Teoría de la Información. La prehistoria de Unix séptima parte

Teoría de la información
¿Somos el resultado de las decisiones que tomamos bajo nuestro libre albedrío o hay una fuerza superior que guía nuestros pasos?  La bibliografía sobre Claude Shannon consultada para esta serie de artículos parecería darles argumentos a los partidarios del Destino. Shannon fue una persona que se interesó por muchas cosas; el malabarismo, el Jazz, la aviación, los crucigramas o la construcción de máquinas de juegos. Parte de su vida profesional la dedicó a investigar las matemáticas aplicadas a la investigación genética o la industria armamentística. Sin embargo, una y otra vez las circunstancias lo llevaban a ir construyendo la base de su trabajo cumbre:  La Teoría de la Información

Un pequeño aviso en la pared de la Universidad de Minnesota lo llevó a trabajar con el analizador diferencial del MIT. Allí relacionó el Algebra de Boole con la construcción de circuitos. Haciendo una pasantía en los laboratorios Bell tuvo acceso a u In artículo que le dio la idea de que una sola teoría podría explicar la transmisión de información independiente del medio.  Incorporado definitivamente a Bell, donde ingresó básicamente para evitar ser llamado a filas, se interesó por la criptografía y descubrió la redundancia del lenguaje y la no necesidad de tener que transmitir frases completas para que el mensaje tenga sentido.

La Teoría de la Información

Shannon integró un equipo que trabajaba en un cambio de paradigma en las telecomunicaciones, la llamada tecnología PCM o Modulación de Código de Pulsos. En lugar de la transmisión de la voz mediante ondas eléctricas, como se hacía desde que Alexander Graham Bell inventó el teléfono, se buscaba transmitir la información sobre el comportamiento de las ondas eléctricas para que el receptor sea capaz de reconstruirlas. Acá debemos tener en cuenta dos puntos importantes.

  • No se transmite la información sobre el comportamiento de las ondas durante toda la conversación, sino que se hace un muestreo cada cierta cantidad de tiempo, y el receptor completa los espacios. Recordemos las observaciones de Shannon sobre la redundancia y la no necesidad de enviar el mensaje completo.
  • La información sobre las ondas se puede transmitir codificándolas con ceros y unos. Aquí aplican las ideas de Shannon sobre el uso del álgebra booleana para la transmisión de información por un circuito.

Ahora bien, este método no se aplica solo a la voz. La misma tecnología puede aplicarse a la transmisión a distancia de cualquier contenido que pueda convertirse en ceros y unos; imágenes fijas y en movimiento, textos, gráficos, música, etc.

Garantizando la fidelidad del mensaje

Probablemente en todos los países haya una variante del juego que en mi infancia llamábamos «teléfono descompuesto». Una persona le susurra un mensaje al compañero de al lado que a su vez hace lo mismo con el siguiente de la fila. Así, hasta llegar al último que debe repetir el mensaje en voz alta. Casi nunca coincide con lo que dijo el primero.

El desafío de los laboratorios Bell es evitar que esto pasara en las comunicaciones. Y, aquí es donde interviene la Teoría de la Información.

Shannon propuso un modelo de comunicaciones general en la que el emisor emite a través de un transmisor una señal que viajando por un canal llega al receptor. Este es el encargado de decodificar el mensaje previamente codificado por el transmisor y entregarlo al destinatario. En todo canal existe lo que se llama «ruido» que son distorsiones que afectan a la recepción del mensaje.

Su propuesta incluye las siguientes afirmaciones:

  • Todas las comunicaciones, independientemente del formato, pueden pensarse en términos de información.
  • Toda la información puede medirse en bits. Un bit (Abreviatura de dígito binario) indica la elección entre dos alternativas posibles, el punto o raya del telégrafo, cara o cruz al tirar una moneda, o pulsos encendidos o apagados en la tecnología PCM
  • La información más compleja se puede transmitir por medio de una cadena de bits con un formato predefinido. Por ejemplo, la representación en base 2 de un código númerico asignado a una letra.

En su trabajo sobre criptografía, Shannon había demostrado que se podía reducir el tamaño del mensaje eliminando la redundancia. Aquí propuso seguir el camino contrario; combatir el ruido agregando bits adicionales para que el receptor sea capaz de corregir errores ocurridos durante la transmisión.

Aunque en muchos casos la formulación teórica tardaría décadas en convertirse en aplicaciones prácticas, los ingenieros ya tenían una forma de medir la capacidad de los diferentes canales para transmitir la información. Estaba todo listo para que nuevos materiales reemplazaran al tradicional cable de cobre aumentando exponencialmente la cantidad de mensajes circulantes. Y, por supuesto haría falta una forma de manejar toda esa cantidad de información. Eso lo veremos en los próximos artículos.

