O mito da interferência no espectro de rádio

David Redd, arquiteto da Internet, explica como a má ciência criou a indústria televisiva

Há uma razão para nossas televisões terem mais poder de fogo do que nós, nos borrifando com trilhões de bites enquanto nós só respondemos com cômicos toques em nossos controles remotos. Para permitir que os sinais cheguem intactos, o governo tem que dividir o espectro de freqüências em faixas que depois licencia a particulares. A (rede de notícias americana) NBC tem uma licença e você não.

Assim, a NBC pode mergulhá-lo em "Friends" seguido por um "Scrubs" muito especial e você consegue se sentar passivamente em seu sofá. É uma troca assimétrica que domina nossa cultura, economia e política--só o rico e famoso pode divulgar suas mensagens--e tudo baseado no fato que as ondas de rádio no seu indomado hábitat interferem umas com as outras.

Mas elas não fazem isso.

"Interferência é uma metáfora que mascara uma velha limitação da tecnologia como um fato de natureza". Assim diz David P. Reed, engenheiro elétrico, cientista da computação e um dos arquitetos da Internet. Se ele tem razão, então espectro não é um recurso para ser dividido como ouro ou parcelado como terra. Não é nenhum conjunto de tubos com capacidade limitada por suas larguras ou uma estrada aérea com linhas brancas para manter a ordem.

O espectro está mais para as cores do arco-íris, inclusive aquelas que nossos olhos não podem discernir. Reed diz: Não há nenhuma escassez de espectro mais que há uma escassez da cor verde. Nós poderíamos ligar imediatamente na Internet todo o mundo que recebe um sinal de rádio, e eles poderiam bombear tantos bites quantos jamais desejassem. Sairíamos de uma economia de escassez digital para uma economia de abundância digital."

Assim jogue fora o livro de regras sobre o que deve ou não ser regulado. Repense completamente o papel da FCC - Federal Communications Commission (Comissão de Comunicações Federal - a ANATEL dos EUA) em decidir quem ganha o que. Se Reed tem razão, quase um século de política governamental sobre como melhor administrar as ondas de rádio precisa ser reconfigurado, do começo ao fim.

Espectro como cor parece uma metáfora desajeitada para pendurar uma mudança de política tão extensa e com tantas implicações sociais e econômicas importantes. Mas Reed diz que não é nenhuma metáfora. Espectro é cor. Literalmente e honestamente em acordo com a verdade de Feynman (renomado cientista).

David Reed é muitas coisas, menos lunático. Ele foi professor de ciência da computação no MIT - Massachusetts Institute of Technology, depois o cientista principal da Software Arts durante seus dias de VisiCalc, e em seguida o cientista principal da Lotus durante seus primeiros dias. Mas ele é provavelmente melhor conhecido como o co-autor do artigo que lhe deu o título de arquiteto da Internet: End-to-End Arguments in System Design. (Argumentos Ponta-a-Ponta em Desenho de Sistemas).

Ou podemos reconhecê-lo como o autor do que passou a ser conhecido como a "Lei de Reed" - o verdadeiro valor de uma rede não é determinado pelo número de pontos individuais conectados ("Lei de Metcalfe") mas pelo maior número de grupos que habilita. Mas eu tenho que confessar que eu sou parcial quanto a David Reed. Eu o encontrei pessoalmente há três anos numa conferência minúscula quando ele me tirou com destreza de um buraco que eu estava cavando para mim na frente dos meus superiores. Desde então, eu o vejo mostrar seu ilimitado conhecimento técnico em uma lista de e-mail e ser pacientemente útil como fonte para vários artigos nos quais eu trabalhei.

Não precisa muito para conseguir que o Reed exiba suas fortes e bem articuladas convicções políticas e sociais. Mas sobre espectro, ele também fala apaixonadamente porém mais como um cientista. "Fótons, sejam eles de luz, rádio, ou raio gama, simplesmente não interferem com os outros" ele explica. " Eles atravessam uns aos outros".

