Estamos cercados por ordem.
Durante os últimos 300 anos,
nós desenvolvemos novas e incríveis maneiras de utilizar a energia,
e usamos essa habilidade para transformar o nosso ambiente.
Mas essas estruturas que vemos ao nosso redor são apenas
um tipo visível de ordem que criamos aqui no planeta Terra.
Existe outro tipo de ordem invisível,
tão complexa quanto, que estamos apenas começando a entender.
É algo que a natureza vem utilizando por bilhões de anos.
Algo que chamamos de informação.
O conceito de informação é bastante estranho.
Na verdade é uma ideia difícil de ser entendida.
Mas na jornada para tentar entendê-la, os cientistas
iriam descobrir que a informação é uma parte fundamental do nosso universo.
Esse filme é sobre a história da informação.
E o imenso poder liberado com a sua manipulação.
É a história de como descobrimos o poder dos símbolos.
E como a escrita, códigos
e computadores iriam revolucionar o nosso entendimento do universo.
É a história de como, em um cosmos entrando em colapso pela desordem,
a informação pode ser usada para criar ordem e estrutura.
À primeira vista, a informação parece ser uma ideia bastante simples.
Ela existe por todo o nosso mundo.
Nossos cérebros estão cheios dela.
E constantemente a trocamos uns com os outros.
Mas a informação foi um dos conceitos mais difíceis e sutis
que a ciência teve que desvendar.
Entendê-lo e utilizá-lo tem sido um processo
extremamente longo e difícil.
O poder da informação seria inicialmente vislumbrado a mais de 5000 anos atrás,
quando uma tecnologia revolucionária foi desenvolvida.
Uma que colocaria em curso o mundo moderno.
Ao longo dos anos, a humanidade criou coisas espetaculares.
Mas de todas as invenções da humanidade, uma se destaca.
É a tecnologia mais transformadora, destrutiva
e criativa já criada.
É também uma das mais simples.
Essa invenção é a palavra escrita.
Fundamentalmente, a escrita se compõe na transmissão
e armazenamento de informação.
AS PALAVRAS SÃO
CAPSULAS DE SUPORTE DE VIDA
PARA A INFORMAÇÃO
Palavras permitem que ideias perdurem pelas eras.
Esses são alguns dos textos mais antigos existentes.
Eles nos dão uma incrível visão sobre o desenvolvimento da escrita.
Eu vim conhecer uma das poucas pessoas que ainda é capaz de lê-los.
Dr. Irving Finkel.
Nós temos a escrita como favas contadas atualmente,
é fácil esquecer que ela foi inventada.
Certamente foi.
Como isso aconteceu?
Os textos mais antigos que temos estão escritos em tábulas de argila
que vêm do Iraque, antiga Mesopotâmia
e vêm da cultura dos sumérios.
E o que aconteceu aqui foi que eles começaram com
símbolos pictográficos puros para expressar uma ideia.
Isso durou bastante tempo, até ocorrer a alguém,
talvez por acidente, que se podia fazer um desses símbolos
gráficos na superfície da argila não pelo que ele é,
mas pelo som que ele representa.
Então não uma imagem de um objeto, mas a imagem de um som?
É a isso que sempre nos referimos como o grande salto da humanidade.
Ao combinar imagens com sons diferentes,
os antigos mesopotâmios puderam expressar qualquer ideia imaginável
A essência dessa inovação foi ver, por exemplo,
que a imagem de um olho (eye)
e uma imagem de um cervo (deer) não precisavam dizer um olho e um cervo.
As imagens podiam simplesmente ser usadas pelo som que elas produziam.
Nesse caso, ideia (idea).
Quando esse sistema foi descoberto,
significou que tudo que podia ser dito, até o pensamento
mais estranho e abstrato, podia ser transformado em símbolos.
A informação agora podia viver fora do cérebro humano.
Isso significava que ela poderia durar períodos de tempo enormes.
Foi uma ideia que fascinou os antigos mesopotâmios.
Essa bela tábula aqui, esse rei viveu em aproximadamente 2100 A.C.
Ele enterrou isso nas fundações de seu templo como uma mensagem
para o futuro
Este rei Ur-Nammu, o poderoso macho, rei de Sumer e Akkad
são as partes norte e sul da antiga Mesopotâmia.
Sua casa, ele construiu para ela e a restaurou depois.
Ele está orgulhoso.
Ele quer que todos saibam
e essa é uma real mensagem para o futuro.
O que é incrível para mim
é que essa informação foi armazenada na argila por milhares de anos.
Sim. Ideias que alguém teve 4000 anos atrás ainda estão aqui.
Você tem ideias, você tem diálogo, esperanças humanas, literatura,
rezas, todo o tipo de manifestação da alma humana
fixado para sempre na argila.
