Otros artículos de la serie:
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- historia de internet
Como vimos en , los ingenieros de radio y telefonía, en busca de amplificadores más potentes, descubrieron un nuevo campo tecnológico que rápidamente se denominó electrónica. El amplificador electrónico podría convertirse fácilmente en un interruptor digital, que funcionaría a velocidades mucho más altas que su primo electromecánico, el relé telefónico. Como no había piezas mecánicas, un tubo de vacío podía encenderse y apagarse en un microsegundo o menos, en lugar de los diez milisegundos o más que requiere un relé.
Entre 1939 y 1945 se crearon tres ordenadores utilizando estos nuevos componentes electrónicos. No es casualidad que las fechas de su construcción coincidan con el período de la Segunda Guerra Mundial. Este conflicto, sin paralelo en la historia por la forma en que unció a la gente al carro de la guerra, cambió para siempre la relación entre los estados y entre la ciencia y la tecnología, y también trajo al mundo una gran cantidad de nuevos dispositivos.
Las historias de las tres primeras computadoras electrónicas están entrelazadas con la guerra. El primero se dedicó a descifrar los mensajes alemanes y permaneció bajo el manto del secreto hasta los años 1970, cuando ya no tenía más interés que el histórico. El segundo del que la mayoría de los lectores deberían haber oído hablar fue ENIAC, una calculadora militar que se completó demasiado tarde para ayudar en la guerra. Pero aquí nos fijamos en la primera de estas tres máquinas, la creación de .
Atanasov
En 1930, Atanasov, hijo nacido en Estados Unidos de un emigrante de , finalmente logró su sueño de juventud y se convirtió en físico teórico. Pero, como ocurre con la mayoría de esas aspiraciones, la realidad no fue la que esperaba. En particular, como la mayoría de los estudiantes de ingeniería y ciencias físicas de la primera mitad del siglo XX, Atanasov tuvo que sufrir la dolorosa carga de los cálculos constantes. Su disertación en la Universidad de Wisconsin sobre la polarización del helio requirió ocho semanas de tediosos cálculos utilizando una calculadora mecánica de escritorio.
John Atanasov en su juventud
En 1935, habiendo aceptado ya un puesto como profesor en la Universidad de Iowa, Atanasov decidió hacer algo al respecto. Comenzó a pensar en posibles formas de construir una computadora nueva y más potente. Rechazando los métodos analógicos (como el analizador diferencial del MIT) por razones de limitación e imprecisión, decidió construir una máquina digital que tratara números como valores discretos en lugar de medidas continuas. Desde joven conoció el sistema numérico binario y comprendió que encaja mucho mejor en la estructura de encendido y apagado de un interruptor digital que los habituales números decimales. Entonces decidió hacer una máquina binaria. Y finalmente decidió que para que fuera el más rápido y flexible debía ser electrónico y utilizar tubos de vacío para los cálculos.
Atanasov también necesitaba decidir sobre el espacio del problema: ¿para qué tipo de cálculos debería ser adecuada su computadora? Como resultado, decidió que se ocuparía de resolver sistemas de ecuaciones lineales, reduciéndolos a una sola variable (usando )—los mismos cálculos que dominaron su disertación. Admitirá hasta treinta ecuaciones, con hasta treinta variables cada una. Un ordenador así podría resolver problemas que son importantes para científicos e ingenieros y, al mismo tiempo, no parecería increíblemente complejo.
Obra de arte
A mediados de la década de 1930, la tecnología electrónica se había diversificado enormemente desde sus orígenes 25 años antes. Dos desarrollos encajaban especialmente bien en el proyecto de Atanasov: un relé de disparo y un contador electrónico.
