Il primo computer: il motore analitico di Charles Babbage

Il moderno computer è nato dall'urgente necessità dopo la seconda guerra mondiale per affrontare la sfida di nazismo attraverso l'innovazione. Ma la prima iterazione del computer come ora capiamo è arrivata molto prima quando, nel 1830, un inventore di nome Charles Babbage progettò un dispositivo chiamato motore analitico.

Nato nel 1791 da un banchiere inglese e sua moglie, Charles Babbage (1791–1871) fu affascinato dalla matematica in tenera età, insegnandosi l'algebra e leggendo ampiamente sulla matematica continentale. Quando, nel 1811, andò a studiare a Cambridge, scoprì che i suoi tutor erano carenti nel nuovo panorama matematico e che, in realtà, sapeva già più di loro. Di conseguenza, decollò da solo per fondare la Analytical Society nel 1812, che avrebbe contribuito a trasformare il campo della matematica in Gran Bretagna. È diventato un membro della Royal Society nel 1816 ed è stato co-fondatore di diverse altre società. A un certo punto era professore di matematica lucasiana a Cambridge, anche se si è dimesso per lavorare sui suoi motori. Inventore, era all'avanguardia della tecnologia britannica e contribuì a creare il moderno servizio postale britannico, un cacciatore di mucche per treni e altri strumenti.

Babbage fu membro fondatore della Royal Astronomical Society britannica e vide presto opportunità di innovazione in questo campo. Gli astronomi dovevano fare calcoli lunghi, difficili e dispendiosi in termini di tempo che potevano essere pieni di errori. Quando queste tabelle venivano utilizzate in situazioni di posta alta, come per i logaritmi di navigazione, gli errori potevano rivelarsi fatali. In risposta, Babbage sperava di creare un dispositivo automatico in grado di produrre tabelle impeccabili. Nel 1822 scrisse al presidente della Società, signore Humphry Davy (1778–1829), per esprimere questa speranza. Seguì questo con un articolo sui "Principi teorici delle macchine per il calcolo delle tabelle", che vinse la prima medaglia d'oro della Società nel 1823. Babbage aveva deciso di provare a costruire un "Difference Engine".

Quando Babbage si avvicinò al governo britannico per ottenere finanziamenti, gli diedero quella che fu una delle prime sovvenzioni governative al mondo per la tecnologia. Babbage spese questi soldi per assumere uno dei migliori macchinisti che riuscì a trovare per realizzare le parti: Joseph Clement (1779–1844). E ci sarebbero molte parti: ne sarebbero state pianificate 25.000.

Nel 1830, Babbage decise di trasferirsi, creando un laboratorio immune al fuoco in un'area priva di polvere di sua proprietà. La costruzione cessò nel 1833, quando Clemente si rifiutò di continuare senza pagamento anticipato. Tuttavia, Babbage non era un politico; gli mancava la capacità di facilitare le relazioni con i governi successivi e, invece, alienava le persone con il suo comportamento impaziente. A quel punto il governo aveva speso £ 17.500, non sarebbe arrivato più nulla e Babbage aveva terminato solo un settimo dell'unità di calcolo. Ma anche in questo stato ridotto e quasi senza speranza, la macchina era all'avanguardia della tecnologia mondiale.

Babbage non si sarebbe arreso così in fretta. In un mondo in cui i calcoli venivano generalmente portati a non più di sei cifre, Babbage mirava a produrne più di 20 e il motore 2 risultante avrebbe avuto bisogno solo di 8000 parti. Il suo motore delle differenze utilizzava cifre decimali (0-9), piuttosto che i "bit" binari che il tedesco Gottfried von Leibniz (1646–1716) preferiva — e sarebbero state posizionate su ingranaggi / ruote che si collegavano per costruire calcoli. Ma il motore è stato progettato per fare qualcosa di più che imitare un abaco: potrebbe funzionare su problemi complessi usando una serie di calcoli e potrebbe memorizzare i risultati al suo interno per un uso successivo, nonché timbrare il risultato su un metallo produzione. Sebbene potesse ancora eseguire una sola operazione alla volta, era molto al di là di qualsiasi altro dispositivo di elaborazione che il mondo avesse mai visto. Sfortunatamente per Babbage, non ha mai finito il Difference Engine. Senza ulteriori sovvenzioni governative, i suoi finanziamenti si esaurirono.