Ao transformar os sons em símbolos,
os escribas mesopotâmios tinham descoberto que a informação podia
mudar facilmente de uma forma para outra.
De algo que existia apenas como sons falados,
para algo que existe como símbolos em tábulas de argila.
Isso foi só o começo.
Os humanos ainda estavam por descobrir o real poder dos símbolos.
Por 4000 anos, a escrita foi virtualmente a única
tecnologia de informação que as pessoas usaram.
Mas no século 19, durante a grande Revolução Industrial,
as coisas começaram a mudar.
Em meio ao turbilhão de ideias e invenções,
uma série de tecnologias aparentemente desconexas surgiria
que começariam a sugerir o imenso poder da informação.
Essas tecnologias viriam de origens muito práticas e
pouco teóricas.
Elas começariam a revelar que a informação é um conceito muito
mais profundo e poderoso que antes se pensava.
Uma das primeiras dessa nova espécie de tecnologias de informação seria
desenvolvida na cidade de Lyon, França, no fim no século 18.
A Lyon do século 18 era o lar de alguns dos melhores artesãos do mundo.
Era também um lugar de grande opulência,
grandiosidade, e, acima de tudo, dinheiro.
Graças aos ricos e elegantes aristocratas
e banqueiros que viviam lá,
ela seria a sede da maior indústria de tecelagem de seda do mundo.
Quase um terço dos habitantes da cidade trabalhavam
na indústria da seda, e lá ficavam mais de 14.000 teares.
Isso é brocado.
O material que deixou Lyon famosa.
É um tecido incrivelmente complexo que,
como você pode imaginar, é incrivelmente laborioso para ser feito.
Uma dupla, trabalhando o dia todo,
pode produzir no máximo uma polegada desse produto incrível.
A demanda pelos tecidos finos de Lyon era imensa.
O processo de tecer a seda era dolorosamente lento.
Mas graças a um soldado e tecelão chamado Joseph Marie Jacquard,
um dispositivo seria desenvolvido para aumentar a velocidade da tecelagem.
No processo, iria revelar uma verdade fundamental sobre a informação.
Se utilizando do trabalho de alguns outros, em 1804 Jacquard
patenteou sua invenção.
Na época, o tear era o mecanismo mais complexo
já construído pela humanidade.
O tear de Jacquard era um milagre da engenhosidade.
Ele projetou uma única máquina, que sem qualquer
alteração em sua construção - seu hardware, para usar um termo moderno -
podia ser programada para tecer qualquer padrão que o designer pudesse imaginar.
Na verdade, podia produzir toda uma linha de desenhos de seda
sem quase pausa alguma na produção.
Jacquard havia achado o santo graal da tecelagem.
E o segredo era um simples cartão perfurado.
O cartão perfurado tinha consigo a essência dos designs
que o tear iria tecer.
Quando esses cartões perfurados eram inseridos no tear
eles agiam para abaixar e levantar os fios relevantes...
... recriando o padrão na seda.
Qualquer design que se pudesse imaginar podia ser destilado e traduzido em
uma série de cartões perfurados que podiam ser tecidos pelo tear.
A informação estava sendo traduzida de
imagem para cartão perfurado para o tecido terminado.
É uma máquina para tecer tecidos, é a sua tarefa,
mas não há nada específico sobre qual tecido ela deve tecer.
Isso está contido na informação,
que está codificada nos cartões.
Então os cartões o programam, ou seja, o intruem
sobre o que fazer. E isso tem enormes repercussões sobre o que veio depois.
O tear de Jacquard revolucionou a indústria da tecelagem de seda.
Mas em sua essência estava algo mais profundo, mais universal
que suas origens industriais e sua habilidade de acelerar a tecelagem.
O tear revelou o poder da abstração da informação.
Ele mostrou que se pode pegar a essência de algo, extrair a informação
vital e representá-la em outra forma.
A escrita revelou que se podia usar um conjunto de símbolos para capturar
a língua falada.
Jacquard havia mostrado que com apenas dois símbolos,
um buraco e um espaço vazio, era possível capturar
a informação de qualquer imagem imaginável.
Esse é um retrato de Jacquard que foi tecido em seda.
É espetacularmente detalhado com centenas de milhares de pontos.
Apesar disso, toda a informação necessária para capturar essa imagem pode ser
armazenada em uma série de cartões perfurados. 24.000 deles, para ser preciso.
Essa imagem é um fantástico exemplo de uma idéia realmente abrangente.
Que o mais simples dos sistemas,
nesse caso, cartões com uma série de buracos,
podem capturar a essência de algo muito, muito mais complicado.
Se 24.000 cartões podem criar uma imagem como essa...
