| National Physical Laboratory | |
Entrada principal do NPL, na Hampton Road | |
| Tipo | Física aplicada |
|---|---|
| Fundação | 1900 |
| Propósito | Metrologia |
| Sede | Hampton Road, Teddington, TW11 0LW, Inglaterra, Reino Unido |
| Coordenadas | 51° 25′ 35″ N, 0° 20′ 37″ O |
| Diretor-executivo | Peter Thompson |
| Empregados | Cerca de 1.000 |
| Website | www.npl.co.uk |
| Administrado pela NPL Management Ltd para o Departamento de Ciência, Inovação e Tecnologia. | |
O Laboratório Nacional de Física, em inglês National Physical Laboratory, abreviado como NPL, é o laboratório nacional de padrões de medição do Reino Unido. Estabelece e mantém os padrões físicos usados pela indústria britânica.
Fundado em 1900, o NPL é um dos institutos de metrologia mais antigos do mundo. Os trabalhos de pesquisa e desenvolvimento do laboratório fizeram avançar diferentes áreas da ciência, com o desenvolvimento de alguns dos primeiros computadores no fim da década de 1940 e na década de 1950, a construção do primeiro relógio atômico preciso em 1955 e a invenção e primeira implementação da comutação de pacotes na década de 1960, uma das tecnologias fundamentais da Internet. Entre seus antigos dirigentes estão cientistas que ocuparam posições de destaque na ciência britânica.
O NPL fica em Bushy Park, em Teddington, um subúrbio do distrito de Richmond upon Thames, no sudoeste da Grande Londres. É administrado pela NPL Management Ltd, empresa pertencente ao Departamento de Ciência, Inovação e Tecnologia, e é um dos maiores laboratórios governamentais do Reino Unido. É a maior instituição de física aplicada do país. Sua função na metrologia é semelhante à do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia, o Inmetro, no Brasil, e à do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, o NIST, nos Estados Unidos.
No século XIX, o Observatório de Kew era mantido por entusiastas da ciência com recursos próprios. No início da década de 1850, o observatório passou a cobrar pelos testes de instrumentos meteorológicos e outros equipamentos científicos. À medida que as universidades do Reino Unido criavam e ampliavam seus departamentos de física, físicos contratados por essas instituições passaram a predominar no comitê gestor do observatório, nas duas últimas décadas do século XIX. Os testes de instrumentos já eram sua principal atividade. Os físicos buscavam criar uma instituição científica financiada pelo Estado para testar padrões elétricos.

O Laboratório Nacional de Física foi criado em 1900, em Bushy House, em Teddington, com a finalidade de "padronizar e verificar instrumentos, testar materiais e determinar constantes físicas". O governo britânico administrava o laboratório, e seus funcionários pertenciam ao serviço público. Com a expansão, o NPL passou a ocupar muitos edifícios no terreno de Teddington.
Em 1995, a administração do NPL foi terceirizada pelo modelo Government Owned Contractor Operated, ou GOCO, no qual a propriedade permanece estatal e a operação cabe a uma empresa contratada. Para isso, foi criada a NPL Management Ltd. A Serco venceu a licitação e contratou todos os funcionários do laboratório. Sob esse modelo, os custos indiretos caíram pela metade, as receitas de terceiros cresceram 16% ao ano e o número de artigos publicados com revisão por pares dobrou.
Em 1998, o NPL contratou a construção de um grande laboratório com instalações de última geração pelo programa Private Finance Initiative. A obra ficou a cargo da John Laing.
O novo edifício do laboratório, cuja manutenção cabia à Serco, voltou ao Departamento de Comércio e Indústria, o DTI, em 2004, depois que as empresas privadas envolvidas acumularam prejuízos superiores a 100 milhões de libras esterlinas.
Em 2012, decidiu-se mudar o modelo de operação do NPL a partir de 2014 para incorporar parceiros universitários e criar um instituto de ensino de pós-graduação em suas instalações. A mudança foi adiada por um ano. As universidades de Edimburgo, Southampton, Strathclyde e Surrey concorreram à posição de principal parceira universitária. Uma aliança entre Strathclyde e Surrey foi escolhida como parceria preferencial.
Em janeiro de 2013, foi anunciado um financiamento de 25 milhões de libras esterlinas para um novo Laboratório de Metrologia Avançada, a ser construído no espaço ocupado por um edifício que estava sem uso.
A NPL Management Ltd e a operação do laboratório voltaram ao Departamento de Negócios, Inovação e Qualificações, antecessor do Departamento de Ciência, Inovação e Tecnologia, em 1 de janeiro de 2015.

