Até a década de 1930, engenheiros eletricistas podiam construir circuitos eletrônicos para resolver problemas lógicos e matemáticos, mas a maioria o fazia sem rigor teórico para tal. Com a tese de mestrado de Shannon de 1937, A SymbolicAnalysis of Relay and Switching Circuits. Nos seus estudos, Shannon foi exposto ao trabalho de George Boole, e percebeu que poderia aplicar esse aprendizado em conjuntos eletro-mecânicos para resolver problemas.
Shannon desenvolveu a teoria da informação, cujo conteúdo serve como fundamento para áreas de estudo como compressão de dados e criptografia.
Assim, Shannon é considerado o pai da teoria da informação, através dos seus estudos em Matemática e Engenharia Elétrica ele formulou uma maneira para transmissão de informação, a qual utiliza-se de poucos bits.
Biografia
Shannon (1916-2001). É considerado o fundador da teoria da informação.
Estudou Matemática e Engenharia Elétrica
Em 1948, publicou o artigo científico A Mathematical Theory of Communication
Em 1949 publicou o livro Teoria Matemática da Comunicação, contendo reimpressões do seu artigo científico de 1948, popularizando assim seus conceitos. Contribui também para a consolidação da teoria cibernética junto com outros cientistas renomados.
Teoria da Informação
É um ramo da teoria da probabilidade e da matemática estatística que lida com sistemas de comunicação, transmissão de dados, criptografia, codificação, teoria do ruído, correção de erros, compressão de dados.
A teoria de Shannon foi a primeira a considerar comunicação como um problema matemático rigorosamente embasado na estatística e deu aos engenheiros da comunicação um modo de determinar a capacidade de um canal de comunicação em termos de ocorrência de bits. A teoria não se preocupa com a semântica dos dados, mas pode envolver aspectos relacionados com a perda de informação na compressão e na transmissão de mensagens com ruído no canal.
Entropia (Teoria da Informação)
A teoria da informação diz que quanto menos informações sobre um sistema, maior será sua entropia. Isso remete ao fato de as equações matemáticas para a entropia usarem métodos probabilísticos para serem deduzidas. Sendo assim, quanto maior o número de arranjos possíveis, maior será a entropia.
A quantidade de informação de uma mensagem é definida na teoria da informação como sendo o menor número de bits necessários para conter todos os valores ou significados desta mensagem.
Caso esta mesma informação fosse representada pelos caracteres ASCII (Código Padrão Americano para Intercâmbio de Informações), o número de bits necessários seria bem maior. A informação, no entanto, seria a mesma.
Portanto, a quantidade de informação de uma mensagem é medida pela entropia da mensagem. Na grande maioria dos casos, a entropia de uma mensagem é log2n, onde n é o número de significados possíveis, se todos os significados são igualmente prováveis.
A entropia de uma mensagem também mede a sua incerteza, que é expressa pelo número de bits que precisam ser recuperados quando a mensagem está cifrada para obter novamente o texto claro.
Shannon e a Matemática dos Computadores Eletrônicos
Shannon era assistente de Bush um Prof. Do MIT que estava construindo o computador mais potente da época e que só podia resolver um tipo de problema: equações diferenciais, mas que apesar disso tinha duas inovações que mais tarde foram decisivas para a invenção dos computadores eletrônicos digitais: usava componentes eletrônicos e tinha certa capacidade de programação (era capaz de resolver qualquer equação diferencial).
Sendo assim, Shannon sugeriu-lhe que tentasse fazer um estudo matemático procurando descobrir o princípio que possibilitava o funcionamento da máquina construída um tanto quanto empiricamente. Shannon dedicando-se ao problema, descobriu que os circuitos baseados em relays tinham seus estados de ON ou OFF regidos pelas leis da Álgebra de Boole . Mais do que isso, fazendo as associações:
ON - verdadeiro - 1
OFF - falso - 0
E com isso foi capaz de mostrar como construir circuítos baseados em relays e capazes de realizar cada uma das quatro operações aritméticas.
Shannon, além de provar a possibilidade de se construir um computador totalmente eletrônico, foi o primeiro a atinar que os respectivos circuítos ficavam muito mais simples (e mais baratos ) com o abandono do sistema decimal em favor do sistema binário. Em 1937, Claude Shannon produziu sua tese no MIT que implementava Álgebra Booleana e aritmética binária utilizando circuitos elétricos pela primeira vez na história. Intitulado "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits", a tese de Shannon praticamente fundou o projeto de circuitos digitais.
Circuitos digitais são circuitos eletrônicos que baseiam o seu funcionamento na lógica binária, em que toda a informação é guardada e processada sob a forma de zero (0) e um (1). Esta representação é conseguida usando dois níveis discretos de Tensão elétrica.
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