O que se pode fazer com 24 milhões?
Ou 24 trilhões de cartões?
Que novos tipos de informação complexa
podem ser capturados e representados?
Jacquard tropeçou em uma ideia incrivelmente
profunda e de grande alcance.
Se você tiver quantia suficiente deles, símbolos simples podem ser usados
para descrever qualquer coisa no universo.
A tradução da informação em símbolos abstratos
para armazenamento e processamento provou ser uma idéia muito poderosa.
Mas a maneira como a informação é enviada,
a maneira como ela é comunicada, não havia mudado por milhares de anos.
O mundo antes da tecnologia da telecomunicação
era um lugar muito diferente,
pois se podia apenas enviar mensagens tão rápido quanto se podia enviar objetos.
Você escrevia a mensagem num pedaço de papel ou algo assim
e então você o dava para alguém que corria bem rápido,
ou em um cavalo, ou um navio bem rápido.
O ponto é que você só podia mandar a informação tão rápido
quando se enviava matéria.
Mas no século 19, a velocidade na qual se podia
enviar a informação iria aumentar dramaticamente,
graças a um novo e incrível meio de envio de informação:
eletricidade.
Logo após a descoberta da eletricidade,
muitos se animaram com seu potencial como meio para transmissão de mensagens.
Parecia que se ela pudesse ser controlada,
a eletricidade seria o meio perfeito para enviar informação.
A eletricidade parecia oferecer muitas vantagens
Como um meio de enviar mensagens.
Ela era enviada por um cabo, o que significa que ela pode ir pra qualquer lugar.
Não é afetada por más condições meteorológicas.
e o mais importante, ela se move muito rapidamente.
Mas havia um grande problema para aqueles no início do século 19
que queriam usar a eletricidade como meio de comunicação.
Como usar um sinal tão simples para enviar mensagens complexas?
Aqui no arquivo do Museu de Ciência,
eles têm uma das coleções mais impressionantes
de tecnologia de comunicação eletrônica primitiva do mundo.
Aqui estão alguns exemplos dos primeiros dispositivos
projetados para enviar sinais usando eletricidade.
Esse é particularmente divertido.
Foi desenvolvido em 1809 na Bavária por Samuel Soemmering.
Então se o remetente quer enviar a letra A,
ele manda uma corrente pelo fio correspondente.
Na ponta do destinatário, fica um tanque cheio de líquido
e a corrente elétrica força uma reação química
causando o aparecimento de bolhas acima da correspondente letra A.
O processo todo é engenhoso, ainda que laborioso.
Mas o que é divertido é como o remetente avisa o correspondente
que ele está para enviar um sinal.
Ele faz isso ao mandar corrente elétrica extra
para que mais bolhas apareçam,
forçando a subida de um braço que libera uma bola...
... e toca um sino.
Como pode-se imaginar, esse não era o mais rápido dos sistemas.
Após Soemmering, foram tentados vários diferentes métodos
para resolver o problema do envio de mensagens usando eletricidade.
Mas todos sofriam com códigos complexos demais.
Esses aparelhos, cada um inovador e astuto de sua maneira,
estavam todos destinados a serem notas de rodapé da História.
E isso porque nos anos 1840, eles foram substituídos por uma maneira
de enviar sinais que continua em uso até hoje.
Foi desenvolvida pelo artista e empresário Samuel Morse,
junto com o seu colega Alfred Vale.
A parte especial de seu sistema não estava na tecnologia
usada para enviar as mensagens,
mas no código incrivelmente simples e eficiente
que eles usaram para enviá-las.
Como nos cartões perfurados de Jacquard, a genialidade no código de Morse e Vale
estava em sua simplicidade.
Usando uma coleção de pulsos elétricos longos e curtos,
eles podiam soletrar as letras do alfabeto.
Vale sugeriu que as letras mais frequentes
na língua inglesa teriam os códigos mais curtos.
Então um E era mandado assim.
Enquanto um X era mandado assim.
Isso significa que as mensagens podem ser enviadas de maneira rápida e eficiente.
A solução para a parte do código, o software, se preferir,
foi tão complicado quanto resolver a parte do hardware,
com as baterias e os fios, e juntos eles seriam uma tecnologia
totalmente nova, o telégrafo elétrico.
O telégrafo revelou novamente o poder
de se traduzir a informação de um meio para outro.
A informação era inicialmente fixa no cérebro humano.
Então foi contida em símbolos na argila, no papel e em cartões perfurados.
Agora, graças a Morse, a informação podia residir na eletricidade
e isso a tornava inimaginavelmente mais leve e rápida
do que havia sido antes.
Em apenas alguns anos, a rede de telégrafos
se espalharia pelo mundo todo,
constituindo as fundações da moderna era da informação.