Entre os pesquisadores que trabalharam no NPL está D. W. Dye, que participou do desenvolvimento da tecnologia dos relógios de quartzo. O inventor sir Barnes Wallis realizou ali os primeiros trabalhos de desenvolvimento da "bomba saltadora", usada nos ataques a barragens conhecidos como "Dam Busters". H. J. Gough, um dos pioneiros da pesquisa sobre fadiga dos metais, trabalhou no NPL por 19 anos entre 1914 e 1938. Sydney Goldstein e sir James Lighthill trabalharam na divisão de aerodinâmica do laboratório durante a Segunda Guerra Mundial, pesquisando, respectivamente, a teoria da camada limite e a aerodinâmica supersônica.
Alan Turing, que havia trabalhado na Government Code and Cypher School, a GC&CS, em Bletchley Park, para decifrar mensagens alemãs criptografadas durante a Segunda Guerra Mundial, trabalhou no Laboratório Nacional de Física de 1945 a 1947. Ali, projetou o ACE, sigla de Automatic Computing Engine, um dos primeiros projetos de computador com programa armazenado. Clifford Hodge também trabalhou no laboratório, pesquisando semicondutores. Outros pesquisadores que passaram pelo NPL foram Robert Watson-Watt, geralmente apontado como o inventor do radar, Oswald Kubaschewski, o pai da termodinâmica computacional de materiais, Albert Uttley, um dos pioneiros da cibernética, e o especialista em análise numérica James Wilkinson.
Em 1915, o metalurgista Walter Rosenhain contratou Marie Laura Violet Gayler e Isabel Hadfield, as primeiras mulheres da equipe científica do NPL.
As pesquisas do NPL trouxeram avanços para a ciência física, a ciência dos materiais, a computação e as ciências biológicas. Seus resultados foram aplicados ao projeto de navios, ao desenvolvimento de aeronaves, ao radar, às redes de computadores e ao posicionamento global.

O primeiro relógio atômico preciso foi construído por Louis Essen e Jack Parry no NPL em 1955. Era um padrão de frequência de césio, baseado em uma transição específica do átomo de césio-133. Sua calibração foi feita com a escala astronômica do tempo das efemérides, ou ET. Esse trabalho levou à definição internacional do segundo do Sistema Internacional de Unidades com base no tempo atômico.
O NPL realiza pesquisas pioneiras em computação desde meados da década de 1940. A partir de 1945, Alan Turing liderou o projeto do computador Automatic Computing Engine, o ACE. O projeto era ambicioso demais e enfrentou dificuldades, levando à saída de Turing. Donald Davies assumiu o trabalho e concentrou os esforços no Pilot ACE, um computador de projeto menos ambicioso que funcionou pela primeira vez em maio de 1950. Entre os participantes estava Harry Huskey, um dos pioneiros da computação nos Estados Unidos. A English Electric Computers fabricou uma versão comercial, o DEUCE, que se tornou um dos computadores mais vendidos da década de 1950.
Artigos principais: Comutação de pacotes e Rede NPL.
A partir de meados da década de 1960, Donald Davies inventou a comutação de pacotes e foi pioneiro em sua implementação. A tecnologia se tornou a principal base da comunicação de dados em redes de computadores no mundo. Em 1965, Davies projetou uma rede comercial de dados de alcance nacional e a apresentou no documento Proposal for the Development of a National Communications Service for On-line Data Processing. No início de 1969, a equipe do NPL, liderada por Roger Scantlebury, foi a primeira a implementar a comutação de pacotes na rede local do laboratório, que funcionou até 1986. A equipe também simulou o desempenho de uma rede de longa distância com comutação de pacotes capaz de oferecer comunicação de dados à maior parte do Reino Unido. Suas pesquisas e experiências orientaram o desenvolvimento da ARPANET, nos Estados Unidos, precursora da Internet, e o trabalho de outros pesquisadores no Reino Unido, na Europa, entre eles Louis Pouzin, e no Japão.
O NPL patrocina uma galeria do The National Museum of Computing, inaugurada em 2009, sobre o desenvolvimento da comutação de pacotes e a "Tecnologia da Internet".
As pesquisas do NPL sobre interligação de redes foram lideradas por Davies, Derek Barber e Scantlebury, integrantes do International Network Working Group, o INWG. Eles observaram que a conexão entre redes de computadores heterogêneas criava um "dilema básico", pois a adoção de um protocolo comum para os computadores hospedeiros exigiria reestruturar as redes existentes. Para estudar a questão, o NPL se conectou à European Informatics Network, a EIN, traduzindo as mensagens entre dois protocolos de hospedeiro diferentes por meio de um gateway. Barber dirigia o projeto da EIN, e Scantlebury coordenava o trabalho técnico britânico. Na conexão do NPL com o Experimental Packet Switched Service dos correios britânicos, as duas redes usavam um protocolo de hospedeiro comum. As pesquisas do laboratório confirmaram que essa solução seria mais confiável e eficiente. O protocolo da EIN ajudou a dar origem à proposta de padrão do INWG. Bob Kahn e Vint Cerf agradeceram a Davies e Scantlebury no artigo "A Protocol for Packet Network Intercommunication", de 1974. Barber participou das discussões sobre o projeto da Internet em 1980.