Nel 1854, uno stampatore svedese chiamato George Scheutz (1785–1873) usò le idee di Babbage per creare una macchina funzionante che produceva tabelle di grande precisione. Tuttavia, avevano omesso le funzionalità di sicurezza e tendeva a guastarsi e, di conseguenza, la macchina non ha avuto un impatto. Nel 1991, i ricercatori del Science Museum di Londra, dove I registri di Babbage e le prove continuarono, crearono un Difference Engine 2 al design originale dopo sei anni di lavoro. DE2 ha utilizzato circa 4.000 pezzi e pesava poco più di tre tonnellate. La stampante corrispondente fu completata nel 2000 e aveva di nuovo altrettante parti, sebbene un peso leggermente inferiore di 2,5 tonnellate. Ancora più importante, ha funzionato.

Durante la sua vita, Babbage è stato accusato di essere più interessato alla teoria e all'avanguardia dell'innovazione rispetto alla produzione dei tavoli che il governo gli stava pagando per creare. Questo non era esattamente ingiusto, perché quando i finanziamenti per il Difference Engine erano svaniti, Babbage aveva avuto una nuova idea: il motore analitico. Questo è stato un enorme passo oltre il Difference Engine: era un dispositivo generico che poteva calcolare molti problemi diversi. Doveva essere digitale, automatico, meccanico e controllato da programmi variabili. In breve, risolverebbe qualsiasi calcolo desiderato. Sarebbe il primo computer.

Il motore analitico aveva quattro parti:

• Un mulino, che era la sezione che faceva i calcoli (essenzialmente la CPU)
• Il negozio, dove sono state registrate le informazioni (essenzialmente la memoria)
• Il lettore, che consentirebbe l'inserimento dei dati mediante schede perforate (essenzialmente la tastiera)
• La stampante

Le schede perforate sono state modellate su quelle sviluppate per il Telaio jacquard e consentirebbe alla macchina una maggiore flessibilità rispetto a qualsiasi altra cosa mai inventata per fare calcoli. Babbage aveva grandi ambizioni per il dispositivo e il negozio doveva contenere 1.050 cifre. Avrebbe una capacità integrata di valutare i dati e di elaborare le istruzioni fuori servizio, se necessario. Sarebbe azionato a vapore, fatto di ottone e richiederebbe un operatore / autista addestrato.

Babbage è stato aiutato da Ada Lovelace (1815–1852), figlia del poeta britannico Lord Byron e una delle poche donne dell'epoca con una formazione in matematica. Babbage ammirò molto la sua traduzione pubblicata di un articolo francese sull'opera di Babbage, che includeva le sue note voluminose.

Il motore andava oltre ciò che Babbage poteva permettersi e forse quale tecnologia poteva allora produrre, ma il governo era cresciuto esasperato con Babbage e il finanziamento non era imminente. Babbage continuò a lavorare al progetto fino alla sua morte nel 1871, da molti conti un uomo amareggiato che pensava che più fondi pubblici avrebbero dovuto essere indirizzati verso il progresso della scienza. Potrebbe non essere stato completato, ma il motore analitico è stato un passo avanti nell'immaginazione, se non nella praticità. I motori di Babbage furono dimenticati e i sostenitori dovettero lottare per tenerlo ben in considerazione; alcuni membri della stampa hanno trovato più facile deridere. Quando i computer furono inventati nel ventesimo secolo, gli inventori non usarono i piani o le idee di Babbage, e fu solo negli anni Settanta che il suo lavoro fu completamente compreso.

Ci è voluto più di un secolo, ma i computer moderni hanno superato la potenza del motore analitico. Ora gli esperti hanno creato un programma che replica il abilità del motore, così puoi provate voi stessi.

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