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Alle origini del computer
Per migliaia di anni l’abaco
rimase l’unico tipo di calcolatore. Il problema da superare per arrivare
a una meccanizzazione del calcolo era quello del riporto da un’unità
all’altra, problema che nell’abaco poteva essere risolto soltanto
manualmente.
Bastava riportare meccanicamente,
decine, centinaia, migliaia e così via, con la stessa tecnica che si
usava per riportare secondi. minuti e ore. La ruota dei secondi, ad esempio,
fa 60 scatti e al sessantesimo scatto ritorna a zero, ma contemporaneamente
la ruota dei minuti fa uno scatto.
Il diciannovenne Blaise Pascal fu tra i primi, nel Seicento, a mettere a punto, con questa tecnica, una macchina da calcolo che eseguiva addizioni, sottrazioni e quindi anche moltiplicazioni e divisioni semplicemente come addizioni e sottrazioni ripetute.
Nella presentazione della sua macchina, nel 1645, Pascal scriveva: “Tu mi sarai grato dell’impegno di cui mi son fatto carico per fare in modo che tutte le operazioni che con i metodi precedenti erano penose, complicate, lunghe e mai sicure diventassero ora facili, semplici, veloci e affidabili”.
Alcuni anni più tardi, anche Gottfried von Leibniz si dedicò allo studio delle macchine da calcolo e realizzò una nuova macchina, con una particolare ruota dentata che consentiva di calcolare in modo più semplice e rapido moltiplicazioni, divisioni e radici quadrate. A proposito delle macchine da calcolo Leibniz, nel 1671, scriveva: “Non è degno di un uomo eminente perdere tante ore, come uno schiavo, in lavori di calcolo che chiunque potrebbe risolvere se venisse utilizzata una macchina”. Egli concepì addirittura una macchina da calcolo per il sistema binario, ma dovette rinunciare alla sua realizzazione perché le possibilità tecniche dell’epoca erano all’epoca ancora inadeguate.
Purtroppo le macchine di Pascal,
di Leibniz e le molte altre dell’epoca, non risolvevano i problemi dei
grandi calcoli. In pratica ogni operazione richiedeva continui interventi
manuali che ne limitavano enormemente le possibilità d’impiego;
inoltre il gran numero di ruote dentate, non sempre perfette, creavano parecchi
problemi lasciando sempre molti dubbi sui risultati ottenuti. Verso il 1820, un nobile inglese, grande esperto in matematica e in costruzioni meccaniche, Charles Babbage, riuscì per primo a intravedere la soluzione del problema di rendere completamente automatica l’esecuzione di qualsiasi serie di calcoli.
La struttura della sua macchina,
in anticipo sui tempi, avendo a disposizione una tecnologia troppo limitata
per poter essere realizzata, era straordinariamente simile a quella del moderno
calcolatore.
La maggior parte degli episodi
qui descritti è tratta dall’autobiografia di Babbage, Passage
from the life of a philosopher, pubblicata nel 1862. Sul frontespizio
del volume, l’autore ricorda la sua onorificenza di Commendatore dell’Ordine
Italiano di San Maurizio e San Lazaro; nella prima pagina, in grande evidenza,
c’è la dedica del volume a Vittorio Emanuele II, che merita di
essere tradotta perché può essere interpretata come l’atto
di nascita della nuova scienza:
Particolarmente importante è il confronto tra Babbage e Ottaviano Mossotti, giovane fisico e astronomo, che dopo un lungo esilio era stato chiamato all’Università di Pisa. Di lì nel 1848 accorrerà volontario in Lombardia, a capo del battaglione universitario toscano, e parteciperà alla battaglia di Curtatone e Montanara. L’interesse storico e scientifico del dibattito tra Babbage e Mossotti deriva dall’assoluta novità dell’argomento trattato, che non riguardava tanto l’esecuzione delle operazioni aritmetiche considerate singolarmente, quanto il concatenamento delle varie operazioni e l’esecuzione di un vero e proprio programma.
A Torino, per la prima volta,
si parlò di programma, il concetto centrale della scienza
e della tecnica informatica, ossia della descrizione di sequenze di istruzioni,
con possibili salti e diramazioni, da eseguirsi automaticamente senza l’intervento
dell’uomo fra un’operazione e la successiva e da considerarsi
come un dato di ingresso alla pari dei dati numerici.
