Cómo Claude Shannon ayudó a patear

Entre los grandes ingenieros del siglo XX, ¿quién contribuyó más a nuestras tecnologías del siglo XXI? Yo digo: Claude Shannon.

Shannon es mejor conocido por establecer el campo de la teoría de la información. En un artículo de 1948, uno de los más grandes en la historia de la ingeniería, ideó una forma de medir el contenido de información de una señal y calcular la velocidad máxima a la que la información podría transmitirse de manera confiable a través de cualquier tipo de canal de comunicación. El artículo, titulado "Una teoría matemática de la comunicación", describe la base de todas las comunicaciones modernas, incluida la Internet inalámbrica en su teléfono inteligente e incluso una señal de voz analógica en un teléfono fijo de par trenzado. En 1966, el IEEE le otorgó su máximo galardón, la Medalla de Honor, por ese trabajo.

Si la teoría de la información hubiera sido el único logro de Shannon, habría sido suficiente para asegurar su lugar en el panteón. Pero hizo mucho más.

Una década antes, mientras trabajaba en su tesis de maestría en el MIT, inventó la puerta lógica. En ese momento, los relés electromagnéticos, pequeños dispositivos que usan magnetismo para abrir y cerrar interruptores eléctricos, se usaban para construir circuitos que enrutaban llamadas telefónicas o controlaban máquinas complejas. Sin embargo, no había una teoría consistente sobre cómo diseñar o analizar tales circuitos. La forma en que la gente pensaba en ellos era en términos de que las bobinas del relé estuvieran energizadas o no. Shannon demostró que el álgebra booleana podría usarse para alejarse de los relés en sí mismos y pasar a una comprensión más abstracta de la función de un circuito. Usó este álgebra de la lógica para analizar y luego sintetizar circuitos de conmutación y para demostrar que el circuito general funcionaba como se deseaba. En su tesis inventó las puertas lógicas AND, OR y NOT. Las puertas lógicas son los bloques de construcción de todos los circuitos digitales, sobre los cuales se basa todo el edificio de la informática.

En 1950, Shannon publicó un artículo en Scientific American y también un trabajo de investigación que describía cómo programar una computadora para jugar al ajedrez. Entró en detalles sobre cómo diseñar un programa para una computadora real. Discutió cómo se representarían las estructuras de datos en la memoria, estimó cuántos bits de memoria se necesitarían para el programa y dividió el programa en cosas que llamó subprogramas. Hoy llamaríamos a estas funciones, o procedimientos. Algunos de sus subprogramas eran para generar posibles movimientos; algunos debían dar valoraciones heurísticas de lo bueno que era un puesto.

Mientras trabajaba en su tesis de maestría en el MIT, Shannon inventó la puerta lógica.

Shannon hizo todo esto en un momento en que había menos de 10 computadoras en el mundo. Y todos estaban siendo utilizados para cálculos numéricos. Comenzó su trabajo de investigación especulando sobre todo tipo de cosas para las que las computadoras podrían programarse más allá de los cálculos numéricos, incluido el diseño de circuitos de conmutación y relés, el diseño de filtros electrónicos para las comunicaciones, la traducción entre idiomas humanos y la realización de deducciones lógicas. Las computadoras hacen todas estas cosas hoy. Dio cuatro razones por las que había elegido trabajar primero en el ajedrez, y una importante era que la gente creía que jugar al ajedrez requería "pensar". Por lo tanto, razonó, sería un gran caso de prueba para ver si se podía hacer pensar a las computadoras.

Shannon sugirió que podría ser posible mejorar su programa analizando los juegos que ya había jugado y ajustando los términos y coeficientes en sus evaluaciones heurísticas de las fortalezas de las posiciones en el tablero que había encontrado. Shannon no tenía computadoras disponibles en ese momento, por lo que no pudo probar su idea. Pero solo cinco años después, en 1955, Arthur Samuel, un ingeniero de IBM que tenía acceso a las computadoras mientras se probaban antes de entregarlas a los clientes, estaba ejecutando un programa de juego de damas que usaba el método exacto de Shannon para mejorar su juego. Y en 1959, Samuel publicó un artículo al respecto con "aprendizaje automático" en el título, la primera vez que esa frase apareció impresa.

Entonces, recapitulemos: teoría de la información, puertas lógicas, programación informática no numérica, estructuras de datos y, posiblemente, aprendizaje automático. Claude Shannon no se molestó en predecir el futuro, simplemente siguió adelante y lo inventó, e incluso vivió lo suficiente para ver la adopción de sus ideas. Desde su fallecimiento hace 20 años, no hemos visto a nadie como él. Probablemente nunca más lo haremos.

Este artículo aparece en la edición impresa de febrero de 2022 como "Los grandes éxitos de Claude Shannon".