Desde el siglo XIX, los ingenieros de telégrafos y teléfonos tenían a su disposición un práctico dispositivo llamado interruptor. Un interruptor es un relé biestable que utiliza imanes permanentes para mantenerlo en el estado en el que lo dejó (abierto o cerrado) hasta que recibe una señal eléctrica para cambiar de estado. Pero los tubos de vacío no eran capaces de hacer esto. No tenían ningún componente mecánico y podían estar "abiertos" o "cerrados" mientras la electricidad fluía o no a través del circuito. En 1918, dos físicos británicos, William Eccles y Frank Jordan, conectaron dos lámparas con cables para crear un "relé de disparo", un relé electrónico que permanece constantemente encendido después de ser encendido por un impulso inicial. Eccles y Jordan crearon su sistema de telecomunicaciones para el Almirantazgo británico al final de la Primera Guerra Mundial. Pero el circuito Eccles-Jordan, que más tarde pasó a ser conocido como el gatillo [English. flip-flop] también podría considerarse como un dispositivo para almacenar un dígito binario: 1 si la señal se transmite y 0 en caso contrario. De esta forma, mediante n flip-flops se pudo representar un número binario de n bits.
Unos diez años después del desencadenante, se produjo el segundo gran avance en la electrónica, chocando con el mundo de la informática: los contadores electrónicos. Una vez más, como sucedió a menudo en los inicios de la historia de la informática, el aburrimiento se convirtió en la madre de la invención. Los físicos que estudiaban la emisión de partículas subatómicas tenían que escuchar los clics o pasar horas estudiando registros fotográficos, contando el número de detecciones para medir la tasa de emisión de partículas de diversas sustancias. Los medidores mecánicos o electromecánicos eran una opción tentadora para facilitar estas acciones, pero se movían demasiado lento: no podían registrar los numerosos eventos que ocurrían con una diferencia de milisegundos entre sí.
La figura clave para resolver este problema fue , que trabajó con Ernest Rutherford en el Laboratorio Cavendish de Cambridge. Wynne-Williams tenía un don para la electrónica y ya había utilizado válvulas (o válvulas, como las llamaban en Gran Bretaña) para crear amplificadores que permitieran escuchar lo que les sucedía a las partículas. A principios de la década de 1930, se dio cuenta de que se podían utilizar válvulas para crear un contador, al que llamó “contador de escala binaria”, es decir, un contador binario. Esencialmente, era un conjunto de flip-flops que podían transmitir interruptores a lo largo de la cadena (en la práctica, usaba , tipos de lámparas que no contienen vacío, sino gas, que podría permanecer en la posición encendida después de la ionización completa del gas).
El contador Wynne-Williams se convirtió rápidamente en uno de los dispositivos de laboratorio necesarios para cualquier persona involucrada en la física de partículas. Los físicos construyeron contadores muy pequeños, que a menudo contenían tres dígitos (es decir, capaces de contar hasta siete). para un medidor mecánico lento y para registrar eventos que ocurren más rápido de lo que podría registrar un medidor con partes mecánicas de movimiento lento.
Pero, en teoría, esos contadores podrían ampliarse a números de tamaño o precisión arbitrarios. Estas fueron, estrictamente hablando, las primeras máquinas calculadoras electrónicas digitales.
Computadora Atanasov-Berry
Atanasov conocía esta historia, que lo convenció de la posibilidad de construir una computadora electrónica. Pero no utilizó directamente contadores binarios ni flip-flops. Al principio, como base del sistema de conteo, intentó utilizar contadores ligeramente modificados; después de todo, ¿qué es la suma si no un conteo repetido? Pero por alguna razón no pudo hacer que los circuitos de conteo fueran lo suficientemente confiables y tuvo que desarrollar sus propios circuitos de suma y multiplicación. No podía utilizar flip-flops para almacenar temporalmente números binarios porque tenía un presupuesto limitado y el ambicioso objetivo de almacenar treinta coeficientes a la vez. Como veremos pronto, esta situación tuvo graves consecuencias.