La descrizione del programma era
affidata, nell’invenzione di Babbage, alla scheda perforata,
figlia del cartone che Jacquard aveva introdotto nel telaio, qualche decennio
prima, per memorizzare il disegno da riprodurre. Babbage proponeva l’uso
di due tipi di scheda, una per indicare le variabili numeriche, i dati numerici,
l’altra per indicare le istruzioni. La scheda perforata morirà
soltanto nel 1970, uccisa dal floppy disk.
Menabrea era un ottimo matematico
e astronomo, come Plana e Mossotti, ed era appena stato nominato tenente del
Genio da Carlo Alberto. Diventerà tenente generale e sarà decorato
con medaglia d’oro al valor militare. Sarà senatore per 36 anni
consecutivi (un primato che probabilmente è caduto soltanto ai giorni
nostri), ministro, presidente del Consiglio e ambasciatore, svolgendo una
politica piuttosto conservatrice e poco favorevole al Garibaldi, senza tuttavia
riuscire ad impedire l'intervento francese di Mentana.
Qualche mese più tardi
il lavoro di Menabrea venne tradotto in inglese e ampiamente commentato dalla
contessa Ada Byron, contessa di Lovelace, la figlia di Lord Byron, studiosa
dalla approfondita cultura matematica, che aveva sempre seguito con grande
interesse il lavoro di Babbage. Anche i commenti di Ada Byron hanno grande
valore scientifico. Tra l’altro Ada discusse in quelle note la programmabilità
del calcolatore di Babbage come strumento di guida del telaio per la tessitura;
per questa ragione viene oggi considerata la prima programmatrice della storia
e potrebbe essere ricordata anche come la prima utilizzatrice dell’informatica
per l’automazione. Poco dopo Babbage, negli Stati Uniti, Hermann Hollerith progettò una macchina che venne adottata dall’Ufficio del Censimento Americano per risolvere il problema dell’analisi dei dati del Censimento del 1880. Un mare di dati, impossibili da gestire manualmente, che Hollerith inserì su schede di cartone sempre bucate, ma gestite in modo completamente diverso dal precedente progetto di Babbage.
Ogni buco rappresentava infatti
una precisa risposta a una domanda del questionario per il censimento. Ad
esempio, il sesso maschile o femminile di un individuo era rappresentato rispettivamente
con un buco oppure con l’assenza del buco. I buchi venivano poi letti
elettricamente dalla sua macchina, fornendo i dati complessivi in brevissimo
tempo. Hollerith fondò una società dalla quale discende l’International
Business Machines, meglio nota come IBM. La prima versione di un calcolatore
elettronico nacque nel 1939, nella camera da letto dei coniugi Zuse.
Imprestarono la loro stanza al figlio Konrad, un ragazzo geniale, perché
potesse avere uno spazio adeguato per montare la sua macchina.
Questa macchina, battezzata Mark
1, utilizzava 800 chilometri di fili e pesava 35 tonnellate. Migliaia
di relè producevano un rumore infernale quand’erano in funzione
e, guastandosi facilmente, richiedevano una manutenzione continua e faticosa.
Sembra impossibile che in pochi anni una macchina simile possa essere stata
concentrata in un piccolo calcolatore tascabile, dal costo irrisorio rispetto
a quello di questi primi calcolatori. Il salto al calcolatore moderno
avviene tre anni dopo la realizzazione del MARK 1, nel 1946,
quando i tecnici della Pennsylvania School of Electrical Engineering costruirono
il primo calcolatore elettronico, sostituendo gli interruttori elettromeccanici
con le valvole termoioniche prese in prestito dai primi apparecchi radio e
televisivi. In questo modo i circuiti elettrici potevano venire aperti o chiusi
senza dover mettere in movimento parti meccaniche, con una velocità
mille volte superiore a quella dei relè telefonici.
Nel 1936, a 24 anni, Alan Turing pubblicò un libro, On computable number, in cui descriveva una macchina ideale che illustrava esattamente limiti e possibilità del computer, prima che questo venisse effettivamente costruito, una “macchina astratta” che era praticamente la base teorica del moderno computer. La Seconda Guerra Mondiale e la necessità di decifrare i codici segreti nazisti offrì a Turing l’opportunità di verificare concretamente le proprie idee. Nella sua battaglia contro ENIGMA, la macchina che i tedeschi usavano per mettere in cifra tutte le loro comunicazioni radio di servizio, aveva avuto carta bianca da Churchill in persona.
