Hoje em dia, as nossas vidas são extremamente ricas em dados: tudo o que vemos e ouvimos de um computador é feito de dados. Por exemplo, hoje, a caminho do trabalho, eu estava ouvindo música enquanto olhava o meu Twitter e uma foto do gato do meu amigo no Instagram. Todas essas coisas – música, texto e fotos – são essencialmente apenas séries de uns e zeros. No nível mais básico, é nisto que consiste toda a informação digital.
Então como é que uns e zeros se tornam música, mensagens de redes sociais, ou imagens de gatos? Para começar a responder a esta pergunta, vou levá-lo a uma pequena viagem pela história e significado por trás dos dados e mídia digital para lhe dar uma idéia de como chegamos até aqui com meros uns e zeros.
Um trabalho de computador
Computadores foram construídos com o propósito de processar dados para transformá-los em informação. A informação está intimamente relacionada com os dados; a principal diferença é que os dados são uma representação formalizada de algo que, quando dado contexto ou quando analisado, torna-se informação. Portanto, dados é um termo mais abstrato que informação.
Neste curso estamos principalmente preocupados com a forma como os dados são representados pelos computadores, e não com a forma como os computadores processam e criam informação. Esta é uma distinção importante, pois o objectivo deste curso é ajudá-lo a compreender as formalizações e códigos que os computadores utilizam para dar vida aos dados. Essencialmente, você aprenderá a entender as coisas do ponto de vista de um computador – coisas que você vê, ouve e toma como certo na sua vida cotidiana. Este conhecimento é muito relevante para muitos aspectos da teoria da informática.
Um computador é projetado para fazer uma série de coisas com dados: + Receber dados + Armazenar dados + Manipular dados + Apresentar dados
Tudo isso acontece internamente dentro do computador. Então como é que os computadores recebem, armazenam, manipulam e apresentam dados apenas usando electricidade? No nosso curso Como os Computadores Funcionam explicamos que os computadores são compostos por um número de interruptores que podem estar ligados ou desligados, e estes estados correspondem à representação binária 1 (ligado) e 0 (desligado). A corrente elétrica flui através dos interruptores, e se você adicionar mais interruptores, você recebe mais uns e zeros. Aqui está um exemplo de como isto funciona:
Cada estado 1 (on) ou 0 (off) em um único interruptor é chamado um bit, que é o menor dado que um computador pode armazenar. Se você usar mais switches, você recebe mais bits; com mais bits você pode representar dados mais complexos como a música, texto e imagem que eu falei antes. Bilhões de switches cabem em uma única placa de circuito, e os computadores dão vida aos dados trabalhando com esses bits.
Durante esse curso, veremos os processos que os computadores usam para transformar esses bits em coisas que você pode ver e ouvir. O primeiro passo é entender como a informação é convertida de um formato físico para um formato digital que pode ser representado por bits. Este processo de conversão é chamado de digitalização.
Digitalização
Para entender a digitalização, vamos ver quanta tecnologia foi desenvolvida nos últimos 25 anos. A tecnologia multimídia e a internet nos transformaram em uma cultura digital. Por exemplo, esta é a tecnologia que era popular há 25 anos atrás, em 1993, comparada com a tecnologia atual:
Hoje, a maioria das formas de mídia de massa, televisão, música gravada e filme são produzidos e distribuídos digitalmente, e agora estão convergindo com a internet e a World Wide Web para criar o cenário digital de mídia que experimentamos todos os dias. Aqui estão alguns fatos interessantes sobre a digitalização das mídias:
- Nunca todas as músicas que os humanos já gravaram foram digitalizadas
- Em 2011, a Amazon começou a vender mais livros digitais do que livros impressos
- Em 1986, 99.2% da capacidade mundial de armazenamento de informação era analógica; 21 anos depois, em 2007, 94% era digital
Nas fotos acima, os exemplos de tecnologia popular de 1993 são analógicos, e os exemplos de 2018 são digitais. Mais adiante, analisaremos as diferenças entre analógico e digital com mais detalhes. Por enquanto, para explicar como a digitalização progrediu de 1993 até hoje, vou dar uma rápida visão geral da tecnologia analógica e digital.
Analogue electronics, como os exemplos de 1993, usam sinais analógicos. Você pode imaginar sinais analógicos como semelhantes à linha de temperatura em um termômetro de mercúrio: a linha muda continuamente para indicar a temperatura.
Como esta linha de termômetro de mercúrio, os sinais analógicos podem tomar uma faixa contínua de valores para representar os dados, e esta faixa pode ser visualizada. Por outro lado, um termómetro digital mostra valores em passos descontínuos, por exemplo décimos de grau.
Os televisores de radiodifusão mais antigos servem como outro exemplo: estes televisores utilizam um sinal com uma onda continuamente variável para representar sons e imagens.
Porque as variações nestas ondas são tão pequenas, as formas de onda podem ser interrompidas por interferências, o que causa coisas como som estático e imagens de neve. Para reduzir a interferência, os computadores podem converter as ondas em uns e zeros (ou bits) como peças únicas de dados. O uso de bits em vez de formas de onda reduz os efeitos da interferência e resulta em som e imagens de melhor qualidade. Portanto, os computadores representam as mídias em formato numérico, e isto tem tido um grande, e crescente, impacto no que vemos e ouvimos em nosso cotidiano.
Esta semana vamos mergulhar mais profundamente nos processos matemáticos e computacionais básicos subjacentes à computação de mídia e representação de dados.
Atividade: dados cotidianos
Agora você já viu alguns exemplos de como os dados são representados, pense nos dados que são trazidos à vida para você todos os dias através do seu telefone, laptop ou computador de mesa, e todos os outros computadores ao seu redor, como displays digitais na sua viagem diária de trem, sua TV inteligente em casa, ou o rádio digital no seu carro.