En 1939, Atanasov había terminado de diseñar su computadora. Ahora necesitaba a alguien con los conocimientos adecuados para construirlo. Encontró a una persona así en un graduado de ingeniería del Instituto Estatal de Iowa llamado Clifford Berry. A finales de año, Atanasov y Berry habían construido un pequeño prototipo. Al año siguiente completaron una versión completa del ordenador con treinta coeficientes. En la década de 1960, un escritor que desenterró su historia lo llamó Computadora Atanasoff-Berry (ABC), y el nombre permaneció. Sin embargo, no se pudieron eliminar todas las deficiencias. En particular, ABC tenía un error de aproximadamente un dígito binario entre 10000, lo que sería fatal para cualquier cálculo grande.
Clifford Berry y ABC en 1942
Sin embargo, en Atanasov y su ABC se pueden encontrar las raíces y el origen de todas las computadoras modernas. ¿No creó (con la hábil ayuda de Berry) la primera computadora digital electrónica binaria? ¿No son éstas las características fundamentales de los miles de millones de dispositivos que dan forma e impulsan las economías, sociedades y culturas de todo el mundo?
Pero volvamos. Los adjetivos digital y binario no son dominio del ABC. Por ejemplo, la computadora de números complejos (CNC) de Bell, desarrollada aproximadamente al mismo tiempo, era una computadora electromecánica digital binaria capaz de realizar cálculos en el plano complejo. Además, ABC y CNC eran similares en que resolvían problemas en un área limitada y no podían, a diferencia de las computadoras modernas, aceptar una secuencia arbitraria de instrucciones.
Lo que queda es “electrónico”. Pero aunque las entrañas matemáticas del ABC eran electrónicas, funcionaba a velocidades electromecánicas. Dado que Atanasov y Berry no podían utilizar tubos de vacío para almacenar miles de dígitos binarios, utilizaron componentes electromecánicos para hacerlo. Varios cientos de triodos, que realizaban cálculos matemáticos básicos, estaban rodeados de tambores giratorios y punzonadoras zumbantes, donde se almacenaban los valores intermedios de todos los pasos computacionales.
Atanasov y Berry hicieron un trabajo heroico al leer y escribir datos en tarjetas perforadas a una velocidad tremenda, quemándolas con electricidad en lugar de perforarlas mecánicamente. Pero esto generó sus propios problemas: era el aparato de grabación el responsable de 1 error por cada 10000 números. Además, incluso en el mejor de los casos, la máquina no podía "perforar" más rápido que una línea por segundo, por lo que ABC sólo podía realizar un cálculo por segundo con cada una de sus treinta unidades aritméticas. Durante el resto del tiempo, los tubos de vacío permanecieron inactivos, impacientemente “golpeando con los dedos sobre la mesa” mientras toda esta maquinaria giraba dolorosamente lentamente a su alrededor. Atanasov y Berry engancharon el caballo de pura sangre al carro de heno. (El líder del proyecto para recrear ABC en los años 1990 estimó la velocidad máxima de la máquina, teniendo en cuenta todo el tiempo invertido, incluido el trabajo del operador para especificar la tarea, en cinco sumas o restas por segundo. Esto, por supuesto, es más rápido que una computadora humana, pero no la misma velocidad que asociamos con las computadoras electrónicas).
Diagrama ABC. Los tambores almacenaban entradas y salidas temporales en condensadores. El circuito de perforación de tarjetas y el lector de tarjetas de Tyratron registraron y leyeron los resultados de un paso completo del algoritmo (eliminando una de las variables del sistema de ecuaciones).
El trabajo en ABC se estancó a mediados de 1942, cuando Atanasoff y Berry se incorporaron a la máquina de guerra estadounidense en rápido crecimiento, que requería cerebros además de cuerpos. Atanasov fue llamado al Laboratorio de Artillería Naval en Washington para liderar un equipo que desarrollaba minas acústicas. Berry se casó con la secretaria de Atanasov y encontró trabajo en una empresa militar en California para evitar ser reclutado en la guerra. Atanasov intentó durante algún tiempo patentar su creación en el estado de Iowa, pero fue en vano. Después de la guerra, pasó a otras cosas y ya no se ocupó seriamente de las computadoras. La computadora en sí fue enviada a un vertedero en 1948 para dejar espacio en la oficina para un nuevo graduado del instituto.
