gsic001 sistemas complexos 2008

Sistemas complexos

Prof. Jorge H. C. Fernandes ([email protected])

Carga horria:15 horas/aula

Braslia Verso 1.2 Novembro de 2008

Especializao em Gesto da Segurana da Informao e Comunicaes

Sistemas complexos. Prof. Jorge H. C. Fernandes 2

Sistemas Complexos 1. Conceitos Gerais sobre Sistemas.............................................................................................................................................................6

1.1. O que um sistema? ..........................................................................................................................................................................6 1.2. Exemplos de sistemas ........................................................................................................................................................................8

2. Esquemas de Classificao e Modelagem...........................................................................................................................................9 2.1. Esquemas de Classificao Universais .........................................................................................................................................9 2.2. Esquemas de Classificao Arbitrrios ......................................................................................................................................12 2.3. Abstrao e Criao de Modelos .................................................................................................................................................12 2.4. Esquema de Classificao de Ackoff...........................................................................................................................................14

2.5. Exemplos de anlises de sistemas.........................................................................................................................................16 3. Teorias e Modelos de Sistemas..............................................................................................................................................................17

3.1. Sistmica e Sistemas Abertos........................................................................................................................................................17 3.2. Ciberntica e Sistemas de Controle............................................................................................................................................18 3.3. Cincia da Computao e Sistemas de Computador Programvel ...............................................................................20 3.4. A Engenharia e os Sistemas Tecnolgicos, Mquinas e Linguagens.............................................................................26 3.5. Lingstica e Sistemas de Linguagens .......................................................................................................................................30 3.6. Sistemas de Armazenamento e Recuperao da Informao..........................................................................................32 3.7. Comunicao e Sistemas de Comunicao.............................................................................................................................32

3.7.1. Comunicao .............................................................................................................................................................................32 3.7.2. Sistema de Comunicao......................................................................................................................................................33 3.7.3. Um Sistema de Comunicao organizado em Camadas.......................................................................................34 3.7.2. Protocolos de Comunicao ................................................................................................................................................35 3.7.3. Sistemas de Comunicao de Massa ................................................................................................................................37

3.8. Psicologia e Sistemas Cognitivos.................................................................................................................................................37 3.9. Sistemas de Software .......................................................................................................................................................................38

3.9.1. Um software uma mensagem..........................................................................................................................................38 3.9.2. Linguagens e hierarquias de software .............................................................................................................................39

3.10. Organizaes Humanas e Sistemas de Gesto....................................................................................................................40 3.10.1. Sistemas de Gesto da Qualidade...................................................................................................................................43 3.10.2. Sistemas de Gesto da Tecnologia da Informao...................................................................................................44 3.10.3. Sistemas de Gesto da Informao.................................................................................................................................45 3.10.4. Sistemas de Comando e Controle...................................................................................................................................46

4. Ecossistemas e Sistemas Complexos Adaptativos .........................................................................................................................49 4.1. Ecossistemas Artificiais ....................................................................................................................................................................49

4.1.1. Um Exemplo de Ecossistema Artificial .............................................................................................................................50 4.1.2. Seleo de Estratgias por Agentes ..................................................................................................................................51 4.1.3. Algoritmos Genticos .............................................................................................................................................................51 4.1.4. Algoritmos Genticos Aplicados Soluo do Dilema do Prisioneiro Iterado ................................................53

4.2. Sistemas Complexos.........................................................................................................................................................................54 4.2.1. Fenmenos Emergentes........................................................................................................................................................54 4.2.2. Criticalidade Auto-Organizada............................................................................................................................................56 4.2.3. Evoluo na Borda Ordem-Caos.........................................................................................................................................57 4.2.4. Paisagens de Aptido .............................................................................................................................................................58

5. Concluses.....................................................................................................................................................................................................59



Resumo

Este texto apresenta uma srie de conceitos sobre sistemas, visando compor um arcabouo conceitual sistmico para a discusso de questes relativas gesto da segurana da informao e comunicaes. So tratados primeiramente os conceitos e as aplicaes de sistemas nas mais diversas reas. So exploradas algumas das principais categorias de sistemas, como as dos sistemas computacionais e de software, dos sistemas organizacionais e de gesto, dos sistemas cognitivos, dos sistemas lingsticos, dos sistemas biolgicos e ecolgicos, dos sistemas de comunicao e dos sistemas de comando e controle. Na fundamentao dos conceitos de sistemas destaca-se a abordagem peculiar e recente dos sistemas complexos adaptativos (complex adaptive systems CAS). Esta surge como uma proposta unificadora na descrio das propriedades que regem o funcionamento de qualquer sistema formado por agregados de agentes autnomos que interagem por meio de regras simples atravs das quais emergem comportamentos complexos em um ambiente tambm dinmico. As propriedades fundamentais dos sistemas complexos se tornam poderosos instrumentos analticos e sintticos para o controle e segurana de sistemas.



1. Conceitos Gerais sobre Sistemas

1.1. O que um sistema?

Um sistema pode ser definido como um conjunto de partes inter-relacionadas formando um todo, que exibe vrias propriedades estruturais e processuais (comportamentais) que persistem ao longo de um

tempo. O ambiente de um sistema tudo com o qual o sistema interage, e tambm pode ser chamado de

seu universo. A Figura 1 apresenta esquematicamente estes elementos.

Fig. 01: Um sistema interage com seu ambiente.

O sistema forma um todo coeso e segregado de seu ambiente subjacente atravs de um limite ou escopo, conforme ilustra a Figura 2. Isto permite separar o que est dentro do (escopo do) sistema, do que est fora do (escopo do) sistema.

Fig. 02: Limite ou escopo de um sistema.

As propriedades estruturais de um sistema esto associadas s relaes espaciais estabelecidas, essencialmente de forma esttica, entre as partes ou elementos que formam o sistema. Por exemplo: um telefone formado por caixa, fone e dois fios: espiralado e duplo. A caixa formada por corpo, discador e um gancho. O fone conecta-se caixa por meio do fio espiralado. O fone descansa junto caixa por meio do gancho.



A caixa conecta-se ao sistema telefnico por meio do fio duplo. Os processos, ou propriedades comportamentais de um sistema esto mais associados s relaes temporais, essencialmente dinmicas, estabelecidas entre as partes ou elementos quando em inter-relao. Por exemplo: Para que o discador funcione necessrio que o fone esteja fora do gancho ou siga os seguintes passos para discar: tirar o fone do gancho, aguardar o tom de discar, discar o nmero, aguardar o atendimento, iniciar a conversao, finalizar a conversao e colocar o fone no gancho. importante perceber que a estrutura de um sistema define os processos ou comportamentos exibidos pelo sistema, enquanto que seus processos definem ou estimulam a construo de estruturas que os suportem. Dizemos ento que a estrutura de um sistema define seus processos (comportamentos), e que, por sua vez, os processos ou comportamentos de um sistema definem sua estrutura. Esta noo poderia ser sumarizada pela Figura 3, utilizando-se um smbolo usado na filosofia do Taosmo.

Fig. 03: Estrutura e processos de um sistema se co-definem.

Em termos simplificados, podemos observar um sistema interagir com seu ambiente em duas situaes: (i) para desempenhar uma ou mais funes por meio do estabelecimento de uma relao entre suas

entradas (inputs) e sadas (outputs) realizadas por um usurio nas interfaces do sistema, o que lhes

confere utilidade ao usurio; (ii) para realizar aes sobre o ambiente e perceber correspondentes reaes

do ambiente, em um processo cclico que visa manter sua prpria integridade ou existncia, e desta forma

atender ao seu prprio interesse ou propsito. No primeiro caso dizemos que o sistema desempenha um ou mais funes, tratando-se de um sistema til. No segundo caso dizemos que o sistema possui auto-determinao, capacidade de sobrevivncia ou propsito, sendo neste caso um sistema autnomo. Vrios sistemas se situam no limite entre estas duas situaes. Na prtica, o ser humano deseja que um sistema seja til e que tambm possua capacidade de se manter ntegro ao longo do tempo. A Figura 4 ilustra estas diferenas e conceitos.

Fig. 04: Um sistema desejvel aquele que simultaneamente til e autnomo.



1.2. Exemplos de sistemas

Em termos prticos, o conceito de sistema pode ser aplicado a uma imensa variedade de entidades concretas ou abstratas, como por exemplo: 1. O (sistema de) computador que estou usando para escrever este documento, formado por elementos de

hardware e software em uma estrutura hierrquica, com vrios comportamentos previsveis interna e (ou) externamente observveis, cujas funes permitem que eu, fazendo parte do ambiente no qual o computador se insere, possa realizar tarefas como edio de texto, envio de e-mails, navegao na web etc;

2. O sistema de injeo eletrnica do meu automvel, formado por elementos de hardware e software embarcado, cuja funo regular o fluxo de combustvel do motor do meu automvel. O motor do meu automvel tambm um sistema, do qual o prprio sistema de injeo eletrnica faz parte. O automvel constitui o ambiente do qual a injeo eletrnica faz parte;

3. O Sistema Solar, formado pelo Sol, Terra, outros planetas e corpos celestes, que no desempenha propriamente uma funo, mas exibe um conjunto de propriedades estruturais e comportamentais, cujos elementos interagem de forma no intencional. Um conjunto de foras fsicas mantm a integridade deste sistema planetrio.

4. A Universidade de Braslia1, um sistema formado pelos elementos humanos, fsicos e sociais que formam a UNB: seus professores, alunos, tcnicos, unidades administrativas como Gabinete do Reitor, decanatos, institutos, faculdades, centros etc, laboratrios de ensino e pesquisa, espaos comunitrios etc. Os vrios elementos que formam a UnB interagem com um ambiente do qual participam a sociedade brasileira, especialmente do Distrito Federal, visando desempenhar a funo de gerir o conhecimento em favor desta sociedade, atravs de funes de suporte como ensino, pesquisa e extenso universitria.