Jacquard e Morse acharam novas maneiras de manipular,
processar e transmitir a informação.
O que havia começado com a invenção da escrita milhares de anos atrás
havia culminado na ligação do planeta inteiro
com uma rede de cabos carregando informação altamente abstrata
a velocidades incríveis.
Para as pessoas no final do século 19
deve ter parecido que a habilidade da humanidade para manipular
e transmitir a informação estava no auge.
Eles não poderiam estar mais enganados.
A informação iria se revelar um conceito mais importante,
mais fundamental que qualquer um havia imaginado.
Logo ficaria claro que a informação
não se relacionava apenas com a comunicação humana.
Era uma ideia muito mais ampla do que isso.
A verdadeira naturaza da informação seria sugerida pela primeira vez
graças a um estranho problema,
que foi sonhado por um físico escocês brilhante
que parecia estar pensando em algo completamente diferente.
James Clerk Maxwell foi uma das grandes mentes do século 19.
Entre seus diversos interesses, Maxwell ficou fascinado
pela ciência da Termodinâmica,
o estudo do calor e do movimento que havia surgido
do motor a vapor.
Maxwell foi um dos primeiros a entender
que o calor é na verdade apenas o movimento das moléculas.
Quanto mais quente algo está, mais rápido suas moléculas estão se movendo.
Essa ideia levariam Maxwell a imaginar um bizarro
experimento mental no qual a informação tinha um papel central.
Maxwell teorizou que simplesmente ao saber o que está acontecendo
em uma caixa cheia de ar, seria possível fazer uma metade ficar
mais quente, e a outra mais fria.
Algo como construir um forno ao lado de uma geladeira
sem usar energia alguma.
Parece loucura, mas o argumento de Maxwell era muito persuasivo.
Funciona assim:
Imagine um pequeno demônio posto acima da caixa,
com uma visão tão boa que ele pode observar com precisão
o movimento de todas as moléculas de ar dentro da caixa.
Agora, crucialmente,
ele controla uma partição que divide a caixa em duas metades.
Toda vez que ele vê uma molécula rápida se aproximando da partição
do lado direito, ele a abre, para ela poder passar para o outro lado.
E toda vez que ele vê uma molécula lenta se aproximar da partição
pelo lado esquerdo, ele a abre, para ela poder passar
para o lado direito.
Agora você pode ver o que vai acontecer.
Com o tempo, todas as moléculas rápidas e quentes irão se acumular
no lado esquerdo da caixa,
e todas as moléculas lentas e frias, no lado direito.
Crucialmente, o demônio fez essa separação com nada mais que
a informação a respeito do movimento das moléculas.
O demônio de Maxwell parecia dizer que tendo apenas informação
sobre as moléculas, você podia criar ordem da desordem.
Essa ideia era oposta ao pensamento do século 19.
A ciência da termodinâmica havia mostrado claramente
que com o tempo, a entropia do universo, sua desordem
sempre aumentava. As coisas eram destinadas a se deteriorarem.
Mas o demônio parecia sugerir que se podia voltar a construir as coisas
sem usar energia alguma.
Apenas usando informação, era possível criar ordem.
A solução para esse problema se provou ser diabolicamente difícil,
em grande parte porque o brilhante Maxwell havia criado uma ideia
muito, muito à frente do seu tempo.
É incrível, o impacto que ele teve na física,
e que ele tenha inventado esse conceito tão complexo,
que ele tenha de alguma forma antecipado a noção
de informação. Essa noção não existia na época,
simplesmente não existia.
Eu acho que essa ideia é espantosa.
Ele de fato não ofereceu uma solução, ele o apresentou como um problema
e o deixou em aberto.
E eu acho que o que se seguiu e mais ou menos 120 anos
de debates e descobertas extremamente interessantes
para tentar resolver esse problema.
Então o que acontecia com o demônio de Maxwell?
Pode parecer fantástico, improvável,
mas imagine as possibilidades se pudéssemos construir uma máquina
no mundo real que imitasse as ações do demônio de Maxwell.
Eu poderia aquecer uma xícara de café, ou movimentar um motor,
ou iluminar uma cidade, usando nada além de pura informação.
É como se pudéssemos criar ordem no universo
sem gastar energia nenhuma.
Os cientistas sentiam intuitivamente que isso era errado.
O problema é que seriam precisos mais de 100 anos para resolver o problema.
Enquanto o enigma de Maxwell ecoava,
algo inexperado estava para acontecer,
foi imaginado um novo dispositivo que podia exercer tarefas
incríveis e complexas simplesmente ao processar informações.
E mais, era um dispositivo que podia de fato ser construído.