La macchina che Turing costruì
per decifrare i messaggi nemici erano la realizzazione pratica delle sua macchina
ideale e i successivi progressi tecnologici, con il passaggio dai relè
ai tubi elettronici e in seguito ai transistor, permisero
alla fine della guerra rapidi progressi nella realizzazione delle nuove macchine
calcolatrici.
Sappiamo tutti che noi essere umani siamo composti da un numero enorme di cellule (circa venticinquemila miliardi) e che quindi tutto ciò che facciamo potrebbe essere descritto, in linea di principio, in termini di cellule. O potrebbe addirittura essere descritto a livello molecolare. Per lo più accettiamo tutto ciò in modo alquanto pragmatico: andiamo dal dottore, il quale ci esamina a livelli più bassi di quelli ai quali noi stessi ci consideriamo; leggiamo articoli sul DNA e sull’”ingegneria genetica” e intanto sorseggiamo il caffè. A quanto pare, abbiamo conciliato questi due quadri incredibilmente diversi di noi stessi semplicemente sconnettendoli l’uno dall’altro. Praticamente non c’è modo di collegare una descrizione microscopica di noi stessi in “comparti” affatto separati della nostra mente. E’ raro che ci capiti di dover passare dall’una all’altra di queste due concezioni di noi stessi chiedendoci: “Come fanno queste due cose completamente diverse ad essere lo stesso me?”.
Oppure: consideriamo una sequenza di immagini televisive che mostrano Shirley MacLaine che ride. Quando guardiamo questa sequenza sappiamo che in realtà non stiamo guardando una donna, bensì sciami di puntini che guizzano su una superficie piatta. Lo sappiamo, ma nulla è più lontano dalla nostra mente. Di ciò che si trova sullo schermo possediamo queste due rappresentazioni violentemente contrastanti, ma non ne siamo imbarazzati: possiamo semplicemente escluderne una e concentrarci sull’altra, ed è ciò che facciamo tutti. Quale delle due è più “reale”? La risposta varierà, a seconda che siate un uomo, un cane, un calcolatore o un televisore. Douglas R. Hofstadter - Gödel, Escher, Bach: un’Eterna Ghirlanda Brillante - Adelphi, 1984.
In libreria e in rete Parte di questa lezione è
ricavata da: Chiara Sottocorona, Salvatore Romagnolo - I protagonisti della rivoluzione digitale – Muzzio, 2003 Michael R. Williams - Dall'abaco al calcolatore elettronico – Muzzio, 1989 Massimo Bozzo - La grande
storia del computer – Dedalo, 1996 Charles Babbage - Passages from the Life of a Philosopher. Longman, Green, Longman, Roberts, and Green, 1864. Paul Freiberger & Michael Swaine - Fire in the valley - Mc Graw Hill, 1984
Un Museo didattico di
storia dell'informatica a cura della segreteria internazionale Friends
of the World Treasures, la Comunità per le libere attività culturali
e il Club UNESCO di Padova,presso l'ex-Macello di Padova: Il Museo dell’Informatica
realizzato dall’Università di Udine:
Una personale galleria dei protagonisti
della storia del computer: Il sito del Computer History
Museum: “La nostra missione è di conservare per i posteri
prodotti e documenti dell’era dell’Informazione”: La storia del computer
alla Virginia Polytechnic Institute and Satte University: Il sito della Computer
History Association of California: Il Virtual Museum of Computing
curato da Johnathon Bowen, Reading University. Ha un ricco elenco di collegamenti: Charles Babbage Institute,
Università del Minnesota Charles Babbage e la sua macchina,
dalla Stanford University's Computer Science Education: La biografia scientifica di Ada
Lovelace:
L’home page di Zuse: Il programma di Zuse per giocare
a scacchi: La storia di Mark 1: Colossus, il primo computer
della storia, un articolo di Salvatore Romagnolo: The ENIAC Museum
on line: La storia del transistor: L’home page di Marvin
Minsky: |