5. O Sistema Econmico Brasileiro conjunto de elementos que formam a economia do Brasil, compostos por agentes consumidores, produtores e reguladores, cujos elementos estruturais e comportamentais fazem funcionar o fluxo de recursos que d vitalidade econmica ao pas;

6. O meu sistema digestrio, formado por minha boca, faringe, esfago, estmago, intestinos etc cuja funo interagir com outros sistemas de meu organismos visando capturar e transformar alimentos obtidos do meio externo em matria e energia necessrias sustentao do prprio organismo, este ltimo tambm um sistema.

7. A Amaznia, um grande e complexo bioma composto por florestas, rios, populaes humanas e outros elementos, que desempenha uma grande variedade de funes, sendo algumas delas: capturar gs carbnico, produzir oxignio, sustentar parte da biodiversidade do Brasil e Amrica do Sul etc;

8. O SIAFI Sistema Integrado de Administrao Financeira do Governo Federal2, formado por pessoas, procedimentos, redes de tele-processamento, computadores, software e outros elementos, cuja funo apoiar os processos de administrao financeira dos vrios rgos que constituem a Unio. Os exemplos anteriores representam uma grande variedade de mquinas, organizaes ou organismos, de

maior ou menor complexidade e tamanho. Em geral, qualquer todo organizado um sistema, todo ser vivo um sistema, toda organizao ou empresa humana um sistema e toda mquina criada pelo ser humano um sistema.

1. Exerccios

1 Cite exemplos de dois sistemas com os quais voc interage diariamente. Enumere pelo menos trs partes de cada um. Enumere trs elementos que no fazem parte destes sistemas.

2 Cite exemplos de estruturas e processos que compem os sistemas enumerados no exerccio 1

3 Descreva as interfaces dos sistemas enumerados no exerccio 1

4 Descreva as funes dos sistemas enumerados no exerccio 1

5 Cite um exemplo de um sistema que simultaneamente til e autnomo

6 Cite um exemplo de um sistema que til, mas no autnomo

1 http://www.unb.br 2 http://www.tesouro.fazenda.gov.br/SIAFI/index.asp



7 Cite um exemplo de um sistema que no til, mas autnomo

2. Esquemas de Classificao e Modelagem

Os sistemas formam um todo que pode ser comparado com outros. O meu sistema digestrio pode ser comparado ao sistema digestrio de quem est lendo este texto e com os dos demais seres humanos e mesmo outros animais. O meu computador pode ser comparado com outros computadores ou dispositivos. O SIAFI pode ser comparado com o SISCOMEX3, SIAPENet4 ou ReceitaNet5. A Amaznia pode ser comparada com o Cerrado Brasileiro ou com outros biomas. A Universidade de Braslia pode ser comparada com vrias outras universidades, instituies de ensino superior, instituies pblicas etc.

Assim comparados e percebidos como apresentando estruturas e comportamentos similares, os sistemas so colocados dentro de um ou mais conjuntos ou classes, formando alguns esquemas de classificao. Vrios esquemas de classificao existem, e no h um que consiga estar correto.

2.1. Esquemas de Classificao Universais

Alguns esquemas de classificao de sistemas so ditos universais, pois contm conjuntos que enquadram todos os sistemas possveis. Por exemplo, sistemas podem ser classificados em naturais ou artificiais. Podem ser classificados em orgnicos ou mecnicos. Podem ser analgicos ou digitais. Neste caso, qualquer sistema que se tomar como exemplo poder ser enquadrado em um dos conjuntos nos esquemas anteriores.

A figura 5 apresenta alguns esquemas de classificao universais.

Fig. 05: Esquemas de classificao universal de sistemas.

Sistemas artificiais so aqueles criados pela ao humana e sistemas naturais so aqueles no criados pela ao humana.

3 http://pt.wikipedia.org/wiki/Siscomex 4 http://www.siapenet.gov.br/Portal/Servico/Apresentacao.asp 5 http://www.receita.fazenda.gov.br/PessoaFisica/ReceitaNet/default.htm



Sistemas mecnicos possuem funcionamento descrito por frmulas matemticas e da fsica clssica, enquanto que sistemas orgnicos possuem funcionamento construdo ao longo de sua histria de existncia.

Sistemas analgicos so aqueles que trabalham manipulando grandezas fsicas nas quais h uma continuidade de valores como fora, acelerao, intensidade de luz, calor e ngulo, enquanto que sistemas digitais trabalham com cadeias de smbolos em quantidades discretas e descontnuas. A figura 6 apresenta exemplos de relgios que so simultaneamente digitais e analgicos. As horas, no modo analgico, so representadas por ngulos, onde existe uma quantidade infinita de ngulos. As horas, no modo digital, so representadas por smbolos, dentro de uma quantidade finita de smbolos (caracteres).

Fig. 06: Um sistema que simultaneamente digital e analgico.

A figura 7 apresenta as vrias partes de um tpico sistema analgico de reproduo de udio comumente usado at a dcada de 1980. Grandezas fsicas magnticas armazenadas numa Fita K7 so convertidas em grandezas fsicas eltricas, amplificadas e enviadas a um dispositivo que as converte para vibraes sonoras (a caixa de som).

Fig. 07: Partes de um sistema analgico de reproduo de udio.

De forma correspondente, a Figura 8 apresenta um dispositivo computacional digital de uso especfico, um scanner. Neste sistema, grandezas fsicas armazenadas em uma folha de papel so convertidas para formatos digitais, visando posterior transmisso para um computador de uso geral.



Fig. 08: Partes de um sistema digital de varredura de imagens.

A figura 9 ilustra as diferenas abstratas entre representaes de um sinal sonoro, no modos analgico e digital, e como a converso entre ambas representaes pode ser feita. Na representao analgica h continuidade na representao dos dados. A intensidade do som varia continuamente ao longo do tempo. Os sinais analgicos so contnuos, da mesma forma que ocorre com os elementos que formam o conjunto dos nmeros reais estudados no ensino fundamental. Para que sejam convertidos para representao digital h que se criar uma descontinuidade na representao, pois os sinais digitais so discretos, da mesma forma que so discretos os elementos que formam o conjunto dos nmeros naturais, estudados no ensino fundamental. Neste caso, para a converso analgico-digital necessrio se fazer uma amostragem do sinal analgico ao longo do tempo, a fim de se construir a representao mais aproximada de uma funo contnua (contendo infinitos pontos) em uma representao discreta.

Fig. 09: Representaes de um sinal que varia ao longo do tempo, nas formas analgicas e digitais. Adaptado de:

[http://www.soi.wide.ad.jp/class/20050026/slides/04/10.html].

2.1. Exerccios

1 Cite 1 exemplo de sistema que pertencem a cada uma das classes nos esquemas de classificao apresentados.

2 Perceba que estes esquemas no so perfeitos, pois vrios sistemas so heterogneos quando a pertence a um ou outro conjunto. Quais defeitos voc encontra nestes esquemas?

3 Cite exemplos de sistemas que at 20 anos atrs eram analgicos e hoje so digitais



4 Busque encontrar exemplos de sistemas que so atualmente digitais e que, na sua opinio, funcionavam melhor quando eram analgicos.

5 Onde h maior possibilidade de haver descontinuidades ou anomalias no funcionamento, em sistemas analgicos ou em sistemas digitais? Justifique

2.2. Esquemas de Classificao Arbitrrios

Vrios outros esquemas de classificao de sistemas so possveis e teis. Por exemplo, todos os sistemas de informao existentes no mundo formam a classe dos sistemas de informao. Todos os sistemas de computador existentes no mundo pertencem a uma classe chamada de sistemas de computador. Todos os seres humanos pertencem classe dos seres humanos. Todos os biomas pertencem classe dos biomas. Qualquer agrupamento ou conjunto de sistemas que comungam de um conjunto de propriedades comuns define uma classe de sistemas. A Figura 10 apresenta algumas classes de sistemas. Note que cada retngulo representa um conjunto, e cada elipse representa um sistema.

Fig.10: Classes arbitrrias de sistemas.

Cabe pessoa que est criando o esquema de classificao definir o que h de comum entre os elementos desta classe. Esta operao de enquadramento de alguma coisa dentro de uma classe se chama classificao. A classificao uma poderosa ferramenta para anlise e sntese de sistemas, realizada pelo ser humano desde tempos pr-histricos. Ao enquadrarmos sistemas dentro de classes ou conjuntos podemos criar quadros de referncia analtica aplicveis a vrios sistemas, pois possvel fazermos generalizaes das propriedades e processos comuns a todos os sistemas que pertencem quele conjunto.

2.2. Exerccios

1 Crie uma classe arbitrria de sistemas e enumere dois sistemas que pertencem a esta classe e dois que no pertence a esta classe

2 Descreva as caractersticas que enquadram um sistema na classe definida no exerccio 1

2.3. Abstrao e Criao de Modelos

Quando fazemos uma generalizao sobre os elementos de algum conjunto criamos um modelo ou representao abstrata de todos os elementos daquele conjunto. Por exemplo, aprendemos durante o ensino



fundamental que todos os seres humanos possuem cabea, tronco e membros. Tambm usual sabermos que toda pessoa possui um nome, uma data de nascimento, um local de nascimento, uma me e um pai biolgicos etc. Definido este modelo de ser humano, de se esperar que qualquer ser humano, quando apresentado a voc, possua uma cabea, tronco, membros, nome, data de nascimento, local de nascimento, me e pai biolgicos. Quando um mdico vai realizar um exame no aparelho digestrio de um ser humano de se esperar que ele contenha esfago, estmago, intestinos etc pois j existe um modelo de sistema digestrio criado pela prpria medicina. Quando um bilogo vai viajar para uma floresta h de se esperar que existam nesta floresta animais silvestres, fontes de gua, rvores, insetos etc. Quando se vai usar um computador espera-se que existam dispositivos de entrada de dados, sada de dados e processamento disponveis para o usurio. Enfim, a existncia de modelos torna o mundo a nossa volta mais previsvel. A mente humana est constantemente criando modelos abstratos da realidade e enquadrando as entidades com as quais trava contato dentro de tais modelos. Esta criao de modelos parte essencial dos processos cognitivos, apresentados em seo adiante.