Essa máquina viria a ser conhecida como o computador, e a ideia
por trás dela veio de um cientista incrível e visionário.
Alan Turing foi a primeira pessoa que concebeu o computador moderno,
uma máquina cujo único propósito é manipular e processar informação.
Uma máquina que explora o poder de símbolos abstratos.
Uma máquina que torna possível quase todo aspecto do mundo moderno.
A incrível ideia de Turing apareceria em um agora lendário
estudo matemático publicado em 1936.
Em sua curta vida, Alan Turing trouxe ideias novas e revolucionárias
para vários tópicos diferentes,
da criptografia à biologia.
A abrangência de seu pensamento é embasbacante.
Mas para a maioria dos cientistas, são os conceitos que ele delineou
nessas 36 páginas que o marcam como alguém especial.
É esse trabalho que o torna digno do título "gênio".
Publicado quando Turing tinha apenas 24 anos,
Sobre Números Computáveis
Com Uma aplicação ao Entscheidungsproblem
abordava as fundações da matemática lógica.
O incrível sobre ele é que a ideia do computador moderno
surgiu simplesmente como consequencia da lógica brilhante de Turing.
Ele estava pensando em algo completamente diferente disso,
ele não estava sentado lá pensando:
"Quero tentar inventar o computador moderno", ele estava
pensando em um problema altamente abstrato sobre as fundações da matemática.
E o computador surgiu como subproduto dessa pesquisa,
de maneira totalmente inesperada.
Ninguém havia adivinhado que a pesquisa obscura e
abstrata de Turing sobre as fundações da matemática poderiam produzir
qualquer coisa de valor prático, ainda mais uma máquina que
iria mudar as vidas de quase todos no planeta.
Turing queria entender se certos processos
na matemática podiam ser feitos seguindo-se um conjunto de regras.
E foi isso que o fizeram pensar sobre computadores.
Em 1936, a palavra "computador" tinha um sentido bem diferente
do que tem hoje.
Ela significava uma pessoa real, com papel e lápis,
fazendo cálculos aritméticos.
Bancos contratavam essas pessoas, muitas vezes mulheres,
para calcular pagamentos de juros.
O Inland Revenue os empregava para saber quantos impostos deveria cobrar.
Observatórios os empregavam para calcular dados de navegação.
Computadores humanos eram vitais ao mundo modeno,
lidando com as enormes quantidades de informação produzidas
à medida que ciência e indústria ficavam mais complexas.
O que Turing fez em seu estudo de 1936 foi perguntar
uma questão simples mas profunda.
"O que acontece na mente de uma pessoa ao fazer uma computação?"
Para isso, ele primeiro descartou todos os detalhes supérfluos,
para restasse apenas a essência do processo de computação.
Então, primeiro foi o tinteiro.
Depois a caneta, depois a régua de cálculo.
Então os lápis e os blocos de papel.
Tudo isso facilitava a operação, mas nenhuma
era absolutamente crucial para a pessoa fazendo a computação.
Então Turing perguntou, "O que acontece no cérebro de um computador humano?"
É um sistema biológico vastamente complexo,
capaz de ter consciência, pensamentos e ideias, mas para Turing,
nada disso era crucial para o processo da computação.
Turing viu que para se computar algo,
era preciso seguir um conjunto de regras precisamente,
Só isso.
Ele tira a inteligência de alto nível, o pensamento,
que se supunha estar envolvida no cálculo,
e diz que podemos ter um processo mecânico,
e por mecânico, ele quer dizer um processo não-pensante,
para realizar o mesmo ato.
Portanto ele elimina a necessidade do agente humano,
com todas suas funções de alto nível.
E é isso que é revolucionário sobre o que ele tentou fazer.
A mente brilhante de Turing viu que qualquer cálculo tem dois aspectos...
Os dados, e as instruções para o que se fazer com esse dados.
E isso seria a chave para a sua descoberta.
Turing tinha que achar uma maneira de fazer com que as máquinas entendessem instruções
como "adicionar", "subtrair", "multiplicar", "dividir"
e assim por diante, da mesma maneira que os humanos faziam.
Em outras palavras, ele precisava achar uma maneira de traduzir instruções
como essas em uma linguagem que as máquinas podiam entender.
E com lógica infalível e impecável, Turing fez exatamente isso.
Essa pode parecer uma série aleatória de uns e zeros,
mas para uma máquina de computação, é uma série de instruções
que podem ser lidas passo a passo,
dizendo para a máquina se comportar de uma forma determinada.
Então, enquanto um computador humano pode olhar para esse símbolo
e entender o processo que ele descreve,
uma máquina de computação precisa que lhe seja explicado, dessa forma.
Essa fita de papel que Turing imaginou é o que
hoje chamamos da memória do computador.
