10 Invenções Fantásticas nascidas na DARPA

A Agência de Investigação de Projectos Avançados de Defesa (DARPA) é uma agência do Departamento de Defesa dos EUA responsável pelo desenvolvimento de tecnologias militares. A DARPA é responsável pelo financiamento de inúmeras invenções tecnológicas sem as quais não seria possível viver actualmente.

A Internet, o cloud computing, o Google Maps, GPS, mapas 3D, o Unix, a video-conferência e muitas outras, são obras do financiamento da DARPA. Descubra neste artigo como chegámos às tecnologias de hoje.

1. A internet

Sem a DARPA, a internet não existiria. Em Agosto de 1962, o paper de JCR Licklider entitulado “On-Line Man Computer Communication”, descrevia uma rede global conectada. Em Outuro, Licklider é designado director do Information Processing Techniques Office (IPTO) na ARPA, onde o seu objectivo passava por criar uma rede que conecte os computadores do Departamento de Defesa em 3 localizações diferentes. Tal não aconteceu até outro pioneiro da internet, Robert Taylor, substituir Licklider e trazer Larry Roberts do MIT.

A primeira conexão ponto-a-ponto entre PCs na nova Arpanet foi estabelecida às 22h30 do dia 29 de Outubro de 1969, criando a primeira rede operacional de pacotes do mundo. Em Dezembro, já estava operacional uma rede de 4 nós. Em 1972, o primeiro e-mail foi enviado. Apenas em 1973 se começou a chamar “internet” a estes mecanismos.

2. Windows, a World Wide Web (WWW) e vídeo-conferência

Todos sabemos que a Microsoft inventou o Windows e Tim Berners-Lee é o génio que concebeu a WWW, mas a DARPA influenciou ambos, graças ao NLS (oN-Line System). O NLS é uma criação do inventor do rato de computador, Douglas Engelbart, que em 1961 propôs ao Director de Ciências da Informação do Gabinete de Investigação Científica da Força Aérea Americana, “o desenvolvimento de uma framework que aumentasse o intelecto humano”.

O trabalho de Engelbart no NLS, mais tarde conhecido como o Sistema Aumentado (Augment System), incluiu a primeira utilização de janelas com um rato – sem as qual não poderia existir a GUI do Windows. Além disso, foi no NLS que se usaram hiperligações pela primeira vez, provando assim que o conceito poderia funcionar no mundo real, e sem o qual a world wide web não poderia existir.

Quando Engelbart demonstrou o NLS ao público em 1969, juntou linhas telefónicas, um PC e um ecrã com mais de 6 metros de altura ligado a um projector, permitindo que a sua equipa, que estava no laboratório, participasse na demonstração ao vivo. Nasceu assim a primeira vídeo-conferência online. Toda esta pesquisa foi financiada pela DARPA, assim como pela Força Aérea Americana e a NASA.

3. Google Maps

A DARPA já tinha feito uma espécie de Google Street View, com câmaras nos tejadilhos dos carros, há quase 30 anos. No Verão de 1979, um grupo de estudantes do Architecture Machine Group do MIT, financiado pela DARPA, demonstrou o Aspen Movie Map num videodisco.

O mapa interactivo permitia aos utilizadores viajar pela cidade do Colorado e até entrar virtualmente em edifícios seleccionados, além de incluir opções para viajar no tempo e ver o aspecto dos edifícios há anos atrás. E havia também um carro parecido aos do Street View, com 4 câmaras de 16mm giroscopicamente estabilizadas e montadas em fila, capturando imagens a cada 3 metros. A medição da distância da taxa de captura era feita utilizando uma roda de bicicleta atrelada ao carro. As imagens resultantes, assim como outros dados, eram então transformadas numa representação multimédia da área em 3D.

Qual a razão da ARPA para financiar este tipo de investigação? Parece estar relacionado com o incidente do Aeroporto de Entebbe, em que soldados israelitas dos serviços especiais invadiram um avião no aeroporto de Ugandan para resgatar prisioneiros. Estes soldados teriam treinado para a missão usando uma réplica do aeroporto. Nasceu assim esta ideia de utilizar mapas de vídeo para familiarizar soldados com o território de missões, assim como o projecto Aspen Movie Map.

4. Siri

O sistema de reconhecimento de voz do último iPhone nasceu a partir da investigação da DARPA. A Apple comprou a Siri, a empresa e a tecnologia que esta havia desenvolvido, em 2010. A Siri foi fundada em 2007, mas a investigação original – Cognitive Assistant that Learns and Organizes (CLAO) – foi financiada pela DARPA, para desenvolver melhores ferramentas para os soldados em campo.