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El trabajo de Shannon. La prehistoria de Unix parte 6

El trabajo de Shannon

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

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El señor Claude Shannon. La prehistoria de Unix quinta parte

Estoy escribiendo este artículo en una casa ubicada en el borde de la capital argentina. Cuando lo termine viajará por kilómetros de fibra óptica hasta la localidad balnearia de Las Toninas donde un cable subterráneo lo llevará por debajo del Atlántico por el camino más rápido hacia los servidores españoles de LinuxAdictos. Al publicarse, podrá leerlo en su smartphone el pasajero de un bus en Madrid y en su tableta un paciente sentado en la sala de espera de un dentista de Ciudad de México. Es posible que al primero le guste tanto que llamará a su madre para pedirle que lo lea, mientras que al otro le parecerá tan malo que subirá un video a Instagram diciendo cuanto lo odia.

El rol de los laboratorios Bell

La mayor parte de las tecnologías involucradas en el proceso, desde que prendí el ordenador para escribir el artículo, hasta que el mexicano pulsó el botón para subir su video se originaron, mejoraron o inspiraron en el trabajo de una sola institución. Los laboratorios Bell.

Financiados por un pequeño cargo en las facturas de teléfono del monopolio de las comunicaciones AT&T, los laboratorios Bell reunieron a varios de los mejores físicos, matemáticos, químicos, ingenieros y otros especialistas en disciplinas que sirvieran para mejorar o ampliar el servicio tecnológico.

Aunque lo que justifica esta serie de artículos es la invención de Unix, el sistema operativo en el que se inspiraron Linux, FreeBSD y macOS, también salieron de allí los transistores, las redes celulares de comunicación móvil y la tecnología CCD de captura de imágenes digitales. Es cierto que no supieron ver el potencial de los microprocesadores, pero, el invento de estos hubiera sido imposible sin la investigación previa de los laboratorios en materiales semiconductores.

Aunque los laboratorios Bell funcionaban con mecanismos parecidos a los de las comunidades del software libre y la mayoría de los inventos eran el resultado de la colaboración de varias personas, el que tal vez sea su mayor logro fue una contribución individual. Y, no se trata de una tecnología sino de una teoría. Permítanme presentarles al señor Claude Shannon.

El señor Claude Shannon

Hijo de un comerciante y juez de un pueblo rural y de una directora de escuela, creció armando y desarmando aparatos. Su carrera en el mundo de las comunicaciones se inició construyendo un telégrafo. Desde el primer momento, sus profesores lo calificarían como un científico con un gran talento y, años después, el propio Albert Einstein lo catalogaría de “brillante”.

El primer hito de la historia que estamos contando se registra cuando el señor Claude Shannon, a punto de terminar su licenciatura en la Universidad de Michigan, ve un aviso pidiendo operadores para el “analizador diferencial” del MIT.

Considerado como una de las primeras computadoras analógicas, el analizador diferencial ocupaba toda una habitación y debía ser operado por varias personas. Era capaz de resolver problemas matemáticos complejos con una velocidad mayor a la de cualquiera de las alternativas de la época. La máquina se componía de un circuito de interruptores electrónicos que controlaban conjuntos de varillas, poleas, engranajes y discos giratorios, que los operarios tenían que manipular constantemente para que se correspondieran con los valores en un problema numérico. Lo divertido es que el analizador daba la respuesta escribiendo con un lápiz mecánico en papel cuadriculado.

Fascinado por la máquina, Shannon se interesó por los relés electromecánicos dentro de su circuito de control. Se trataba de interruptores magnéticos que se abrían o cerraban con un clic cuando se aplicaba o cortaba una corriente. La posición abierta o cerrada de los relés podría representar una respuesta de sí o no a una pregunta. También, una cadena de relés podría ramificarse en una dirección lógica representando las alternativas «Y» u «O» dependiendo de las posiciones abiertas o cerradas. De ese modo, se podría responder a un problema complicado o ejecutar un conjunto complejo de comandos.

Trabajar con el analizador diferencial le dio a Shannon el germen de una idea sobre una nueva forma de diseñar y utilizar estos circuitos a través de la aplicación del algebra booleana.

Tema que va a quedar para el próximo artículo

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Carta de Alexandre Oliva a una militante feminista del código abierto

Carta de Alexander Oliva

Alexandre Oliva, considerado por algunos como el «heredero» de Richard Stallman, es ingeniero en el proyecto GNU/Toolchain (un conjunto de herramientas de software libre multipropósito para el desarrollo de sistemas operativos y aplicaciones de software) y activista del software libre. Recientemente, como explica en el texto que sigue, envió una carta a una líder feminista dentro de la comunidad del software libre. La destinataria respondió cuestionando el enlace de una página de apoyo a Stallman. Oliva decidió contestarle con esta carga abierto que reproducimos.


Dos aclaraciones:  el terminó FLOSS. agrega la letra L de libre a la sigla de Software Libre y de Código abierto para corregir el doble significado de la palabra free en inglés. Por otro lado, la sigla AFAICT del original en inglés, se traduce como «Por lo que puedo decir».

La carta de Alexandre Oliva

El otro día, envié un correo electrónico a una célebre líder feminista en la comunidad FLOSS, informándole sobre algunas buenas noticias que acababa de encontrar y que pensé que serían de su interés, y felicitándola por algunos de sus logros. Mi firma de correo electrónico, que apunta a https://ift.tt/3s3WSnM, le llamó la atención y mencionó su desacuerdo con ella en su amable y respetuosa respuesta. Pensé mucho en cómo responder y finalmente le envié la siguiente respuesta.