Uma forma comum de criar modelos baseada no uso de planilhas, que so uma forma de criar modelos de dados. Suponha que voc est fazendo um trabalho no qual lhe solicitam produzir um relatrio com informaes sobre os sistemas de computadores da sua organizao XYZ. Para facilitar a apresentao do relatrio seria possvel criar uma planilha como a apresentada na Tabela 1. Conceitualmente, o usurio criou um esquema de classificao de sistemas de computadores e aplicou uma operao de abstrao de sistemas para registrar propriedades relevantes observadas nos sistemas analisados. Para criao do esquema de classificao o usurio julgou que existem trs computadores na organizao, de nmeros 1, 2 e 3. possvel que existam outros computadores na organizao, mas que podem ter passado desapercebidos pelo usurio. Isto demonstra que as operaes conceituais so inevitavelmente sujeitas a falhas. Neste caso trs elementos foram colocados dentro de um conjunto: o conjunto de todos os computadores da organizao XYZ, que vem a ser o sistema de computadores da organizao XYZ.

A operao de abstrao compreendeu julgar que as propriedades relevantes destes computadores so: nmero; nome; localizao, funes, memria e disco, e que, para cada um dos trs computadores foram exibidas as propriedades listadas.

Nmero Nome Localizao Funes Memria Disco1 Auriga Auditrio Apresentao de palestras 500 MB 50 GB2 Aldebaran Sala dos servidores Servidor Web 4 GB 400 GB3 Alfa Centauro Corredor Servidor e-mail 4 GB 400 GB

Tabela 1: Computadores de uma organizao XYZ.

Uma vez que modelos so criados, eles podem ser usados para fins de anlise e sntese. A anlise facilita a compreenso e explicao dos fenmenos que ocorrem nossa volta. A sntese torna mais fcil manipular os elementos do sistema, visando o alcance de um objetivo ou meta desejada. Por exemplo, com base no modelo acima apresentado, podemos prever que: (i) o computador Auriga tem ou ter problemas de desempenho durante a apresentao de palestras, pois possui pouca memria; (ii) Aldebaran est sujeito a ataques de SQL injection6, pois prov um servio na Web e (iii) Alfa Centauro possui maior risco de ataque fsico pois est localizada no corredor. Aes corretivas podero ser efetuadas visando sintetizar uma nova situao para os sistemas de computadores da organizao XYZ, onde os riscos acima mencionados sejam minimizados.

Perceba que as organizaes, por meio de seus sistemas de informao, manipulam imensas bases de dados que consistem em modelos da realidade sobre os mais diversos elementos que fazem parte do ambiente da organizao, bem como da estrutura e processos internos da organizao. Por exemplo, uma organizao bancria possui equipes de analistas de sistemas que so responsveis por criar modelos de dados sobre seus clientes, contas correntes e outros produtos e servios bancrios. por meio da manipulao destes modelos que um banco consegue cumprir sua misso.

2.3. Exerccios

1 Use uma planilha eletrnica para criar um modelo de dados para registrar informaes sobre elementos de um sistema que voc conhece. Insira pelo menos 5 elementos dentro deste modelo.

2 Baseado apenas nas informaes contidas no seu modelo criado no exerccio 1, faa e registre inferncias acerca de propriedades a serem exibidas pelos elementos do sistema, ou pelo sistema como um todo.

6 http://en.wikipedia.org/wiki/SQL_injection



2.4. Esquema de Classificao de Ackoff

Ackoff [http://www.acasa.upenn.edu/4sys.htm] concebeu um esquema universal para classificao de sistemas, baseado em quatro classes diferentes, conforme a tabela 2. Neste esquema, os sistemas so enquadrados como mecansticos, animados, sociais e ecolgicos conforme a existncia ou no de ao intencional para suas partes e seu todo.

Tipo de Modelo de Sistema

Existe ao intencional das

partes?

Existe ao intencional do

todo? ExemploMecanstico No No MquinasAnimado No Sim PessoasSocial Sim Sim OrganizaesEcolgico Sim No Ilhas Galpagos

Tabela 2 Tipos de Sistemas, segundo Ackoff (Adaptado pelo autor).

Fig. 11: Organizao dos tipos de sistemas, segundo Ackoff.

A Figura 11 apresenta uma estrutura de classificao dos sistemas como mecansticos, animados, sociais e ecolgicos.

2.4. Exerccios

1

Preencha a tabela abaixo com informaes sobre quatro exemplos de sistema, um para cada um dos tipos indicados por Ackoff na Tabela 2. Para cada exemplo registre: (i) um nome; (ii) uma enumerao das partes ou elementos constituintes do sistema; (iii) uma descrio de quo coeso e segregado este sistema, isto , quais so os limites deste sistema; (iv) uma descrio da estrutura do sistema, isto , como seus elementos internos de organizam ou dispem espacial e (ou) temporalmente; (v) uma descrio de um ou mais processos ou comportamentos



internos e (ou) externos do sistema, e que se mantm persistentes com o tempo; (vi) uma descrio do ambiente subjacente tpico com o qual este sistema interage e (ou) do sistema de maior escopo (supra-sistema) no qual este sistema se insere; (vii) as funes possivelmente desempenhadas pelo sistema na sua interao com o ambiente externo e (ou) as aes que o sistema realiza na manuteno de sua integridade, autonomia e (ou) sobrevivncia. Veja os exemplos na Seo 2.5.

Nome:

Partes:

Coeso e Limites:

Estruturas:

Processos ou Comportamentos:

Ambiente:

Funes e (ou) Aes:

Nome:

Partes:

Coeso e Limites:

Estruturas:


Ambiente:

Funes e (ou) Aes:

Nome:

Partes:

Coeso e Limites:

Estruturas:


Ambiente:

Funes e (ou) Aes:



Nome:

Partes:

Coeso e Limites:

Estruturas:


Ambiente:

Funes e (ou) Aes:

2.5. Exemplos de anlises de sistemas

Nome: Automvel

Partes: carroceria, motor, suspenso, estofamento etc

Coeso e Limites: Um carro um objeto discreto, fcil e unicamente identificvel atravs de sua placa. Fisicamente delimitado principalmente por sua carroceria e pneus. A carroceria possui partes de metal e vidro, que permitem a entrada e sada do condutor, a proteo do motor e a visibilidade de dentro para fora e de fora para dentro.

Estruturas: Um automvel formado em sua maior parte por peas rgidas articuladas. Poucas peas so mveis, especialmente as que se encontram no interior do motor, sistema de direcionamento e estofamentos. A suspenso responsvel por suportar o motor e a carroceria. A caixa de mudanas transmite a fora rotacional do motor para os pneus, os quais, por sua vez entram em contato com a pista atravs da qual o carro usualmente de desloca.

Processos ou Comportamentos: Ligar e desligar o motor, abertura e fechamento de portas, acelerao e frenagem, abastecimento de combustvel, abrir e fechar janelas laterais, dobrar direita e esquerda em variados ngulos, buzinar, mudar marcha, andar frente, andar de r, apresentar informaes sobre velocidade atual, quantidade de quilmetros deslocados, combustvel disponvel no motor, rotao do motor, temperatura da gua, nvel do leo, carregamento da bateria atravs do alternador etc

Ambiente: Vias pavimentadas e estradas de terra que compem os sistemas de trnsito terrestre.

Funes e (ou) Aes: Deslocar condutor, passageiros e bagagens atravs de vias.

Nome: Sistema imune humano

Partes: Ndulos e vasos linfticos, amgdalas, adenides, timo, bao, apndice, medula ssea, linfcitos, fagcitos e outras clulas e complexos de substncias imunes.

Coeso e Limites: O sistema imune coordena suas aes com os outros sistemas de comunicao de fluidos e substncias do organismo, como o sistema circulatrio, os compartimentos corporais e o prprio sistema nervoso. Suas clulas, embora sejam produzidas originariamente nos tecidos linfticos, so distribudas atravs dos vasos sanguneos e outros espaos intersticiais do corpo (espao existentes entre clulas e entre rgos). Desta forma, por se tratar de um sistema altamente integrado com o prprio organismo, se torna difcil estabelecer os limites fsicos do sistema imunolgico.

Estruturas: O sistema imune uma imensa e complexa rede de comando e controle para defesa contra invasores do organismo. Muitas clulas imunes e complexos de substncias imunes se posicionam junto aos



pontos de entrada do organismo como reas bucais, nasais e respiratrias, bem como junto a possveis perfuraes na pele, formando a primeira barreira de defesa contra invasores. Os ndulos, vasos e outros tecidos linfticos se interconectam aos compartimentos internos como abdmen, pulmes e s vias de transporte do organismo, a fim de coletar informaes sobre possveis ataques e distribuir estas clulas e substncias no meio interno e nas entradas do organismo. As clulas e substncias que ficam nos espaos intersticiais e no sistema circulatrio formam uma segunda barreira de defesa.

Processos ou Comportamentos: O sistema imune contm um imenso estoque de vrias clulas e substncias, que devem produzir uma resposta imune a invasores potenciais. Os anticorpos, da mesma forma que um alicate, adquirem variados formatos para reconhecer e se acoplar a milhes de diferentes substncias estranhas que esto na superfcie de bactrias, vrus, parasitas, fungos e corpos estranhos que penetram no organismo. Estas substncias so reconhecidas como antgenos. Os anticorpos marcam estes corpos e direcionam a ao de vrias clulas imunes que isolam, matam, digerem e secretam estes corpos e outras partes que no so reconhecidas como fazendo parte do organismo.