Juntamente com o programa Personalized Assistant that Learns (PAL), a DARPA investigou o conceito do reconhecimento de voz combinado com inteligência artificial desde 2003. Inspirado na palavra latina “calonis”, ou servo do soldado, o projecto CALO terminou em 2008, tendo percorrido um longo caminho na construção de um assistente cognitivo que aprende a partir da experiência.

Foi substituido pelo BOLT, o programa Broad Operational Language Translation. O BOLT pretende melhorar o BOLT, servindo de ponto entre o homem e a máquina e uma ponte entre as próprias pessoas. O seu objectivo é fornecer a tradução de línguas estrangeiras, extrair informação contextual dessas traduções, permitindo aos soldados manter uma comunicação bilingue fluente sem conhecimento prévio da linguagem. O BOLT não trata apenas de língua falada; também permite a tradução fiel e contextual a partir de SMS e e-mail.

5. Unix (e a cloud)

Antes do Unix – sem o qual não haveria OS X ou iOS, Android e claro, Linux – havia o Multics. O Multiplexed Information and Computing Service (Multics) foi um projecto fortemente financiado pela ARPA e cujo objectivo passou pelo desenvolvimento de um “utilitário de informação” que providenciasse serviços computacionais 24 horas por dia, 7 dias na semana.

Pense num sistema modular em que o processador, memória, comunicações e por aí fora, pudessem operar independentemente. Resistência a ataques e diferentes classificações de dados (desde o top secret até ao unclassified) coexistindo no mesmo sistema e inacessíveis a utilizadores sem a autorização necessária. Era este o interesse da DARPA.

Este aspecto da segurança foi posto de lado temporariamente quando Ken Thompson e Dennis Ritchie se envolveram no projecto em 1969 e Peter Neumann propôs o nome “Unix” para o sistema em que começaram a trabalhar. Então onde é que entra o cloud computing?

A Multics viu também nascer a timeshared mainframe (sistema de tempo partilhado) pelas mãos da Bell Labs, GE e MIT. A partilha de recursos a partir de um super-servidor remoto por terminais locais “estúpidos” assemelha-se muito à descrição de uma infraestrutura básica de cloud computing.

6. GPS

O projecto Global Positioning System (GPS) data de 1973 e foi concebido originalmente como um sistema militar, financiado e criado pelo Departamento de Defesa dos EUA. No entanto, o conceito foi criado nos primeiros dias da própria DARPA.

Depois do lançamento do Sputnik em Outubro de 1957, dois físicos americanos no Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL) descobriram que usando transmissões de rádio e o Efeito Doppler, conseguiam precisar a localização do satélite Sputnik.

A DARPA quis ajudar a Frota Naval dos EUA com a investigação míssil Polaris, em que era necessário saber a localização precisa do submarino que os lançava. O sistema TRANSIT, mais tarde conhecido como NAVSAT, foi o primeiro sistema operacional de navegação por satélite e foi lançado publicamente em 1964, continuando a funcionar até ser desactivado 2 anos depois do GPS ficar totalmente operacional, em 1994.

7. Urban Photonic Sandtable Display

Esqueça o touchscreen que Tom Cruise utilizou em Minority Report. A DARPA demonstrou o Urban Photonic Sandtable Display (UPSD) no ano pasado, perante o espanto dos media. Desenvolvido para o campo de batalha, concretamente para cenários de planeamento de missões, o Standable fornece aos militares um ecrã 3D de grandes dimensões. Não parece nada de especial, mas o Standable não é um ecrã comum.

Usa uma tecnologia 3D holográfica que cria dinamicamente um grande (até 1,83 metros de diagonal) ecrã a cores e de 360 graus de visualização, de qualquer terreno em tempo real; o ecrã pode ser visto por um máximo de 20 pessoas sem utilizar óculos especiais.

A imagem em si é interactiva, permitindo a total manipulação – como paragem, rotação e zoom – e tem uma profundidade visual de 30 cm, o que é verdadeiramente notável tendo em conta que a tecnologia 3D actualmente comercializada permite apenas 7 a 10 cm de profundidade visual em condições ideais de iluminação.

E as tropas recebem a impressão 2D do ecrã para utilizar como mapa. Pode demorar um pouco até esta tecnologia chegar ao seu PC, mas o histórico da comercialização dos projectos DARPA sugere o contrário.