O Scrapbook era um sistema de armazenamento e recuperação de informações que entrou em funcionamento em meados de 1971. Reunia recursos de processamento de texto, correio eletrônico e hipertexto, antecipando muitos elementos da World Wide Web. O projeto era dirigido por David Yates, que afirmou: "Tínhamos uma comunidade de pessoas inteligentes, interessadas em novidades, um público propício para um sistema como o Scrapbook". Ele também explicou: "Quando passamos a ter mais de um sistema Scrapbook, os hiperlinks podiam atravessar a rede sem que o usuário soubesse o que estava acontecendo". Decidiu-se deixar o desenvolvimento comercial do Scrapbook a cargo da indústria. O sistema foi licenciado à Triad e depois à BT, que o comercializou como Milepost e acrescentou um processador de transações. Foram comercializadas implementações para máquinas da DEC, da IBM e da ITL. Todas as implementações do Scrapbook no NPL foram desativadas em 1984.
Derek Barber propôs um protocolo de correio em rede e o implementou na EIN em 1979. Foi a primeira implementação europeia de correio eletrônico. Jon Postel citou o trabalho de Barber em seu primeiro artigo sobre correio eletrônico na Internet, publicado na série Internet Experiment Note.
No início da década de 1990, o NPL desenvolveu três especificações formais do MAA, uma em Z, uma em LOTOS e uma em VDM. A especificação em VDM passou a integrar a revisão de 1992 da norma internacional 8731-2 e deu origem a três implementações, em C, Miranda e Modula-2.
Em 2020, pesquisadores da Queen Mary University of London e do NPL conseguiram usar micro-ondas para medir moléculas presentes no sangue que sofrem alterações com a desidratação.
O Laboratório Nacional de Física pesquisa novos métodos de metrologia, como os destinados à nanotecnologia, e trabalha na padronização dessa área. A maior parte das atividades ocorre em Teddington, mas o laboratório também tem uma unidade de metrologia dimensional em Huddersfield e uma instalação de acústica subaquática no reservatório de Wraysbury, perto do Aeroporto de Londres-Heathrow.
O programa do Centro Nacional de Tempo, em inglês National Timing Centre, ou NTC, foi desenvolvido para fornecer uma infraestrutura de medição do tempo para a pesquisa e a tecnologia. Em 2025, o Laboratório Nacional de Física recebeu 68 milhões de libras esterlinas para dar continuidade ao desenvolvimento do NTC.
O NPL teve os seguintes diretores:
Diretores-gerentes
Diretores-executivos
Grande parte da história da computação foi escrita por norte-americanos. [...] Relatos mais equilibrados levam em conta que, apesar do domínio dos Estados Unidos a partir de cerca de 1950, os primeiros desenvolvimentos ocorreram dos dois lados do Atlântico.
O sistema entrou em funcionamento pela primeira vez no início de 1969.
A primeira rede de comutação de pacotes foi implementada no National Physical Laboratory, no Reino Unido. Pouco depois, veio a ARPANET, em 1969.
Leonard Kleinrock: Donald Davies [...] construiu um comutador de pacotes de nó único antes da ARPA.
Esse foi o início de dez anos de trabalho pioneiro em comutação de pacotes no NPL. [...] Foi nessa palestra que ele soube, pela primeira vez, que Paul Baran, da RAND Corporation, havia proposto um sistema semelhante para comunicações militares. Seu relatório era menos detalhado que o projeto de Davies e não havia sido colocado em prática.
Donald W. Davies, que propôs um método de transmissão de dados que tornou a Internet possível.
Roger Scantlebury era um dos principais participantes. E Donald Davies, que dirigia, ou pelo menos era superintendente da divisão de sistemas de informação, ou algo assim. Eu certamente tive muito contato com o NPL nessa época. Eles foram à ICCC 72 e já vinham participando de encontros anteriores do que se chama Datacomm. No início, o evento tinha um nome comprido, relacionado à análise e à otimização de redes de comunicação entre computadores, ou algo parecido. Isso começou no fim de 1969, acho, quando aconteceu o primeiro encontro, em Pine Hill, na Geórgia. Não fui a esse, mas fui ao seguinte, em Stanford, se não me engano. Foi lá que conheci Scantlebury, acredito. Depois, tive muito mais contato com ele. Eu vinha ao Reino Unido com bastante frequência, em parte por assuntos da IFIP ou do INWG.
Os autores agradecem aos colegas pelos comentários úteis nas primeiras discussões sobre protocolos de redes internacionais, especialmente R. Metcalfe, R. Scantlebury, D. Walden e H. Zimmerman. Agradecem também a D. Davies e L. Pouzin pelos comentários construtivos sobre fragmentação e contabilização, e a S. Crocker pelos comentários sobre a criação e a dissolução de associações.