Ambiente: O organismo humano, do qual o sistema imunolgico um subsistema.

Funes e (ou) Aes: A principal funo chamada de resposta imune e compreende o reconhecimento de antgenos (vrus, bactria etc), produo e secreo de anticorpos dentro dos fluidos corporais, marcao de antgenos por meio de anticorpos, produo de clulas T para atacar e destruir clulas e outros corpos marcados, digesto de microorganismos e substncias estranhas, coordenao da resposta imune etc.

Nome: Sistema computacional com software armazenado.

Partes: Dispositivos de entrada e sada de dados, armazenamento primrio (memria) e secundrio (disco etc) e processamento. Dados e softwares armazenados em meio permanente.

Coeso e Limites: Um computador um sistema delimitado externamente por seus dispositivos de entrada e sada de dados, com os quais estabelece comunicao com o usurio. Estes dispositivos se comunicam as demais partes do computador, especialmente as unidades de processamento e armazenamento.

Estruturas: Dispositivos de entrada e sada de dados enviam e recebem dados de e para a unidade de armazenamento primrio. A unidade de processamento tambm recebe e envia os dados armazenados de e para a memria. Alguns destes dados so instrues que, interpretadas pela unidade de processamento, direcionam o funcionamento do processador realizao de operaes de clculo, lgica e controle de fluxo de dados.

Processos ou Comportamentos: Os dispositivos de entrada de dados convertem impulsos analgicos (cliques de mouse, movimento de mouse, pressionamento de teclas etc) para dados digitais e os armazenam nos dispositivos de armazenamento. Os dispositivos de sada obtm os dados digitais armazenados e os convertem para formas analgicas (pingos de tinta no papel, marcaes coloridas na tela do monitor, sons, vibraes etc). Os dispositivos de armazenamento permite a gravao de dados digitais em posies de memria bem conhecidas e a posterior recuperao destes dados. Os dispositivos de processamento realizar a leitura de instrues e dados contidos na memria e a posterior gravao de dados na memria, sendo estes dados obtidos atravs da transformao de dados de entrada por meio da interpretao das instrues lidas da memria, as quais constituem o software.

Ambiente: O usurio do computador, que usualmente uma pessoa ou outro dispositivo computacional.

Funes e (ou) Aes: Carga e incio da execuo de software, entrada de dados, processamento de dados, sada de dados em funo do software inicialmente carregado.

3. Teorias e Modelos de Sistemas

Nesta seo sero explorados vrias teorias e modelos sobre o funcionamento de sistemas.

3.1. Sistmica e Sistemas Abertos

aplicao do conceito de sistemas na compreenso dos mais diversos fenmenos nas vrias reas do conhecimento d-se o nome de sistmica, a qual se iniciou com trabalhos pioneiros como o de Bertalanffy, em 1934. A explicao sobre o funcionamento dos seres vivos repousa no conceito de sistema aberto, originalmente



proposto por Bertalanffy7 em 1950. Quando estudando sistemas biolgicos, Bertalanffy notou que sistemas vivos esto necessariamente trocando matria e energia com o ambiente externo, desenvolvendo uma organizao interna complexa e auto-regulatria. Seres biolgicos esto sempre buscando se afastar de um estado de equilbrio qumico esttico no qual h repouso e morte, alcanando um estado dinmico de equilbrio estvel, a despeito da contnua tendncia da matria de empurrar o organismo para um estado de mxima entropia (desorganizao) e energia mnima (morte). Qualquer sistema apresenta esta caracterstica ele chamado de sistema aberto. Trabalhos posteriores de fsicos como Prigogyne8, com foco em sistemas fsico-qumicos, classificaram os sistemas abertos como estruturas dissipativas de no equilbrio, cujo estudo detalhado de suas propriedades representou uma ruptura com o conceito mecanicista, de sistema fechado, que dominava as cincias fsicas desde ento.

Numa viso mecanicista do mundo os sistemas so estudados como unidades isoladas de seu meio ambiente. Por exemplo, quando estudando um sistema de correias e polias ou sistema de reaes fsico-qumicas, a maioria dos pesquisadores isola ou elimina as influencias oriundas do meio externo. A abordagem de sistema fechado simplifica a anlise e sntese de sistemas fsico-qumicos, os quais tendem a chegar em um estado de equilbrio auto-organizado, que descrito na segunda lei da termodinmica (a entropia ou desorganizao de um sistema isolado que no est em equilbrio tende a crescer ao longo do tempo, alcanando valor mximo no estado de equilbrio). Mas tal abordagem no auxilia na explicao do funcionamento de sistemas que precisam exibir caractersticas vitais. Sistemas dissipativos ou abertos, no obedecem localmente Segunda lei da termodinmica, pois esto continuamente mantendo ou decrescendo sua entropia interna, isto , tendem a aumentar seu grau de organizao interna, s que s custas de importao de energia livre oriunda do meio ambiente. Um exemplo de estrutura dissipativa simples um redemoinho, que mantm sua forma graas ao fluxo constante de matria e energia que a ele chega, e do qual tambm por ele sai (Figura 12).

Fig. 12: Redemoinho: Uma Estrutura Dissipativa ou Sistema Aberto.

A maioria dos sistemas estudados neste texto exemplo de sistema aberto.

3.1. Exerccios

1 Enumere dois sistemas vivos que voc conhece sejam eles naturais ou artificiais. Descreva, para cada um deles quais so os fluxos de matria e energia que por eles passam. Demonstre por argumentao que no possvel que tais sistemas funcionem sem a existncia de tais fluxos

2 Enumere dois sistemas vivos que voc conhece e que trabalham com informao. Descreva, para cada um deles quais so os fluxos de informao que por eles passam. Demonstre por argumentao que no possvel que tais sistemas funcionem sem a existncia de tais fluxos

3.2. Ciberntica e Sistemas de Controle

O termo Ciberntica foi cunhado na dcada de 1940 por Nobert Wiener, um matemtico, em seu livro Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine. A ciberntica, segundo Wiener a cincia do controle e da comunicao no animal e nas mquinas. A ciberntica derivou, de modo mais enftico,

7 http://en.wikipedia.org/wiki/Bertalanffy 8 KAUFFMAN, S. At Home in the Universe: The Search for Laws of Self-Organization Complexity. USA: Oxford University Press. 1996.



da necessidade prtica da criao de sistemas mecanizados ou computacionais que controlam outros sistemas, est desta forma diretamente relacionada Teoria do Controle. No entanto, h uma grande quantidade de definies distintas para o termo, conforme pode ser visto em [http://www.asc-cybernetics.org/foundations/definitions.htm].

Algumas outras reas de conhecimento que diretamente influenciaram ou foram influenciadas pela ciberntica so: a teoria dos jogos de estratgia, com suas razes na economia e na cincia poltica, a qual busca formular esquemas para descrever como agentes inteligentes dentro de um sistema complexo tomam decises baseadas na racionalidade; e a informtica ou cincia da computao, que investigam as propriedades fundamentais e as aplicaes dos sistemas computacionais s mais diversas situaes.

As teorias de sistemas de controle referem-se, de forma simplificada, ao desenvolvimento de sistemas que controlam outros sistemas tecnolgicos. O surgimento da teoria do controle deveu-se principalmente necessidade prtica de controle de mquinas de guerra, como sistemas balsticos, radares e canhes, e teve como viso futurstica a robtica. A figura 13 apresenta um esquema de um sistema de controle tpico.

Fig.13: Um modelo simplificado de um sistema de posicionamento automtico de um lanador de mssil. Fonte:

[Modern Control System Theory and Design, Stanley Shinners. John Wiley. 1992]

Destaca-se nela a existncia de um sistema servo-mecnico, como um sensor remoto que envia um sinal ao controle do lanador de mssil, com a funo de abater avies. O sistema de controle precisa ajustar o ngulo correto do mssil, a fim de atingir o avio. Para que isto ocorra de modo efetivo preciso realizar vrios clculos com grande rapidez, que poderiam envolver a direo, ngulo e velocidade do avio, velocidade do mssil e do vento, a fim de determinar como o ngulo deve variar ao longo do tempo. Embora um operador humano habilidoso, treinado e disponvel possa realizar este clculo mentalmente e controlar a arma, tal combinao difcil. O controle do ngulo pode ento ser feito por um dispositivo eletrnico que representa as grandezas fsicas anteriormente mencionadas atravs de variaes de corrente e (ou) tenses eltricas e contm um circuito corretamente modelado que calcula a seqncia de ngulos adequada, representando-as na forma de novas variaes de corrente e (ou) tenses correspondentes, que seriam aplicadas ao servo-mecanismo, provocando ajuste do ngulo do mssil e aumentando as chances de atingir o avio.

Perceba que um dos elementos importantes para permitir que o mssil se alinhe com a trajetria do avio o lao de feedback, apresentado na parte inferior da Figura 13. Feedback (retorno) pode ser definido como um processo atravs do qual alguma poro do sinal de sada de um sistema de controle passado como um sinal de entrada para o prprio sistema.

No incio da ciberntica e ainda em tempos recentes, considervel parte destes circuitos (sistemas de controle) era formada por dispositivos eletrnicos analgicos, formados por transformadores de corrente, capacitores, resistores e transistores. Eram, e ainda so em muitos casos, dispositivos analgicos porque as grandezas fsicas (ngulo, acelerao, velocidade, fora etc) eram convertidas para impulsos eltricos correspondentes para manipulao no sistema, e na sada as grandezas eltricas eram convertidas para grandezas fsicas correspondentes.