Mas Turing não parou aí.
Ele viu que ao se alimentar instruções em uma máquina dessa forma
tinha uma consequencia incrível.
Significava que era preciso apenas uma máquina para realizar quase qualquer tarefa
imaginável.
É um conceito lindamente simples.
Para fazer com que a máquina faça algo novo, só era preciso lhe
alimentar um novo conjunto de instruçõe, novas informações.
Essa ideia ficou conhecida como a Máquina Universal de Turing.
Quanto mais você queria que a sua máquina fizesse, maior era a fita.
Memórias maiores podiam conter instruções mais complexas e multifacetadas
sobre como processar e ordenar qualquer tipo de informação imaginável.
Com uma memória grande o suficiente,
o computador era capaz de um número quase ilimitado de tarefas.
Essa ideia de Turing, que uma enorme quantia de tarefas
podiam ser realizadas ao se dar a uma máquina de computação
uma longa série de instruções, é a sua maior herança.
Desde seu estudo, o sonho de Turing foi realizado.
então, cálculos, chamadas telefônicas,
gravar vídeos, escrever cartas, ouvir música,
nada disso precisa de máquinas dedicadas.
Podem ser todas feitas por um único aparelho.
Uma máquina de computação.
Esse telefone é a encarnação moderna da ideia incrível de Turing.
Aqui dentro estão muitas, muitas instruções.
O que chamamos de programas, ou software, ou apps,
são nada mais que uma longa sequência de números
dizendo a esse telefone o que fazer.
O incrível sobre a ideia de Turing é sua enorme amplitude.
Os conjuntos de instruções que podem ser dados a um computador
podem dizê-lo como imitar telefones ou máquinas de escrever.
Mas também podem descrever as regras da natureza,
as leis da física.
Os processos do mundo natural.
Essa é uma simulação de muitos milhões de partículas
se comportando como um fluido.
Para saber como ele flui,
o computador simplesmente segue um conjunto de instruções contidas em sua memória.
Isso é só um vislumbre do poder de máquinas de computação.
Isso é uma simulação de computador da estrutura em grande escala
do universo inteiro.
E ela revela o real poder da ideia de Turing.
Transformar instruções em símbolos que uma máquina pode entender
nos proporciona não apenas uma simples imagem ou som,
mas um processo, um sistema, algo que está mudando e evoluindo.
Ao manipular simples símbolos,
computadores são capazes de capturar a essência,
a ordem do próprio mundo natural.
Ao pensar sobre como o cérebro humano processa
e computa informações,
Alan Turing teve uma das ideias mais importantes do século 20.
O poder da informação estava se revelando.
É fácil achar que depois que as ideias de Turing surgiram,
o real poder da informação seria liberado.
Mas Turing foi só a metade da história.
A moderna era da informação precisava de outra ideia,
uma que iria finalmente revelar a natureza da informação,
e sua relação com a ordem e a desordem do universo.
Foi uma ideia pensada
por um matemático e engenheiro talentoso e excêntrico.
Claude Shannon era um verdadeiro rebelde, e seu desejo de enfrentar
problemas incomuns iriam levar a uma ideia nova e revolucionária.
Uma ideia que iria desvendar a natureza fundamental da informação,
e o processo da comunicação em todas as suas várias formas.
Esse é o estudo de Claude Shannon,
Uma Teoria Matemática da Comunicação.
O título pode parecer um tanto árido, mas confie em mim,
é um dos estudos científicos mais importantes
do século 20. Ele não só é a fundação
da moderna rede de comunicação do mundo,
mas também nos deu novas visões sobre a linguagem humana,
sobre coisas que fazemos intuitivamente, como a fala e a escrita.
O estudo foi publicado em 1948,
quando Shannon trabalhava no Bell Labs em Nova Jersey,
o braço de pesquida da vasta Bell Telephone Network.
Era uma instituição famosa por uma atmosfera avançada
e relaxada.
Os matemáticos eram livres para trabalharem em qualquer problema que os interessava.
A única coisa que a chefia do laboratório queria
é que eles se mantessem abertos,
e se alguém de algum outro departamento viesse com um problema,
eles pelo menos pensassem nele.
De resto eles eram completamente livres, e a atmosfera era incrível.
As pessoas brincavam, e eram encorajadas a brincar.
Olá, sou Claude Shannon,
um matemático aqui no Bell Telephone Laboratory.
Claude Shannon em particular era livre
para fazer basicamente qualquer coisa que quisesse.
Esse é Theseus.
Theseus é um rato controlado eletricamente.
Ah, eles o tratavam como o queridinho.
Eu nunca o vi fazendo malabarismo, mas certamente o vi andando de monociclo.
