El trabajo de Shannon. La prehistoria de Unix parte 6

Si se le preguntara a un grupo de historiadores de la tecnología cuál fue el segundo científico más importante de los laboratorios Bell, sería difícil conseguir dos respuestas iguales. Esta institución albergó en sus diferentes instalaciones a algunos de los más talentosos físicos, ingenieros, matemáticos, especialistas en metalurgia y hasta psicólogos que fueron claves para la ambición de la compañía de extender el servicio telefónico por todo el territorio de Estados Unidos.

Pero, cuando se trata de responder cuál es el más importante, probablemente la respuesta sea unánime; Claude Shannon. En esta serie de artículos trato en lo posible de no dar demasiados nombres propios o fechas para concentrarme en los acontecimientos.  Sin embargo, es inevitable detenerse en Shannon porque al igual que Newton o Einstein creo por sí solo todo un nuevo campo de estudio.

¿En qué consistió el trabajo de Shannon?

Habíamos dejado a Claude Shannon, estudiante graduado de Ingeniería y Matemáticas, entusiasmado con las posibilidades del analizador diferencial. Se trataba de una máquina que mediante la combinación de distintas posiciones de los relés tenía la capacidad de resolver ecuaciones. Shannon propuso la posibilidad de utilizar el álgebra booleana, una rama de la matemática relativamente nueva, para diseñar este tipo de dispositivos.

El álgebra booleana solo admite dos variables; 0 y 1 y 3 operaciones básicas:

• Negado (NOT)
• Suma (OR)
• Producto (AND)

Shannon relacionó las dos posiciones posibles de cada relé (apagado y encendido) con las dos variables (0 y 1). El documento que escribió sobre el tema está considerado como la tesis de maestría más influyente de la historia.

Sin tener en claro a que dedicarse colaboró un tiempo en la investigación genética, pero, sin perder su interés en el tema de la transmisión de información. A raíz de un artículo sobre como medir y pensar el flujo de datos del emisor y el receptor, comenzó a especular sobre una teoría general que englobara a los diferentes medios de comunicación.

Ante la inminente entrada de Estados Unidos en la Segunda Gerra, decide unirse a los laboratorios Bell, dado que estos colaboraban estrechamente en los esfuerzos bélicos, era una forma segura de evitar ser llamado a filas.

Juegos de guerra

El primer trabajo de Shannon para los laboratorios Bell fue colaborar en el diseño de sistemas de control de fuego. Su tarea consistía en desarrollar las fórmulas matemáticas que permitieran calcular la posición futura de un proyectil o avión enemigo a partir de la información recopilada por el radar de la posición actual. Estas fórmulas serían luego programadas en computadoras primitivas encargadas de disparar automáticamente contra los objetivos.

Cuando se logró desplegar el sistema en 1944, logró parar el 70% de las bombas alemanas lanzadas contra Gran Bretaña.

Sin embargo, lo que verdaderamente interesaba a Shannon era la criptografía por lo que se integró a los equipos de los laboratorios Bell que se ocupaban de las formas de mantener seguras las comunicaciones. Su trabajo sobre el tema lo resumió en un documento de 114 páginas que fue inmediatamente clasificado como secreto por las autoridades gubernamentales.

Uno de los puntos más relevantes de esta obra es su descubrimiento de que el idioma inglés, está lleno de redundancia y previsibilidad. En criptografía, cuanta menos redundancia tenga un mensaje, más difícil será descifrarlo. Shannon demostró que era posible reducir la redundancia y previsibilidad eliminando letras o palabras sin que el mensaje pierda sentido. Existen varios experimentos psicológicos que demuestran como el cerebro completa automáticamente las oraciones haciéndonos ver palabras que no están escritas.

En este documento aparecen por primera vez las tres palabras que constituyen el legado de Claude Shannon: Teoría de la información.

Para que Shannon diera el siguiente paso en su formulación teórica hubo que esperar a que los laboratorios Bell pusieran a punto una tecnología basada en una teoría formulada en otro lado: la llamada modulación de código de pulso (PCM)

Las señales telefónicas se movían a partir de ondas eléctricas. Los ingenieros de Bell tomaron 8000 muestras por segundo de las subidas y bajadas de estas ondas y hallaron la forma de traducirlas en ceros y unos o estados de encendido y apagados (¿Se acuerdan de las dos variables del álgebra de Boole?), Ahora, en lugar de enviar ondas a lo largo de los canales telefónicos, se podría enviar información que describiera las coordenadas numéricas de las ondas.

En el próximo artículo hablo de como esto influyó en el trabajo de Shannon