Logo no incio da ciberntica percebeu-se que o uso de conversores analgicos digitais, e o uso de representaes algortmicas das frmulas matemticas envolvidas nos clculos, anteriormente feitos apenas com a anlise e modelagem de circuitos eletrnicos, poderia conferir considervel flexibilidade a tais sistemas de controle. As unidades atuais de controle eletrnico de automveis, por exemplo, coletam informaes sobre automveis por meio de uma rede de sensores, manipulam estas informaes por meio de softwares e atuam no controle de vrias partes do veculo, como injeo de combustvel, controle de portas e cintos de segurana etc. A Figura 14 apresenta partes de uma rede de computadores que existe no interior de vrios automveis atuais.



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Fig. 14: Vrios aspectos do funcionamento de um automvel so controlados por computadores digitais

especializados. Fonte: [www.bosch.com].

O surgimento dos computadores digitais programveis criou uma nova rea de conhecimento especialmente dedicada a seu estudo e aprimoramento, chamada de cincia da computao.

3.2. Exerccios

1 Pesquise e enumere dois sistemas de controle que voc conhece, sejam eles naturais ou artificiais. Descreva, para cada um deles onde est o fluxo de feedback.

3.3. Cincia da Computao e Sistemas de Computador Programvel

A cincia da Computao surgiu como desdobramento da ciberntica e das aplicaes prticas da teoria do controle, em decorrncia da flexibilizao das mquinas de controle da ciberntica, por meio da adoo de uma arquitetura de computador digital programvel de uso geral, poca (1945-46) vulgarmente chamado de crebro eletrnico.

A principal inovao do crebro eletrnico foi introduzir o conceito de programa armazenado em memria associado a um apontador ou contador de instrues em memria. Na arquitetura do crebro eletrnico, posteriormente chamada de Arquitetura de von Neumann, o computador seria formado por 4 rgos: (i) de operaes aritmticas (clculo), (ii) de memria (seqencial e linearmente endereada), (iii) de controle (interpretao de instrues armazenadas na memria com conseqente controle do funcionamento dos demais rgos), e (iv) de conexo com o operador (dispositivos de entrada e sada de dados).

Atualmente a arquitetura de um sistema de computador programvel pode ser esquematizada conforme a figura 15.

Fig. 15: Elementos da Arquitetura de Computador de von Neumann.

Um computador formado por cinco partes: (i) UCP Unidade Central de Processamento, a qual contm os rgos de clculo e de controle da arquitetura do crebro eletrnico; (ii) Memria RAM (random acess



memory), que compreende a memria, com clulas seqencial e linearmente endereadas, mas com capacidade de acesso e gravao direta em qualquer endereo; (iii) dispositivos de entrada e sada de dados, que compreende os rgos de conexo com o operador e (iv) um barramento que interliga todos estes elementos, no apresentado na Figura 15.

So exemplos de dispositivos de entrada de dados o teclado e o mouse. A Figura 16 apresenta o esquema geral de funcionamento de um dispositivo (que um sistema) de entrada de dados. Estes dispositivos so responsveis pela converso das entradas de sinais em forma analgica - por exemplo, o ngulo e velocidade de deslocamento da esfera do mouse e o pressionamento de teclas para dados em forma digital (cadeias de bits), a fim de que estes dados digitais sejam armazenados em posies especficas da memria RAM.

Fig. 16: Um dispositivo (sistema) de entrada de dados.

So exemplos de dispositivos de sada de dados o monitor de vdeo e a impressora. A figura 17 ilustra o funcionamento de um destes dispositivos (monitor de vdeo). Os dispositivos de sada de dados so responsveis pela converso de dados na forma digital (cadeias de bits), armazenados em posies especficas da memria RAM, para sinais na forma analgica por exemplo, um sinal sonoro na sada de udio, um sinal luminoso colorido no monitor ou um ponto de tinta preta sobre uma folha de papel, no caso da impressora. Estes sinais analgicos so apresentados e interpretados pelo operador ou usurio.

Fig. 17: Um dispositivo de sada de dados.

A Figura 18 apresenta o esquema geral de um dispositivo de Memria RAM, contendo 1.024 clulas, apresentadas com endereos de mem[0] at mem[1.023]. A memria RAM um sistema cujas interfaces com o ambiente so formadas por um buffer de dado, um buffer de endereo, um linha de read (leitura) e uma linha de write (escrever). Quando a linha write acionada o dado que est armazenado no buffer de dado armazenado no endereo indicado no buffer de endereo. Quando a linha read acionada o dado que est armazenado na posio de memria endereada pelo buffer de endereo recuperado da memria e copiado para o buffer de dado.



Fig. 18: Um sistema de memria RAM.

Note que no modelo computacional de von Neumann parte dos dados armazenados na memria RAM representam as instrues do software que est sendo executado pelo computador, enquanto que parte dos dados representam informaes manipuladas pelo programa. Por exemplo, as posies de memria 0 at 11 podem estar armazenando as instrues do programa, enquanto que as posies de memria 1000 a 1023 podem estar armazenando os valores das variveis manipuladas pelo programa. As demais posies ou clulas de memria poderiam estar desocupadas, isto , os dados que elas contm no possuem qualquer significado para o programa em execuo.

A Figura 19 apresenta uma viso esquemtica da unidade central de processamento. Como j mencionado anteriormente a UCP composta fundamentalmente por trs partes: Unidade Aritmtica e Lgica (UAL), Unidade de Controle (UC) e Registradores.

Fig. 19: Elementos de uma unidade central de processamento.

A UAL responsvel por realizar um conjunto de clculos matemticos e comparaes lgicas. No exemplo apresentado a UAL recebe dois dados digitais na entrada, vindos das linhas A e B e recebe um sinal que indica qual operao ela deve realizar. No caso especfico, a UAL s realiza operao de adio (add) e conjuno lgica e (and). Conforme as entradas recebidas, a UAL produz uma sada na linha C. Por exemplo, se como entrada em A temos o sinal binrio que representa o numeral 10, em B temos o sinal binrio que representa o numeral 20, e a linha add acionada, ento, depois de algumas fraes de segundo, na linha C aparecer o valor



30. Note que a UC responsvel pela indicao de quais valores so utilizados pela ALU, de qual operao ser realizada, e para onde ser transportado o dado disponvel na linha C. A UAL um sistema de clculo altamente especializado e eficiente, mas no possui poder de deciso (controle) dentro da UCP.

No conjunto de registradores (buffers) destacam-se dois registradores que fazem a principal interface da UCP com o seu ambiente externo. So os registradores de dados e endereo da memria. Juntamente com as linhas write e read, estes registradores so interligados memria RAM do computador, por meio do barramento central do computador. O registador Acumulador (ACC) tambm chamado de registrador de uso geral, e onde a UCP armazena os resultados intermedirios dos clculos realizados pela ALU, enquanto estes dados no so transportados para a memria RAM. Os dois ltimos registradores deste modelo simplificado de computador so o ponteiro de instruo e o registrador de instruo. O ponteiro de instruo responsvel por conter o endereo da memria RAM que contm a prxima instruo a ser interpretada pelo computador. O registrador de instruo contm a instruo que est sendo atualmente executada pela UCP. Todo o fluxo de dados de e para os registradores tambm controlado pela UC.

A UC Unidade de Controle o elemento central da UCP, e consequentemente de todo o computador. Como j mencionado, ela controla todo o fluxo de dados, endereos entre os elementos do computador, por meio das linhas de controle. Destacam-se como principais linhas de controle do computador as linhas read, write e reset. A linha reset no est sob controle da UC. Ela usada pelo operador (usurio) do computador para indicar que deve ser iniciada a execuo de um novo programa. A UC a responsvel pelo Ciclo de Execuo do Programa, um processo descrito no fluxograma da Figura 20.



Fig. 20: Um fluxograma que descreve o funcionamento genrico de uma UCP.

A UC capaz de interpretar cada uma das instrues que fazem parte do conjunto de instrues da UCP. A tabela 3 apresenta um exemplo de conjunto bsico de instrues que podem ser executadas por um computador como o apresentado nesta seo, que compem uma linguagem de programao chamada VCML2. Atravs do uso de VCML2 possvel a construo de qualquer programa de computador, mesmo que seja s custas de muito esforo.

OUTPUT XXX Envia o dado que est na posio RAM[XXX] para o dispositivo de sada de dados

INPUT XXX Recebe o dado que est no dispositivo de entrada de dados e o armazena na posio RAM[XXX]

LOAD XXX Carrega no registrador ACC o dado contido na clula RAM[XXX]

STORE XXX Armazena na clula RAM[XXX] o valor que est no registrador ACC

ADD XXX Soma ao registrador ACC o valor que est armazenado em RAM[XXX]



SUB XXX Subtrai do registrador ACC o valor que est armazenado em RAM[XXX]

ACC XXX Armazena no registrador ACC o valor XXX

JUMP XXX Desvio incondicional da execuo do programa. Isto , armazena no registrador IP o valor XXX

JNZ XXX Desvio condicional da execuo do programa. Isto , armazena no registrador IP o valor XXX caso o valor contido em ACC seja diferente de 0

STOP Pra a execuo do programa

Tabela 3: Linguagem VCML2: Um conjunto bsico de instrues para um computador simplificado de uso geral.

A Tabela 4 apresenta um exemplo de um programa de computador que recebe dois nmeros naturais quaisquer e produz na sada o produto entre os dois. A coluna da esquerda representa a posio da instruo na memria, considerando que o programa carregado a partir da posio de memria 0.

0 INPUT 18 1 INPUT 19 2 ACC 1 3 STORE 20 4 ACC 0 5 STORE 21 6 LOAD 19 7 JNZ 9 8 JMP 16 9 LOAD 21

10 ADD 18 11 STORE 21 12 LOAD 19 13 SUB 20 14 STORE 19 15 JMP 6 16 OUTPUT 21 17 STOP

Tabela 4 : Um pequeno programa em linguagem VCML2, para multiplicao de dois nmeros inteiros positivos, em

um computador que capaz apenas de somar e subtrair.