8. Lighthouse Project

A Arbor Networks é bem conhecida como uma empresa de segurança de topo especializada na área da prevenção de denial-of-service I (DDoS) distribuído. A Arbor Networks nasceu a partir de um projecto de investigação da DARPA: o Lighthouse Project, no qual os co-fundadores da Arbor Networks trabalharam, na Universidade de Michigan e foi então usado como base tecnológica da própria empresa.

Em 1999, os ataques DDos eram populares, atingindo lojas de apostas online e sistemas militares de missão crítica. A investigação do Lighthouse Project levou directamente à descoberta de soluções altamente escaláveis, provedoras de serviços que permitiram a rápida detecção, backtracking e mitigação destes ataques.

Demonstrado pela primeira vez no Verão de 2000, o sistema de detecção de anomalias mostrou como o intervalo entre a detecção do começo de um ataque DDoS e a sua resolução pode ser fechado com sucesso.

9. Anonimato na Internet

Privacidade, anonimato e agências governamentais não são companheiros naturais. Aqueles que se preocupam com a privacidade online provavelmente já ouviram fala do Tor que, quando combinado com o browser Tor, é o método que oferece o maior anonimato na internet.

O princípio base do Tor –  nomeadamente, o “onion routing” (“roteamento de cebola”) – foi originalmente financiado pelo Gabinente de Investigação Naval dos EUA em 1995, e o desenvolvimento da tecnologia teve a ajuda da DARPA em 1997. Três anos mais tarde, a rede Tor emergiu como resultado directo do trabalho financiado pela DARPA.

Então, o que é uma “onion network”? Envolve adicionar uma camada de encriptação para cada router ao longo do caminho atravessado pelos dados, sendo que cada camada de encriptação é removida pelos routers nesse mesmo caminho.

Cada router remove uma única camada para saber para onde deve enviar os pacotes de dados, mas não consegue ver de onde vieram. Nenhum destes nós sabe a origem dos pacotes, nem o destino final, nem tem acesso ao conteúdo da transferência de dados.

10. O avião mais rápido do mundo

A DARPA financiou e desenvolveu um grande conjunto de caças furtivos. Talvez o mais infame seja o F-117, usado com um efeito impressionante durante a Operação Desert Storm em 1991, quando voou 1.271 missões sem perdas, largando 2.000 toneladas de bombas com uma taxa de acerto de 80%.

O desenvolvimento de caças furtivos começou no princípio dos anos 70 e a aeronave à prova de radares “HAVE BLUE” voou pela primeira vez em 1977. A DARPA desenvolveu o planador não tripulado Falcon HTV-2, com o objectivo de lançar mísseis a qualquer alvo, em qualquer sítio do planeta, em menos de uma hora. Para conseguir este objecto a aeronave tem de voar a velocidades fantásticas, e a Falcon HTV-2 consegue voar a 20 vezes a velocidade do som, ou seja, 22 530 km/h.

Infelizmente, enquanto se tentava quebrar o recorde de velocidade no ano passado, a DARPA perdeu a aeronave quando esta se despenhou no oceano.

Qual será a próxima?

Ubiquitous High Performance Computing (UHPC), ou computação exaflop, baterá os benchmarks mais exigentes num piscar de olhos. Não será tarefa fácil, considerando que o processador da Intel Knights Corner, o mais rápido do planeta até à data, consegue “apenas” atingir velocidades de um mero teraflop (1.000.000.000.000, um bilião de operações de vírgula flutuante por segundo).

Um exaflop é o equivalente a um 10 seguido de 18 zeros, ou 10^18 = 1.000.000.000.000.000.000. Mesmo se se considerar a Lei de Moore, “o número de transístores que pode ser colocado num circuito integrado duplica a cada 18 meses”, continua a ser um grande desafio.

Mas a DARPA não está sozinha nesta cruzilhada. A Indian Space Research Organisation, juntamente com o Indian Institute of Science, está também na corrida para desenvolver a máquina exaflop, afirmando que um novo protótipo estará pronto em 2017, um ano antes da data definida pela DARPA.

A DARPA pode estar em vantagem, com a vontade de providenciar um computador que é pelo menos 50 vezes mais eficiente no gasto energético do que aqueles que temos agora. Se o financiamento da DARPA – e os técnicos da Intel, Nvidia e MIT – resultar no hardware pretendido, espere uma grande mudança naquilo que os computadores são capazes de fazer, no fim desta década.

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