Reed usa o exemplo de uma máquina fotográfica de caixa, ou câmera escura: se um quarto está fechado hermeticamente contra luz com exceção de um pequeno furo, uma imagem do exterior será projetada contra a parede oposta. "Se fótons interferissem com os outros ao se apertarem para passar por aquele buraco minúsculo, nós não teríamos uma imagem clara na parede de trás", Reed diz.

Se você reclama que é completamente contra a lógica uma onda se apertar por um furo e "se reorganizar" do outro lado, Reed balança a cabeça alegremente e responde: "se fótons podem passar um pelo outro, então eles de fato não ocupam nenhum espaço, já que a definição de 'ocupar' é 'deslocar'. Assim, sim, é contra a lógica. É mecânica quântica".

"Rádio e luz são a mesma coisa e seguem as mesmas leis", Reed explica. "Eles são distintos pelo que nós chamamos freqüência". Freqüência, ele ensina, é somente o nível de energia dos fótons. O olho humano detecta freqüências diferentes como cores diferentes. Assim, autorizando freqüências às emissoras de rádio e televisão, nós estamos literalmente regulando cores. Crayola pode possuir os nomes das cores que inventou e Pantone pode possuir os números pelos quais os desenhistas digitais se referem a cores, mas só o FCC pode lhe dar uma licença exclusiva para uma determinada cor.

Reed prefere falar sobre "cor RF" (radio frequency - freqüência de rádio) porque a alternativa habitual é pensar em espectro como uma representação de propriedade. Se é propriedade, é facilmente visto como finito e algo que pode ser possuído. Se espectro é cor, é muito mais difícil de pensar deste modo. Reed reformularia a frase "a WABC-AM tem uma licença exclusiva para radiodifundir a 770 kHz em NYC (Nova Iorque)" para "O governo concedeu à WABC-AM uma licença exclusiva para o Verde Floresta em NYC ". Só então, de acordo com Reed, a política de licenças atual soa tão absurda quanto é.

Mas se os fótons não interferem, por que nossos rádios e celulares ficam chiando? Por que às vezes sintonizamos duas estações ao mesmo tempo sem ouvir nenhuma direito?

O problema não são as ondas de rádio. São os receptores: "Interferência não pode ser definida como um conceito significante até que um receptor tenta separar o sinal. É o processamento que torna-se confuso, e a confusão é altamente específica ao receptor, Reed diz. Interferência não é um fato de natureza. É um artefato de algumas tecnologias. Isto é óbvio a qualquer um que melhorou um receptor de rádio e descobriu que a interferência sumiu: O sinal não mudou, assim o processamento do sinal é que deve ter melhorado. A interferência estava desde o princípio no olho do observador. Ou, de acordo com Reed, "Interferência é como chamamos a informação que um receptor não consegue distinguir".

Mas, Reed continua, "eu não posso concordar em colocar toda a culpa nos receptores". Nós temos rádios estúpidos não porque não sabemos como os fazer inteligentes, mas porque há pouca razão para tal. Eles são projetados para ver sinal como tudo que entra em uma freqüência particular, e ruído como tudo em outras freqüências. "O problema é mais complexo que só fabricar rádios inteligentes, porque algumas das técnicas para processar sinais no receptor são melhor implementadas no transmissor, ou em uma rede de transmissores e receptores. Não são apenas os rádios. É toda a arquitetura de sistemas!"

Um dos exemplos mais simples de uma configuração que funciona foi inventado durante a Segunda Guerra Mundial. Nós estávamos preocupados que os alemães poderiam embrulhar os sinais com os quais nossos submarinos controlavam os torpedos. Isto inspirou a primeira tecnologia de "freqüência-saltante": transmissor e receptor foram feitos para trocar, em veloz sincronia, entre um grupo de freqüências determinadas. Mesmo se algumas dessas freqüências estivessem em uso por outros rádios ou 'embrulhadores', descoberta de erro e a retransmissão assegurariam uma mensagem completa e correta. A Marinha norte-americana usa uma versão de freqüência-saltante como a base de suas comunicações desde 1958. Assim sabemos que sistemas que permitem transmissores e receptores negociarem funcionam--e muito bem.