So objetos de estudo da cincia da computao o sistema de computador e suas aplicaes para a soluo de quaisquer tipos de problemas, que possam ser modelados atravs da interpretao de instrues em linguagens programveis. Os programas de computador so capazes de modelar e realizar clculos de complexidade arbitrria, que em ltima instncia, podem ser estudados como representaes concretas de relaes matemticas.

3.2. Exerccios

1 Enumere o conjunto de elementos que fazem parte de um computador simplificado



2 Dada a figura, julgue a veracidade das seguintes afirmaes: 2.1 A linha B a linha que controla a UAL Unidade Aritimtica Lgica 2.2 A linha C a linha que controla a UAL Unidade Aritimtica Lgica 2.3 O elemento F a Unidade de Controle 2.4 O elemento E um registrador de dados 2.5 O sinal D um sinal que se origina da Unidade de Controle e controla a Unidade Aritimtica-Lgica 2.6 Os elementos H e I esto conectados ao barramento do computador 2.7 O elemento J a Unidade Aritimtica-Lgica desta UCP

3 Suponha que o programa abaixo est em execuo dentro de um computador similar ao apresentado

nesta seo. Neste caso, qual a sada de dados a ser apresentada caso o usurio digite na entrada de dados o valor 0? O que ocorre se a entrada for 10?

Posio de memria

Instruo

0 READ 9 1 LOAD 9 2 JNZ 5 3 ACC 0 4 JUMP 6 5 ACC 1 6 STORE 10 7 OUTPUT 10 8 STOP

4 Quantas instrues contm o programa apresentado no exerccio 3?

5 Quantas clulas de memria (1 clula igual a 1 byte) so ocupadas pelo programa apresentado no exerccio 3, durante a sua execuo? Quantas destas clulas so ocupadas com dados? Quantas destas clulas so ocupadas com instrues?

6 Construa um programa usando a linguagem VCML2 cuja funo imprimir o valor 20 na sada de dados.

7 Julgue a veracidade das seguintes afirmaes: 7.1 Um dispositivo de sada de dados um conversor de sinais analgicos para sinais digitais

3.4. A Engenharia e os Sistemas Tecnolgicos, Mquinas e Linguagens

Tecnologia um termo de ampla acepo, que significa de modo geral o domnio dos materiais, ferramentas, mquinas e processos, visando o controle das condies ambientais por alguma espcie de organismo, especialmente a humana. O uso de mquinas, antes de ser uma caracterstica determinante da



espcie humana, tambm presente em outras espcies que nos precederam ou que nos acompanham. Mas a evoluo da tcnica humana muito mais rpida, e em geral reproduz muitas invenes naturais criadas pelos seres vivos: garras de animais originam facas, os olhos originam os culos, conchas de moluscos se transformam em bacias.

Os sistemas tecnolgicos so os objetos de estudo das Engenharias, e compreendem um conjunto de processos para coleta de informaes cientficas, bem como o desenho e a construo de mquinas que empregam modelos cientficos, visando a soluo dos problemas prticos da humanidade.

Cada emprego da tecnologia d origem a uma determinada mquina ou sistema, que por sua vez produz uma linguagem atravs da qual o usurio desta mquina estabelece comunicaes visando us-la ou ensinar outros a us-la. Uma mquina um sistema artificial que tem uma utilidade. Uma linguagem, de forma simplificada, pode ser definida como um conjunto de conceitos associados por termos, que formam uma rede que facilita a comunicao entre agentes (outras definies mais formais seguem mais frente). A Figura 21 apresenta um exemplo de uma mquina criada pelo ser humano e alguns dos elementos que formam uma linguagem para poder us-la.

Mquina Linguagem

Fig. 21: Mquinas induzem criao de linguagens e vice-versa.

Em se tratando de mquinas mais complexas, a relao entre mquinas e linguagens tambm se estabelece. Desta vez, as linguagens so representadas pelos prprios manuais de usurio das mquinas.



Figura 22 Mquinas eletrnicas e suas correspondentes linguagens.

A tecnologia, ou os sistemas tecnolgicos, devido sua natureza social, possuem uma caracterstica

notvel que sua constante evoluo, em decorrncia do erro durante a operao e da subseqente seleo de novas formas de uso e desuso em funo das experincias realizadas por seu uso em meios sociais. Por exemplo, ao operarmos um martelo durante um tempo introduzimos novos conceitos ao nosso acervo de tecnologias e linguagens, como descreve o mapa mental da Figura 23.

Fig. 23: O uso de um martelo leva criao de novas tecnologias, como a luva.

Os sistemas tecnolgicos, de uma organizao e da prpria sociedade evoluem ao incorporar as

solues de desenho e produo inventadas pelas geraes anteriores, como por exemplo, os automveis (Figura 24) e os computadores (Figura 25).



Fig.24: Evoluo das geraes de automveis Honda. Fonte: [world.honda.com]

Fig. 25: Evoluo da relao entre poder computacional e preo dos computadores. Fonte:

[www.3dluvr.com/amigo/junkbin/Evolution%20of%20Computer%20Power%20vs%20Cost.jpg]



3.4. Exerccios

1 Escolha duas mquinas que voc utiliza com freqncia. Descreva, para cada uma delas, pelo menos 4 conceitos que fazem parte da linguagem que voc emprega para manipular estas mquinas. Esboce a relao entre estes conceitos por meio de mapas conceituais como os usados nas Figuras 21 e 23.

2 Cite os nomes de duas mquinas com as quais voc tem dificuldade de se comunicar. Pesquise e indique onde se encontram as descries das linguagens que so usadas para que voc possa, um dia, eventualmente comunicar-se com elas no caso de uma emergncia.

3 Cite o nome de um tipo de mquina que voc viu evoluiu bastante nos ltimos anos, atravs de vrias geraes. Indique quais foram as principais mudanas na linguagem usada para comunicar-se com as mquinas ao longo de cada uma das suas principais geraes evolutivas.

3.5. Lingstica e Sistemas de Linguagens

A linguagem um suporte que permite a comunicao entre dois ou mais agentes ou sistemas. Uma linguagem , por sua vez, definida formalmente como um sistema formado por um conjunto de smbolos que podem ser falados, escritos, gestuais etc (os smbolos formam o alfabeto da linguagem), um conjunto de regras para formao de sentenas ou mensagens (a sintaxe), um conjunto de regras para interpretar o significado destas sentenas (a semntica) e ainda um conjunto de usos prticos que se faz desta linguagem (a pragmtica). A natureza e evoluo das linguagens humanas objeto de estudo da lingstica. Como j dito anteriormente as linguagens artificiais so criadas pelos inventores de mquinas, mas de forma geral a criao de linguagens um fenmeno social, isto , ocorre sempre devido necessidade de facilitar a comunicao.

De forma esquemtica (Figura 26) poderamos representam uma linguagem como uma construo coletiva, um sistema de grande valor para uma sociedade, ao qual os agentes desta recorrem sempre que precisam se comunicar com os outros. A preservao da integridade e utilidade de uma linguagem essencial manuteno do funcionamento desta sociedade.

Fig. 26: Linguagem o acervo que permite a comunicao em uma sociedade.

A construo de uma linguagem tambm um fenmeno histrico, pois uma linguagem em uso por uma comunidade est em constante evoluo, e esta evoluo determinada por fatos que ocorrem nesta sociedade, como a necessidade de dominar ou compreender mais profundamente algum aspecto do ambiente no qual esta sociedade vive. A Figura 27, por exemplo, apresenta um esquema de evoluo das linguagens Indo-europias, a partir de uma linguagem raiz comum. Esta evoluo reflete a histria desta sociedade. A Figura 28 apresenta um esquema da evoluo das principais linguagens de programao de computadores.



Fig. 27: Evoluo das linguagens Indo-Europias. Fonte: [http://esa4.rice.edu/~ling215/Ling215Chart1.jpg]

A Figura 28 apresenta um esquema de evoluo das linguagens de programao de computadores.

Fig. 28: Histria evolutiva das linguagens de programao. Fonte: [?]

3.5. Exerccios

1 Descreva pelo menos 4 conceitos que fazem parte da linguagem que voc emprega para se comunicar com seus colegas de trabalho. Esboce a relao entre estes conceitos por meio de mapas conceituais como os usados nas Figuras 21 e 23.

2 Descreva pelo menos 4 conceitos que fazem parte da linguagem que voc emprega para se comunicar com seus familiares. Esboce a relao entre estes conceitos por meio de mapas conceituais como os usados nas Figuras 21 e 23.



3 Cite o nome de uma linguagem natural ou artificial que voc viu evoluiu bastante nos ltimos anos. Indique quais foram as principais mudanas na linguagem ao longo de da sua evoluo recente.

3.6. Sistemas de Armazenamento e Recuperao da Informao

Um conjunto notvel de tecnologias naturais que foram descobertas pela espcie humana o das tecnologias de armazenamento e recuperao da informao, possveis atravs da manipulao mais eficiente de smbolos que compem um alfabeto e uso de um suporte persistente. A natureza emprega as bases nitrogenadas do DNA para codificar os genes dos seres vivos, bem como emprega um alfabeto de aminocidos para formar a principal estrutura das protenas. Em contrapartida, a espcie humana desenvolveu nos ltimos 100.000 anos um imenso conjunto de tecnologias para representar informaes, especialmente aps a inveno das linguagens faladas.

Este empreendimento tecnolgico, iniciado com a linguagem, seguiu-se atravs da inveno das pinturas rupestres, da escrita, dos registros em argila, do uso de papiros, papis e livros, jornais, fotografias, vdeos, udio e computadores.

Fig. 29: Das pinturas rupestres ao livro: Evoluo parcial das tecnologias de armazenamento e recuperao da

informao.