Ele o trouxe para o trabalho um dia,
e deve ter custado ao Bell Labs
pelo menos umas 100 horas-homem de trabalho.
Mas apesar da frivolidade,
A Bell Telephone Network tinha um problema grave.
Todo dia, eles transmitiam vastas quantias de informação
eletrônica ao redor do mundo.
Mas eles não tinham ideia real de como medir de fato essa informação,
ou como quantificá-la.
Em suma, a empresa toda era construída em algo
que eles não entendiam de fato.
Incrivelmente, seu empregado superstar Claude Shannon
daria a eles exatamente o que precisavam.
Nessa pesquisa, Shannon fez algo realmente incrível,
ele pegou o conceito vago e misterioso da informação
e conseguiu destilá-lo.
Ele não fez isso usando definições filosóficas
de linguagem difícil.
Ele achou uma maneira efetiva
de medir a informação contida em uma mensagem.
Incrivelmente, Shannon viu que a quantia de informação
em uma mensagem não tinha nada a ver com seu significado.
Ele mostrou que se relacionava somente
com o quão incomum a mensagem é.
A informação se relaciona com a imprevisibilidade.
As notícias são notícias porque são inesperadas
e quanto mais inesperada for, mais importante ela é.
Então se as notícias do dia foram as mesmas de ontem,
não seriam notícias.
E o conteúdo da informação seria zero.
Então subitamente se tinha uma relação entre...
imprevisibilidade e informação.
Mas Shannon iria mais longe
e daria a informação sua própria unidade de medida.
Então, como ele fez isso?
Ele mostrou que qualquer mensagem que se quisesse enviar
podia ser traduzida em dígitos binários,
uma longa sequência de uns e zeros.
Então uma simples mensagem como "olá" podia ser escrita assim.
Ou... assim.
Pense nisso como outra forma de escrever a mesma mensagem.
Shannon viu que a transformação da informação em dígitos binários
seria algo imensamente poderoso.
Fariam da informação algo
controlável, exato e preciso.
Em sua pesquisa, Shannon mostrou que um único dígito binário,
um desses uns ou zeros, é uma unidade fundamental de informação.
Pense nisso como um átomo de informação,
sua menor medida.
Então, tendo definido essa unidade básica,
ele deu um nome para ela, o qual todos conhecem hoje.
Ele usou um diminutivo da frase "dígito binário",
"bit".
O humilde bit se revelou ser uma ideia imensamente poderosa.
O bit é a menor quantia de informação.
É muito importante porque é o átomo fundamental.
É a menor medida de informação na qual
existe diferença suficiente para comunicar qualquer coisa que for.
O poder do bit está em sua universalidade.
Qualquer sistema que tem dois estados,
como uma moeda com cara e coroa,
pode conter um bit de informação.
Um ou zero.
Furado ou não.
Ligado ou desligado.
Pare ou vá.
Todos esses sistemas podem armazenar um bit de informação.
Graças a Shannon,
o bit se tornou a língua comum de toda a informação.
Tudo - sons, imagens, texto - pode ser transformado em bits
e transmitido por qualquer sistema capaz de expressar apenas dois estados.
Shannon havia fundado uma teoria nova e abrangente.
As ideias que ele começou a explorar formariam a base
do que chamamos hoje de "teoria da informação".
Ele pegou um conceito abstrato, a informação,
e a tornou em algo tangível.
O que era uma noção vaga
agora era quantificável, algo real.
A ideia de se converter em bits, transformar as coisas em dígitos,
iria transformar fundamentalmente muitos aspectos da sociedade humana.
Mas a informação não é algo que só é criado por humanos.
Estamos começando a entender que esse conceito está no centro,
não só da sociedade humana do século 21,
mas também do próprio mundo físico.
Cada bit de informação que já criamos, cada livro,
cada filme, o total conteúdo da internet,
é basicamente nada
quando comparado com o conteúdo de informação da natureza.
E isso é porque mesmo o evento mais insignificante
contém uma quantidade espetacular de informação.
Vou mostrar como.
Imagine quantos bits de informação você precisaria para descrever isso.
Esse lindo e complexo jogo das leis da física
acontecendo em escalas e espaços de tempo
normalmente imperceptíveis para nós.
Mas aqui você está vendo apenas uma fração
da complexidade da natureza.
Imagine a interação entre trilhões e trilhões de átomos.
A quantidade de bits precisos para descrever isso
é quase inimaginável.
O incrível é que agora,
graças às ideias de Turing e Shannon, podemos descrever,
modelar e simular a natureza com um detalhamento cada vez maior.
Mas a história não para aqui.
A informação não é apenas uma maneira de descrever a realidade.
Nos últimos anos, descobrimos que a informação
é na verdade parte inseparável do mundo físico.