Assim, que arquitetura Reed implementaria se ele fosse o rei do mundo ou, menos provável, presidente da FCC?

Aqui ele é dogmaticamente não dogmático: "Tentar decidir a melhor arquitetura antes de usá-la sempre falha. Sempre". Esta é de fato a síntese em uma linha do Argumento Ponta-a-Ponta que ele e seus co-autores apresentaram em 1981. Se você quer maximizar a utilidade de uma rede, e manter seu papel, deve retirar tantos serviços quanto possível da própria rede. Embora isso não seja tão contra a lógica quanto a noção de fótons que não ocupam espaço, pelo menos não é óbvio, porque nossa tentação habitual é melhorar uma rede adicionando serviços a ela.

Isso é o que as companhias de telefone fazem: elas acrescentam a identidade do emissor, e tornam sua rede mais valiosa. Nós sabemos que é mais valioso porque eles nos cobram mais por isto. Mas o Argumento Ponta-a-Ponta diz que adicionar serviços diminui o valor de uma rede de comunicações, porque isso é tomar decisões de antemão sobre o que pessoas poderiam querer. Ao invés, Reed e seus colegas defendem, mantenha a rede sem serviços específicos de forma que seja aperfeiçoada para habilitar inovações sugeridas pelo usuário (a "Ponta").

Este profundo princípio arquitetônico está no centro do valor da Internet: Qualquer um com uma boa idéia pode implementar um serviço e oferece-lo na rede em vez de ter que propô-lo aos "donos" da infra-estrutura e esperar que eles o implementem. Se a telefonia fosse como a Internet, nós não teríamos tido que esperar 10 anos para adquirir o indicador de chamadas tipo Bina (B indica A); teria sido organizado em uma manhã, implementado à tarde, e estaria pronto para ofertas competitivas na hora do jantar.

Para Reed a pergunta é, qual o acordo mínimo exigido para ordenar as comunicações sem fio? Quanto menos construções colocadas no próprio sistema, mais inovação--em idéias, serviços e modelos empresariais--surgirão nas extremidades.

Há grande controvérsia, porém, sobre exatamente o quanto de protocolo "aperto de mãos" deve ser embutido pelo fabricante e obrigado por lei. Reed acredita que na medida em que cresce o número de funções básicas de processamento de sinal de rádio que são defined in software, (definidas por softwares), em lugar de gravadas no hardware, os rádios poderão adaptar-se às novas mudanças, mesmo depois de estarem em uso. Reed vê um mundo de "rádios bem-educadas" que negociarão novos protocolos de diálogo e pedirão ajuda a suas colegas.

Ainda que a FCC seja retirada do centro do sistema de forma que os "finais" possam negociar dinamicamente as conexões mais eficientes, Reed vê uma área para envolvimento governamental: "A FCC deveria ter o papel de especificar a pesquisa de ciência e tecnologia pertinente, através da NSF - National Science Foundation (Fundação de Ciência Nacional). Pode até mesmo haver lugar para um regulamento centralizado, mas que seja focalizado em problemas reais na medida que surgirem, não em fantasias teóricas baseadas em projeções de limites de tecnologia atuais."

Falando com Reed fica claro que ele se sente frustrado. Ele vê uma economia que está pronta para deslanchar sendo bloqueada por políticas baseadas na tecnologia de quando o Titanic afundou. (Literalmente: O governo se deu o direito de regular as ondas de rádio em 1912 por causa da inabilidade do Titanic em enviar um sinal claro de SOS). Uma chave para a nova geração, de acordo com Reed, são os SDR- software-defined radios (rádios definidos por softwares). Um SDR é inteligente justamente onde os receptores atuais não são. Não importa quão sofisticado e caro é o receptor em sua sala, quando ele sintoniza uma estação só sabe fazer uma coisa com a informação que está recebendo: trata-la como dados para criar variações sutis na pressão do ar. Por outro lado, um SDR não faz nenhuma suposição assim, é um computador e pode tratar dados da maneira que for programado. Isso inclui poder decodificar duas radiodifusões em uma única freqüência, como demonstrou Eric Blossom, engenheiro no projeto de Rádio GNU.