3.6. Exerccios

1 Cite quatro tipos de tecnologias de armazenamento da informao usadas em seu ambiente domstico, e que no so apoiadas por sistemas computacionais.

2 Cite quatro tipos de tecnologias de armazenamento da informao usadas em seu ambiente de trabalho, e que no so apoiadas por sistemas computacionais.

3 Discorra sobre os prs e contras decorrentes do uso de tecnologias de armazenamento de informao manuais e computacionais, especialmente no que toca segurana da informao, quanto confidencialidade, integridade e disponibilidade.

3.7. Comunicao e Sistemas de Comunicao

A linguagem fundamental para a comunicao, e o desenvolvimento de linguagens e tecnologias de representao da informao implicou no desenvolvimento de vrios sistemas de comunicao entre agentes.

3.7.1. Comunicao

Comunicao um fenmeno atravs do qual dois ou mais agentes trocam mensagens usando um meio. de se esperar que a mensagem trocada entre os agentes contenha informaes teis para ambas as partes. Estes agentes podem ser pessoas, animais, rgos do corpo de um ser vivo, computadores digitais e outros dispositivos e sistemas ativos.

Os elementos que fazem parte do fenmeno da comunicao so: - Uma linguagem comum compreensvel aos agentes emissor e receptores, que forma o espao social da

comunicao; - Uma mensagem com um contedo representado na linguagem comum; - Um emissor ou agente que envia a mensagem;



- Um ou mais receptores ou agentes que recebem a mensagem; - Um canal atravs do qual a mensagem transportada; - Um suporte fsico ou lgico, chamado de meio, que permite a existncia do canal, e no qual h um rudo

que poder distorcer o contedo da mensagem; - Controles acerca do transporte da mensagem, envolvendo inclusive Feedback (retorno) para o emissor e

(ou) receptor. De modo geral, um agente emissor decide que um (ou mais) receptor(es) deve(m) receber determinada

informao ou cr que tal informao seja til ou provoque algum efeito no(s) agente(s) receptor(es). Para permitir que a mensagem possua valor, o emissor codifica a informao usando uma linguagem conhecida por ambos, prepara uma mensagem que contm esta informao codificada, usa uma extremidade do canal para realizar a transmisso da mensagem e aguarda um feedback. No lado do receptor: (i) a mensagem recebida atravs da outra extremidade do canal; (ii) o recebedor identifica qual a linguagem usada para codificao da mensagem; (iii) decodifica ou interpreta a mensagem e (iv) extrai um significado desta mensagem. O recebedor produz alguma informao (atribui significado mensagem). possvel que o emissor receba alguma mensagem de feedback, o que depende das caractersticas de controle da comunicao.

3.7.2. Sistema de Comunicao

Um sistema de comunicao um sistema que confere um conjunto de caractersticas desejveis e previsveis ao fenmeno da comunicao. Um sistema de comunicao apresenta uma interface de acesso, atravs da qual os agentes emissores e receptores enviam e recebem mensagens de forma controlada e segura. Um sistema de comunicao se encarrega de coordenar os elementos intermedirios da comunicao, especialmente o canal, visando garantir a entrega, bem como proteger a integridade e eventualmente a confidencialidade da mensagem durante o seu transporte.

So exemplos de sistemas de comunicao: a Internet, imprensa, sistema de correio postal, telgrafo, rdio, televiso, redes de computadores em geral etc. A figura 29b apresenta um esquema abstrato de um sistema de comunicao.

Figura 29b. Elementos de um sistema de comunicao.

Perceba que em um sistema de comunicao os controles so aplicados mensagem, visando sobretudo proteg-la quanto a distores devido ao rudo ou falhas oriundas do meio. Em um sistema de correio postal, os agentes emissor e receptor so o remetente e o destinatrio. A mensagem que deve ser enviada a correspondncia postal, empacotado na forma de um envelope ou caixa. A linguagem comum empregada entre o emissor e o receptor pode ser composta pela lngua portuguesa, pelos conceitos de carta, envelope, pacote, endereo postal, CEP etc. A interface de um sistema postal pode ser uma



caixa de correio ou o atendente em uma agncia. Os controles empregados envolvem a verificao do endereo, a formao de manifestos de carga, a logstica de transportes, o eventual retorno ao remetente no caso de no ser possvel a entrega. Os rudos podem ser decorrentes de inundaes, greves, dificuldades na entrega, acidentes diversos etc. Em um sistema de televiso, os agentes emissor e receptor so os produtores de programas televisivos e os telespectadores. A mensagem o prprio contedo udio-visual que usa a linguagem televisiva, de comunicao de massa. A principal interface do sistema de comunicao televisiva a cadeia televisiva. Mas o sistema estruturado em nveis, envolvendo os nveis da rede de distribuio de sinal e das antenas de broadcast. O canal empregado no nvel de broadcast aberto o controle de emisso centralizado, com o uso de equipamentos para verificar que o sinal possui a qualidade desejada, o que pode ser atravs da instalao de monitores e receptores geograficamente distribudos. O controle da recepo no nvel de broadcast distribudo, e feito pelo prprio telespectador. Nos nveis de cadeia televisiva so empregados outros controles, como anlise de pesquisas de opinio, monitoramento da audincia atravs do IBOPE etc.

3.7.3. Um Sistema de Comunicao organizado em Camadas

Um sistema de comunicao usualmente formado por vrios elementos hierarquizados que compem o meio atravs do qual funciona o canal e no qual surgem os rudos. Enquanto o meio prov ao canal um conjunto de caractersticas lgicas e (ou) fsicas bem conhecidas, isto , dentro dos limites de tolerncia esperados (inclusive rudo), o prprio meio tambm pode depender de caractersticas lgicas e fsicas de outros elementos inferiores. Desta forma, um sistema de comunicaes organizado de forma hierrquica, isto , em camadas. A figura 29b apresenta um modelo abstrato de organizao de sistemas de comunicao em camadas.

Figura 29b. Organizao Hierrquica de um Sistema de Comunicao.

A figura 29b descreve que o canal de um sistema de comunicao a camada superior deste sistema,

chamada de camada de nvel n. Para que este canal/camada possa controlar o transporte da mensagem ele utiliza-se das funes providas pela interface (de acesso) ao meio (da camada n). Do ponto de vista da organizao hierrquica do sistema de comunicaes, o meio de acesso camada n a camada/canal de ordem n-1. O controle do canal/camada de ordem n-1 utiliza-se, de forma similar camada n, das funes e caractersticas da interface de acesso ao meio de ordem n-1, o qual vem a ser o canal/camada de ordem n-2. Este processo organiza-se de forma aninhada, at que seja encontrado o meio fsico (camada fsica) do sistema de



comunicao, cujos controles so definidos apenas pelas propriedades fsicas da matria e energia empregadas para transporte.

3.7.2. Protocolos de Comunicao

Os controles das vrias camadas/canais/nveis de um sistema de comunicao necessitam empregar linguagens prprias para coordenar a comunicao, as quais so chamadas de Protocolos de Comunicao. Um protocolo de comunicao , portanto, uma linguagem de natureza formal usada na coordenao ou controle da comunicao em um determinado camada/canal/nvel de um sistema de comunicaes.

De modo diferente de um protocolo usado para comunicao entre agentes humanos, um protocolo de comunicao entre dispositivos digitais deve ser mais rgido, pois tais sistemas possuem pouca capacidade de tratamento da ambigidade exibida por sistemas e protocolos de comunicao no humanos.

Figura 29c. Uma organizao da famlia de protocolos TCP/IP em cinco camadas. Fonte:

[www.wikipedia.org]

Um exemplo de protocolo de comunicao computacional o Hipertext-Transfer Protocol (http), usado

para permitir a troca de contedos multimdia entre servidores e navegadores web. O http descrito detalhadamente em normas e documentos com na RFC 26169. Faz parte da descrio de um protocolo de comunicao a definio:

Dos tipos de agentes que participam da comunicao (navegador, servidor, cliente, interlocutor, radialista, audincia, platia etc), quais os papis desempenhados por cada tipo (inicia dilogo,

9 Fielding et alli. Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1. Disponvel http://tools.ietf.org/html/rfc2616. ltimo acesso em maio de 2008.



controla fluxo, recebe mensagem, observa evento, envia pedidos, envia resposta etc) e de quais os modos de atuao destes (ativo, passivo, mediador, roteador, cliente, servidor, parceiro, agente autnomo etc);

do nvel/camada ou canal onde o protocolo utilizado (ex: http um protocolo de nvel de aplicao nos modelos TCP/IP e OSI), e de sua relao com o meio (ex: o http baseado em sockets TCP, o dilogo baseado na fala, a ethernet baseada em um barramento comum, a telefonia analgica baseada em circuitos comutados etc);

do propsito ou objetivo do protocolo (ex: http para uso em sistemas de informao multimdia, colaborativos e distribudos, o dilogo usado para troca de informaes entre seres humanos fisica ou logicamente prximos etc);

da terminologia utilizada para descrever o protocolo (ex: http usa e define termos como conexo, mensagem, pedido, resposta, recurso, uri, mtodo de pedido, entidade, cliente, agente do usurio, servidor etc; o dilogo baseado em frases, pausas etc);

do funcionamento geral do protocolo, isto , seus controles (ex: o http um protocolo de pedido e resposta. O cliente envia um pedido para o servidor com uma estrutura bem definida, baseada em mtodos de pedido, URI, verso de protocolo, mensagens MIME-like e um possvel contedo que forma o corpo do pedido. O servidor responde com uma linha de status, seguida por um conjunto de mensagens MIME-like, e um possvel contedo que forma o corpo da resposta etc).

de uma gramtica descrevendo precisamente o formato das mensagens do protocolo (ex: a sintaxe de uma URL como definida no quadro abaixo) http_URL = "http:" "//" host [ ":" port ] [ abs_path [ "?" query ]]

Vrios outros aspectos que descrevem o significado, condies, regras e restries quanto ao uso adequado do protocolo;

Em sistemas de TIC, especialmente nas redes de computadores e de telecomunicaes, existe uma

infinidade de protocolos desenvolvidos, alguns bastante conhecidos, e outros obscuros e usados apenas em sistemas fechados de comunicao.