É uma ideia bem difícil de ser entendida, mas a informação,
tudo desde uma sinfonia de Beethoven até o conteúdo de um dicionário,
mesmo um pensamento passageiro,
toda informação precisa ser contida em algum sistema com forma física.
Incrivelmente, a razão pela qual entendemos a real conexão
entre informação e realidade é por causa do demônio de Maxwell.
Lembre-se, parecia que o demônio podia usar informação
para criar ordem em uma caixa com ar que começou completamente desordenada.
Mais ainda, parecia fazer isso sem despender esforço algum.
A informação parecia ser capaz de quebrar as leis da física.
Bom, isso não é verdade. Ela não pode.
A razão pela qual o demônio de Maxwell não pode ter energia de graça está aqui,
em sua cabeça.
O que se descobriu foi isso:
o demônio realmente não está usando nada mais que informação
para criar energia útil.
Mas isso não significa que ele está criando algo do nada.
Lembra-se de como o demônio funciona?
Ele vê uma molécula rápida se movendo de um lado da caixa,
abre uma partição e a deixa ir para o outro lado.
Mas a cada vez que ele faz isso, ele tem que armazenar informação
sobre a velocidade daquela molécula em sua memória.
Logo sua memória ficará cheia, e então ele só poderá continuar
se começar a apagar informação.
Crucialmente, esse apagamento irá requerer que ele gaste energia.
O demônio precisa manter um registro de quais moléculas se movem para onde
e se o aparelho de registro tem tamanho finito,
em algum momento o demônio terá que começar a apagá-lo.
Esse é um processo irreversível
que aumenta a entropia do universo.
É o apagamento da informação
que aumenta a entropia de uma vez por todas.
O que foi descoberto
é que existe uma quantia certa, específica de energia,
conhecida como limite Landauer,
que é preciso para apagar um bit de informação.
É minúsculo, menos de um trilhonésimo de um trilhonésimo da energia
em um grama de açúcar, mas é real.
Faz parte fundamental de nosso universo.
Incrivelmente, agora podemos fazer experimentos reais
que testam aspectos da ideia de Maxwell.
Ao usar lasers e minúsculas partículas de poeira,
cientistas do mundo todo têm explorado a relação
entre informação e energia com incrível precisão.
O exercício mental de Maxwell, imaginado na era do vapor,
ainda continua na vanguarda da pesquisa científica.
O demônio de Maxwell une dois dos conceitos mais importantes
da ciência, o estudo da energia e o estudo da informação
e mostra que ambos estão profundamente ligados.
O que agora sabemos que é a informação,
longe de ser um conceito abstrato,
obedece as mesmas leis da física que todo o resto do universo.
A informação não é apenas uma abstração,
uma coisa ou fórmula matemática que se escreve no papel.
A informação precisa ser carregada por algo.
Então está contida em algo,
uma pedra, um livro, um CD.
Seja o que for, existe um veículo onde a informação existe.
Isso significa que a informação se comporta de acordo com essas leis da física.
Então ela não pode quebrar as leis da física.
O que a humanidade aprendeu durante os últimos milênios
é que a informação nunca pode ser divorciada do mundo físico.
Mas isso não é uma desvantagem.
É que faz da informação algo tão poderoso é o fato de que pode ser armazenada
em qualquer sistema físico que quisermos.
Desde usar pedra e argila para fazer com que a informação
seja preservada por eras
até usar eletricidade e luz para que seja enviada rapidamente,
o meio que contém a informação lhe dá propriedades únicas.
Hoje, os cientistas estão explorando novas maneiras de manipular informações,
usando tudo desde DNA a partículas quânticas.
Eles esperam que esse trabalho possibilite uma nova era da informação,
tão transformadora quanto a anterior.
O que sabemos agora é que estamos no início de nossa jornada
para desvendar o poder da informação.
Sempre foi claro que criar ordem física,
as estruturas que vemos ao nosso redor, tem um custo.
Precisamos realizar trabalho, gastar energia para construí-las.
Mas nos últimos anos, nós aprendemos que a ordenação da informação,
a criação das estruturas invisíveis, digitais do mundo moderno,
também tem um custo inevitável.
Por mais que a informação pareça ser algo abstrato e etéreo,
agora sabemos que deve sempre estar contida em um sistema físico.
Eu acho que essa é uma ideia incrivelmente empolgante.
Pense dessa forma: um pedaço de argila pode ser usado para escrever um poema.
Moléculas de ar podem carregar o som de uma sinfonia.
E um simples fóton é como um pincel.
Cada aspecto do universo físico
pode ser imaginado como uma tela em branco,
que podemos usar para construir beleza, estrutura e ordem.
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