicas de Shannon, ele estava interessado em malabarismo, monociclismo e xadrez. Ele também inventou muitos dispositivos, incluindo um computador numérico romano chamado THROBAC, máquinas de malabarismo, e uma trombeta de arremesso de chamas. Ele construiu um dispositivo que poderia resolver o quebra-cabeça do Cubo de Rubik.

Shannon projetou o Minivac 601, um treinador de computadores digitais para ensinar aos empresários sobre como os computadores funcionavam. Foi vendido pela Scientific Development Corp a partir de 1961.

É também considerado o co-inventor do primeiro computador usável, juntamente com Edward O. Thorp. O dispositivo foi usado para melhorar as probabilidades quando se jogava roleta.

Personal lifeEdit

Shannon casou-se com Norma Levor, uma intelectual rica, judia, de esquerda, em janeiro de 1940. O casamento terminou em divórcio após cerca de um ano. Levor casou-se mais tarde com Ben Barzman.

Shannon conheceu a sua segunda esposa Betty Shannon (de solteira Mary Elizabeth Moore) quando ela era analista numérica no Bell Labs. Eles se casaram em 1949. Betty ajudou Claude na construção de algumas de suas invenções mais famosas. Eles tiveram três filhos.

Shannon era apolítica e ateia.

TributesEdit

Existem seis estátuas de Shannon esculpidas por Eugene Daub: uma na Universidade de Michigan; uma no MIT no Laboratório de Sistemas de Informação e Decisão; uma em Gaylord, Michigan; uma na Universidade da Califórnia, San Diego; uma no Bell Labs; e outra no AT&T Shannon Labs. Após a separação do Sistema Bell, a parte da Bell Labs que permaneceu na AT&T Corporation foi nomeada Shannon Labs em sua homenagem.

De acordo com Neil Sloane, um AT&T Fellow que co-editou a grande coleção de trabalhos de Shannon em 1993, a perspectiva introduzida pela teoria da comunicação de Shannon (agora chamada de teoria da informação) é a base da revolução digital, e cada dispositivo contendo um microprocessador ou microcontrolador é um descendente conceitual da publicação de Shannon em 1948: “Ele é um dos grandes homens do século. Sem ele, nenhuma das coisas que sabemos hoje existiria. Toda a revolução digital começou com ele.” A unidade Shannon tem o nome de Claude Shannon.

A Mind at Play, uma biografia de Shannon escrita por Jimmy Soni e Rob Goodman, foi publicada em 2017.

Em 30 de abril de 2016 Shannon foi homenageado com um Google Doodle para celebrar sua vida no que teria sido seu 100º aniversário.

The Bit Player, um longa sobre Shannon dirigido por Mark Levinson estreou no Festival Mundial de Ciências em 2019. Extraído de entrevistas realizadas com Shannon em sua casa nos anos 80, o filme foi lançado no Amazon Prime em agosto de 2020.

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