Claro que um SDR não precisa tratar informação como sons codificados. Por exemplo, diz Reed, "quando uma nova Super-Fabulosa rede de TV de Ultra-Definição difundir seu primeiro sinal, os primeiros bites serão um URL para um Website que contém o software para receber e decodificar os sinais em cada tipo de TV no mercado ".

Mas os SDR só tratam de um componente. Reed vê inovação em todo espectro. Ele e seu colega, o técnico Dewayne Hendricks, têm discutido o que eles chamam de "faixa ultra larga", um nome criado para se referir a um grupo de técnicas onde a UWB "ultra-wide band" (banda ultra-larga) é a mais conhecida. As faixas ultra-largas juntam enormes quantias de informação em mensagens muito pequenas e as transmite por um amplo conjunto de freqüências: muitas cores, muita informação. Reed diz: "O UWB proposto atualmente é um simples primeiro passo. Emissores UWB são simples e poderiam ser bem baratos. Podem transmitir uma quantia enorme de informação em uma mensagem muito pequena--por exemplo, um DVD inteiro poderia ser enviado a seu carro em um 'drive-through' de video-locadora. Outras técnicas de banda-muito-larga, não tão desenvolvidas quanto a UWB, espalham energia mais suavemente no tempo e, Reed acredita, é mais provável serem a base de redes altamente renováveis.

Pelo compromisso Ponta-a-Ponta de Reed, deve estar claro que ele não está interessado em legislar contra tecnologias velhas mas ajudar o mercado de usuários decidir a tecnologia que eles querem. "Nossa meta deve ser habilitar um processo que encoraja a obsolescência de todos os sistemas atuais tão depressa quanto economicamente praticável. Isso significa que tão rápido quanto possa ser desdobrada tecnologia mais nova, melhor para implementar funções herdadas, esses funções devem desaparecer devido a competição". em outras palavras, você poderá sintonizar o sinal do "West Wing" da rede NBC em sua TV até que tantas pessoas tenham abraçado a nova tecnologia que as emissoras decidam abandonar as técnicas de difusão atuais. "As pessoas não foram obrigadas a abandonar o Apple II. Fizeram isto voluntariamente por ter surgido uma tecnologia melhor", Reed afirma.

Mas em última instância Reed não está nisto porque ele quer que nós tenhamos televisões melhores ou máquinas fotográficas digitais ligadas em rede. "A má Ciência está sendo usada para fazer a concentração oligárquica nas comunicações parecer um fato da paisagem". Abrir o espectro para todos os cidadãos iria, de acordo com ele, ser um passo épico em substituir o "não" pelo "e" na famosa frase de Richard Stallman: "Livre como em 'livre expressão', não livre como 'cerveja livre'". De acordo com Reed: "Nós nos acostumamos a parcelar pedaços e falar sobre 'largura de banda'. Abrir o espectro mudaria tudo isso".

Mas certamente deve haver algum limite. "De fato, não há. Informação não é uma coisa física que tem que ter um limite exterior mesmo se nós ainda não sabemos qual é o limite. Além de avanços na compressão, há algumas pesquisas espantosas que sugerem que a capacidade informadora de sistemas pode de fato aumentar com o número de usuários". Reed está se referindo a trabalhos de investigadores no campo de redes de rádio, como Tim Shepard e Greg Wornell do MIT, David Tse da UC-Berkeley (Universidade da Califórnia em Berkeley), Jerry Foschini da Bell Labs, e muitos outros, como também trabalho sendo realizado pelo Laboratório de Mídia do MIT. Se esta pesquisa cumprir sua promessa, será mais um modo de mostrar como a metáfora de espectro-como-recurso é falsa e desencaminha a política.

"A melhor ciência é freqüentemente contra a intuição", Reed conclui. "E ciência ruim sempre conduz a políticas ruins".

por David Weinberger 15/04/2003 às 10:47
http://brasil.indymedia.org/pt/blue/2003/04/252749.shtml
http://www.salon.com/tech/feature/2003/03/12/spectrum/index2.html