O Teorema da Inovação do Hardware

Lori Mac VittieEngenheiro Emérito e Evangelista-Chefe | F5

Recentemente, terminei de ler O Último Teorema de Fermat (Simon Singh) que, por incrível que pareça, é repleto de drama, intriga, assassinato e amantes. É sério. A história da matemática está cheia de pessoas que, apesar de sua compreensão extraordinária de conceitos que nós, meros mortais, não entendemos de verdade, no fim das contas são apenas pessoas.

Mas esse não é realmente o ponto de hoje. A questão é que, por mais de 350 anos, os matemáticos se empenharam em tentar provar (ou refutar) o que ficou conhecido como o último teorema de Fermat. Na verdade, tratava-se mais de uma conjectura: o brilhante matemático (amador) observou que, embora o teorema de Pitágoras fosse quase axiomático, ele só funcionava para quadrados. Ou seja, não é possível encontrar uma solução para: an + bn = cn quando “n” é qualquer número diferente de “2”. O que aparentemente deixou os matemáticos realmente obcecados foi Fermat ter anotado que possuía uma demonstração verdadeiramente maravilhosa para isso, mas que a margem do livro em que escrevia era pequena demais para contê-la.

E eles não conseguiram encontrar a demonstração em lugar nenhum.

Então, os matemáticos começaram a tentar prová-la ou refutá-la. Resumindo, alguém finalmente conseguiu. Mas, para isso, ele teve de combinar duas áreas completamente distintas da matemática — áreas que não existiam quando Fermat fez sua afirmação. Algumas delas remontam às tentativas de solucionar o Último Teorema de Fermat, bem como outros problemas matemáticos desafiadores. Uma das áreas usadas para solucionar o Último Teorema de Fermat envolvia o estudo de curvas elípticas. Se isso lhe parece familiar, é porque as curvas elípticas são a base da ECC (Criptografia de Curvas Elípticas), cada vez mais adotada atualmente em substituição aos esquemas de criptografia mais antigos e vulneráveis.

Basicamente, um dos benefícios de resolver um problema em uma área da matemática é que isso muitas vezes estimula a inovação em outras áreas relacionadas, mas claramente distintas.

Agora, você provavelmente está se perguntando por que, então, há uma referência a “hardware” no título. Hardware é hardware, certo? Afinal, que tipo de inovação o hardware poderia impulsionar que fosse relevante no mundo atual, em que o software está engolindo tudo para viabilizar aplicativos?

Software, é claro.

Acontece que, quando você cria seu próprio hardware para garantir a capacidade e a velocidade necessárias para os serviços implantados no eixo norte-sul do data center, também precisa desenvolver o software correspondente. Afinal, na maioria das vezes, o hardware por si só não passa de um conjunto de recursos. Isso também está mudando, mas é assunto para outro post. De modo geral, a realidade é que o hardware fornece recursos. O software é a mágica que transforma esses recursos em soluções utilizáveis pelos serviços que protegem e disponibilizam aplicativos a cada segundo de cada dia em toda a Internet. Portanto, quando alguém anuncia a chegada de um novo hardware ao mundo das redes, também está anunciando um novo software. Afinal, sem o software, um hardware personalizado não faz muita coisa.

Agora é aqui que a inovação transpõe a fronteira entre hardware e software. Esse software pode ser migrado de seu hardware original para hardware de prateleira (COTS). Estamos falando de servidores de uso geral, assim chamados porque não são realmente otimizados para nada, já que precisam oferecer suporte a tudo. Mas o software que antes era executado em hardware desenvolvido para uma finalidade específica é otimizado, e os truques e técnicas que os engenheiros aprenderam e aperfeiçoaram ao longo do tempo também são transferidos para a versão em software.

E muitas delas são, na verdade, mais aplicáveis do que você imagina. Veja bem, há chips de empresas como a Intel que são usados em hardware desenvolvido sob medida e que também estão presentes em sistemas de prateleira. Mas, na maioria dos casos, os recursos desses chips que melhoram o desempenho ou a capacidade não são aproveitados pela maioria dos softwares porque, bem, eles não foram desenvolvidos pensando nesse hardware. Alguns sistemas, porém, foram, e isso significa que, quando esse software é migrado para um hardware de prateleira, ele mantém boa parte de suas vantagens de desempenho e capacidade em relação a outros softwares criados para fazer a mesma coisa, mas que não utilizam o hardware especializado.

A tentativa de solucionar os desafios de desempenho e capacidade associados ao software (lá nos anos 1990) levou ao uso extensivo de hardware na rede, incluindo novas arquiteturas internas relacionadas à forma como os dados circulavam pelo sistema. Agora, esses truques e técnicas estão sendo incorporados novamente ao software para melhorar o desempenho e a capacidade. Quando as pessoas recebem a tarefa de projetar software de alta velocidade e alta capacidade porque não existe uma plataforma para o hardware que estão desenvolvendo, elas encontram novas maneiras de fazer as coisas. Elas questionam antigas premissas e descobrem formas melhores de manipular, inspecionar e modificar os dados à medida que eles passam pelo sistema. Elas desenvolvem novos algoritmos e estruturas de dados melhores, que aprimoram o gerenciamento de memória e a análise de protocolos.

Embora a maioria das pessoas não associe hardware à inovação, a realidade é que, assim como na matemática, resolver um problema em uma área leva à inovação em outras áreas. Isso é algo que vemos o tempo todo ao migrarmos o software BIG-IP de nossas plataformas de hardware personalizadas para o hardware de uso geral utilizado em ambientes de nuvem privada, locais e de nuvem pública. Essa migração exige trabalho; o software precisa ser adaptado para funcionar em formatos virtualizados, conteinerizados e preparados para a nuvem. No entanto, as inovações resultantes do novo hardware permanecem, proporcionando uma operação mais rápida, escalável e eficiente também em plataformas de hardware de uso geral.

Desenvolver um novo hardware e adaptar o software aos novos recursos desse hardware resulta, em última análise, em inovação no software, independentemente de ele ser executado em hardware personalizado ou de uso geral. É por isso que o lançamento de um novo hardware é tão empolgante: ele anuncia a chegada da inovação.

Esse é o Teorema da Inovação do Hardware. Assim como a resolução do Último Teorema de Fermat levará a mais inovações em toda a matemática e fará com que esses avanços repercutam no campo da criptografia e da segurança, superar o desafio de adaptar software a um novo hardware personalizado levará a mais inovações nesse software, com repercussões nos data centers locais e na nuvem por muitos anos.

Sobre o autor

Lori Mac VittieEngenheiro Emérito e Evangelista-Chefe | F5

Lori MacVittie é engenheira distinta e evangelista-chefe no Escritório do CTO da F5, com ampla experiência em entrega de aplicações, estratégia de automação e infraestrutura. Ela é conhecida por transformar complexidade em clareza, seja definindo diretrizes para agentes de IA, analisando arquiteturas multinuvem frágeis ou investigando os limites de sistemas escaláveis. Ela acumula mais de trinta anos de experiência no setor, abrangendo desenvolvimento de aplicações, arquitetura de TI e operações de redes e sistemas. Antes de ingressar na F5, atuou como editora de tecnologia e recebeu diversos prêmios. MacVittie tem mestrado em Ciência da Computação e é uma autora prolífica, com publicações que abrangem segurança, nuvem e arquitetura empresarial. Ela também é uma entusiasta de jogos de tabuleiro e videogames, além de ter opiniões assumidamente fortes sobre queijos.

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