Muitos protocolos associados formam famlias como a TCP/IP e OSI, as quais so organizadas em camadas. So exemplos de protocolos e famlias de protocolos:

Famlia TCP/IP de protocolos de sistemas abertos, composta por protocolos como 802.11, IP, ICMP, UDP, TCP, DNS, FTP, SMTP, POP3, TELNET etc. A famlia de protocolos TCP/IP organizada em 4 camadas, conforme a figura 29c.

Famlia OSI de protocolos de sistemas abertos, composta por protocolos como FTAM, X.400, CLNP, X.500 etc;

FTP usado para transferncia de arquivos na internet SMTP e POP3 usados para intercmbio de emails; TLS usado para criar comunicaes http seguras atravs de criptografia. Em sistemas de comunicao empregados para uso por humanos os protocolos so mais flexveis, visto

a capacidade do ser humano de reconhecer falhas e solucionar ambigidades, permitindo a recuperao da troca de mensagens. Um exemplo simples um protocolo para falar ao telefone. Este protocolo:

O nvel de conversao e a linguagem a humana falada; Ter por objetivo passar mensagens audveis entre seres humanos, em qualquer situao de

necessidade; A terminologia de uso do telefone envolve: aparelho telefnico, gancho, discador, nmero, cdigo

de rea, cumprimento de saudao, dilogo, cumprimento de encerramento da ligao, toque de ocupado, tom de discar;

O funcionamento geral do protocolo o seguinte: (i) tirar o fone do gancho; (ii) esperar tom de discagem; (iii) discar nmero; (iv) aguardar toque at que a chamada seja atendida; (v) iniciar conversao com saudao ao atendente; (vi) conversar; (vii) encerrar conversa; (viii) repor fone no gancho.

Uma gramtica descrevendo precisamente o protocolo poderia ser definida por meio de uma mquina de transio de estados, no apresentada aqui;

Outras caractersticas do uso de um telefone so: (i) no se pode discar se o tom de discar no est ativo; (ii) aps receber um sinal de ocupado deve-se repor o fone no gancho etc.

Em suma, protocolos de comunicao fazem parte do dia a dia de uma sociedade, seja ela baseada ou no em computadores.



3.7.3. Sistemas de Comunicao de Massa

Em alguns sistemas de comunicao uma mensagem enviada simultaneamente para milhares, milhes ou mesmo bilhes de pessoas, como o caso dos sistemas de rdio e televiso. Nestes sistemas, chamados de sistemas de broadcast ou de rdio-difuso, difcil coletar o feedback do receptor.

Dado o impacto potencial que tais sistemas produzem na eventual transmisso de mensagens para um grande conjunto de receptores (aqui chamados de audincia), os sistemas de comunicao de massa so em geral sujeitos a maior controle no seu uso por parte da sociedade.

O desenvolvimento de linguagens a serem empregadas nos sistemas de comunicao de massa objeto de pesquisas intensas na rea de comunicao social, dado o poder que confere aos que a dominam.

3.7. Exerccios

1 Mostre um exemplo de um fenmeno de comunicao que voc experimenta frequentemente. Situe os elementos emissor, receptor, linguagem, mensagem, canal, meio, rudo e feedback.

2 Cite pelo menos 10 protocolos de comunicao que voc usa freqentemente.

3 Cite exemplos de um sistema de comunicao que voc usa frequentemente. Descreva os elementos estruturais e comportamentais deste sistema.

4 Escolha um protocolo de comunicao bem conhecido por voc e descreva-o detalhadamente, quanto a: (i) agentes envolvidos na comunicao; (ii) nvel de uso do protocolo utilizado, (iii) relao do protocolo com o meio, (iv) propsito ou objetivo do protocolo, (v) terminologia (vrios termos) utilizada para descrever o protocolo, (vi) funcionamento geral do protocolo, (vii) gramtica ou maquina de transio de estados descrevendo a elaborao das mensagens do protocolo; (viii) outros aspectos que descrevem o significado, condies, regras e restries quanto ao uso adequado do protocolo

3.8. Psicologia e Sistemas Cognitivos

Cognio o processo atravs do qual um agente interpreta uma mensagem recebida, e tem como resultado a produo de informao. Durante a cognio um agente procura dar significado ao ambiente que o cerca. A cognio um dos principais objetos de estudo da Psicologia, que investiga quais as estruturas e processos que conduzem um agente produo da informao ou da compreenso do ambiente que o cerca, sendo a psicologia humana especialmente interessada no funcionamento do crebro, que compe, juntamente com o restante do sistema nervoso, o principal sistema cognitivo do corpo humano.

Se tomarmos por base a afirmao de que a cognio o processo que produz informao, ento a informao s existe no interior de sistemas cognitivos. Neste caso, fora dos sistemas cognitivos no existe informao. Apenas dados representados usando cadeias de smbolos em alguma linguagem. Uma forma de melhor ajustar esta afirmao e suas conseqncias aos ambientes tecnolgicos de informao com os quais trabalhamos, dizermos que qualquer dispositivo computacional tambm cognitivamente ativo, e que suas limitaes decorrem do fato de que a linguagem empregada para comunicao com este dispositivo muito limitada, bem como a quantidade de informao que o dispositivo pode produzir bastante reduzida.

Em suma, quanto mais poderosas forem as linguagens compreensveis por um agente, maior ser sua capacidade cognitiva, e consequentemente maior ser sua capacidade de extrair informaes de uma mensagem.

Uma das teorias mais conhecidas sobre a gnese e funcionamento dos sistemas cognitivos humanos foi estabelecida por Piaget10, atravs de seu modelo de estgios de desenvolvimento cognitivo humano, conforme sumarizado na Figura 30.

10 http://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Piaget



Fig. 30: Estgios do Desenvolvimento Cognitivo Humano. Fonte:

[http://projects.coe.uga.edu/epltt/index.php?title=Piaget's_Stages]

Segundo o modelo de Piaget, o sistema cognitivo humano desenvolvido em 4 estgios. O estgio sensrio-motor vai do nascimento at os dois anos de idade. Neste estgio o ser humano realiza atividades sensoriais e motoras, mas ainda no emprega linguagem simblica. No possvel neste estgio prever as reaes a uma determinada ao, e o indivduo est continuamente aprendendo por tentativa e erro. No h clara separao entre o eu (self) e o resto do mundo. O estgio pr-operacional vai dos dois aos sete anos. Neste estgio o ser humano aprende a usar as linguagens. A memria e a imaginao se tornam possveis devido incorporao de smbolos. Embora possa se situar no passado e futuro, ainda no capaz de estabelecer claras relaes entre causa e efeito. Desenvolve-se uma noo de separao entre o eu (self) e o mundo. O estgio operacional concreto vai dos 7 aos 11 anos. Neste estgio nos tornamos capazes de manipular smbolos de forma lgica e sistemtica. Aprende-se a desenvolver relaes entre causa e efeito, e as conseqncias dos atos concretos. O ltimo estgio, operacional formal, inicia-se na adolescncia. Neste estgio desenvolve-se plenamente a capacidade de abstrao. O ser humano torna-se capaz de levantar e provar hipteses, isto , prever o que aconteceria se determinados atos fossem realizados.

3.8. Exerccios

1 H um paralelo entre o estgio cognitivo sensrio-motor humano e a capacidade sensrio-motora de uma empresa? Exemplifique caso consiga estabelecer algum paralelo. Justifique sua resposta

2 H um paralelo entre o estgio cognitivo pr-operacional humano e a capacidade pr-operacional de uma empresa? Exemplifique caso consiga estabelecer algum paralelo. Justifique sua resposta

3 H um paralelo entre o estgio cognitivo operacional-concreto humano e a capacidade operacional-concreta de uma empresa? Exemplifique caso consiga estabelecer algum paralelo. Justifique sua resposta

4 H um paralelo entre o estgio cognitivo operacional-formal humano e a capacidade operacional-formal de uma empresa? Exemplifique caso consiga estabelecer algum paralelo. Justifique sua resposta

3.9. Sistemas de Software

possvel estabelecer-se como um dos grandes marcos divisores de guas na evoluo dos sistemas de tratamento da informao o surgimento do computador digital e seu modelo flexvel de tratamento da informao atravs de software, como discutido anteriormente.

3.9.1. Um software uma mensagem

O software no uma mquina, mas sim uma mensagem que contm uma descrio de mquina. Software por si s NO um artefato capaz de realizar trabalho, a menos que exista uma mquina (Sistema de Computao), possuda por um usurio, que carregue e interprete as instrues e informaes contidas na mensagem que o software. Desta interpretao resulta a construo de OUTRO sistema de computao, de outra mquina, de complexidade superior, com o qual interage o usurio.



Deste modo, na anlise de qualquer sistema de computao suportado por software estaremos tratando com duas mquinas: MPU Mquina Possuda pelo Usurio e MCSW Mquina Construda por Software. MPU a mquina possuda pelo usurio antes da interpretao do software. MCSW o sistema com o qual o usurio interage durante o uso do software. uma mquina construda pelo software. A Figura 31 descreve esta relao.

Fig. 31: O software induz o computador criao de uma nova mquina.

3.9.2. Linguagens e hierarquias de software

Da mesma forma que um motorista segue uma seqncia organizada de passos para guiar um automvel, existe uma linguagem de conversao entre usurio e um sistema de comp

gsic001 sistemas complexos 2008

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