Lo siento, parece que ha sido la parte más relevante de mi correo electrónico para ti. Casi lo saco, sospechando que podrías diferir y ofenderte, pero terminé dejándolo ahí porque no pensé que merecieses deshonestidad de mi parte. Esto ha estado en mi firma en los correos electrónicos que envié desde el 3 de mayo, y eliminarlo no me pareció honesto.

He estado cerca de RMS durante más de 25 años. Mi esposa, mi hija, yo lo hemos recibido varias veces y hemos organizado que otros lo reciban un mayor número de veces. Gente que lo admira y gente que apenas lo conocía. Nunca fue fácil lidiar con él, es persistente y, a menudo, se obsesiona con los problemas que le llaman la atención. ¿Pero acoso?

El acoso, para mí, es una banda contra alguien en una carta de odio para derribarlo. Una carta de odio que intenta disfrazar sus verdaderas motivaciones recurriendo a un montón de acusaciones, exageraciones y tergiversaciones impactantes pero falsas.

En cuanto a las experiencias e informes que recibió … Un comité de la junta de la FSF cuyos miembros, por lo que puedo decir, investigaron los informes sobre RMS durante más de dos años, antes y después de que RMS renunciara, y a pesar de todos los rumores de segunda mano, nunca pudieron lograr cualquier hallazgo concreto. He investigado de forma independiente varias afirmaciones e invariablemente llegué a callejones sin salida. Dada la cantidad de informes falsos y ataques ad hominem contra el software libre con los que ha sido atacado, no era impensable concluir que se trataba de otro ataque de asesinato de personajes sin sustancia.

Él, torpe, obsesivo, propenso a derrumbarse ya veces severo, como nos hace nuestra condición compartida, siempre ha sido un blanco fácil para este tipo de discriminación. Además, el movimiento que inició y lidera amenaza a varios monopolios poderosos, lo que lo convierte en un objetivo más de tales ataques. Es fácil y decepcionante ver cómo sus supuestas ofensas no parecen motivar la acción cuando las cometen celebridades reales que trabajan para las fuerzas corporativas que lideran y que son servidas por los ataques contra él.

Por supuesto, nada de esto lo prueba inocente, pero eso es lo que sugiere la ausencia de evidencia creíble y la exclusividad de los rumores y las fabricaciones de segunda mano sin salida. En caso de que las personas que conozca personalmente que hayan presuntamente, sufrido acoso por parte de RMS quieran denunciarlo, mi opinión puede cambiar y, si están dispuestos, puedo transmitirla a la junta de la FSF. Pero, hasta ahora, lo que he visto se ha limitado a acusaciones falsas y deshumanizantes para apoyar la discriminación de una persona que lucha incansablemente por la libertad y la justicia, sin importar mucho más, y con algunos rasgos que son difíciles de entender para los neurotípicos. o me gusta.

Me decepciona que alguien como tú, que pretende luchar por la justicia y contra la discriminación, se uniera a la paliza, y mucho menos para etiquetarlo como una celebridad para deshumanizarlo aún más. Pero luego, solo tengo mis experiencias para analizar, no las tuyas, y ciertamente no los informes que escuchaste y elegiste creer. Sin saber cuáles son, no sé si justifican maltratarlo.

Sin embargo, puedo decir que nada justifica mentir en acusaciones falsas y exageradas: si los hechos no son lo suficientemente impactantes para respaldar esa cantidad de maltrato, fabricar hechos alternativos para llevarlo a cabo no los hace así. Más bien hace que el ataque en sí sea injustificado, desproporcionado y deshonesto.

Suscribirse a la carta puede ser comprensible en el colmo de las emociones, pero abstenerse de revocar la firma una vez que queda claro que no es más que una colección de mentiras habla mucho más sobre la alineación moral del suscriptor que sobre la del objetivo de la carta de odio.

Espero que estas palabras y hechos encuentren resonancia en su conciencia y la lleven a alinear su comportamiento con la legítima búsqueda de la justicia y luchar contra las diversas formas de discriminación. Deshacer la injusticia de la que ha sido parte sería un primer paso que se debió hacer mucho tiempo, incluso si quedan otras razones no relacionadas para buscar y perseguir justicia a favor o en contra de esta persona.

Felices Fiestas y siga luchando como siempre,

Alexandre Oliva, happy hacker https://ift.tt/3qldicF
Free Software Activist GNU Toolchain Engineer
Disinformation flourishes because many people care deeply about injustice
but very few check the facts. Ask me about https://stallmansupport.org

Solo me resta agregar una cosa. No se pueden servir a dos causas. Las entidades de defensa del código abierto y software libre deberían incluir artículos en sus estatutos que permitan que se las utilice para motorizar otras causas que nada tienen que ver

Licencia

Copyright 2021 Alexandre Oliva
Se otorga permiso para hacer y distribuir copias textuales de este documento completo en todo el mundo sin regalías, siempre que se conserven el aviso de derechos de autor, la URL oficial del documento y este aviso de permiso.

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