Quizás Atanasov simplemente empezó a trabajar demasiado pronto. Dependía de modestas becas universitarias y sólo podía gastar unos pocos miles de dólares para crear ABC, por lo que la economía reemplazó todas las demás preocupaciones de su proyecto. Si hubiera esperado hasta principios de la década de 1940, podría haber recibido una subvención del gobierno para adquirir un dispositivo electrónico completo. Y en este estado (de uso limitado, difícil de controlar, poco fiable, no muy rápido) ABC no era un anuncio prometedor de los beneficios de la informática electrónica. La maquinaria de guerra estadounidense, a pesar de toda su hambre informática, dejó que ABC se oxidara en la ciudad de Ames, Iowa.
Máquinas informáticas de guerra.
La Primera Guerra Mundial creó y lanzó un sistema de inversión masiva en ciencia y tecnología, y lo preparó para la Segunda Guerra Mundial. En tan sólo unos años, la práctica de la guerra en tierra y mar pasó al uso de gases venenosos, minas magnéticas, reconocimiento aéreo y bombardeos, etc. Ningún líder político o militar podría dejar de notar cambios tan rápidos. Fueron tan rápidos que la investigación iniciada lo suficientemente temprano podría inclinar la balanza en una dirección u otra.
Estados Unidos tenía muchos materiales y cerebros (muchos de los cuales habían huido de la Alemania de Hitler) y estaba al margen de las batallas inmediatas por la supervivencia y el dominio que afectaban a otros países. Esto permitió al país aprender esta lección con especial claridad. Esto se manifestó en el hecho de que se dedicaron vastos recursos industriales e intelectuales a la creación de la primera arma atómica. Una inversión menos conocida, pero igualmente importante o más pequeña, fue la inversión en tecnología de radar centrada en el Rad Lab del MIT.
De modo que el naciente campo de la informática automática recibió su parte de financiación militar, aunque en una escala mucho menor. Ya hemos señalado la variedad de proyectos de computación electromecánica generados por la guerra. El potencial de los ordenadores basados en retransmisiones era relativamente conocido, ya que en aquella época ya hacía muchos años que funcionaban centrales telefónicas con miles de retransmisiones. Los componentes electrónicos aún no han demostrado su rendimiento a tal escala. La mayoría de los expertos creían que una computadora electrónica inevitablemente sería poco confiable (ABC era un ejemplo) o tomaría demasiado tiempo para construirla. A pesar de la repentina afluencia de dinero gubernamental, los proyectos de informática electrónica militar fueron pocos y espaciados. Sólo se lanzaron tres, y sólo dos de ellos resultaron ser máquinas operativas.
En Alemania, el ingeniero de telecomunicaciones Helmut Schreyer demostró a su amigo Konrad Zuse el valor de la máquina electrónica frente a la electromecánica "V3" que Zuse estaba construyendo para la industria aeronáutica (más tarde conocida como Z3). Zuse finalmente aceptó trabajar en un segundo proyecto con Schreyer, y el Instituto de Investigaciones Aeronáuticas se ofreció a financiar un prototipo de 100 tubos a finales de 1941. Pero los dos hombres primero se dedicaron a trabajos de guerra de mayor prioridad y luego su trabajo se vio gravemente frenado por los daños de los bombardeos, dejándolos incapaces de hacer que su máquina funcionara de manera confiable.
Zuse (derecha) y Schreyer (izquierda) trabajan en un ordenador electromecánico en el apartamento de los padres de Zuse en Berlín.
Y la primera computadora electrónica que realizó un trabajo útil se creó en un laboratorio secreto en Gran Bretaña, donde un ingeniero de telecomunicaciones propuso un enfoque radicalmente nuevo para el criptoanálisis basado en válvulas. Revelaremos esta historia la próxima vez.
Qué más leer:
• Alice R. Burks y Arthur W. Burks, La primera computadora electrónica: La historia de Atansoff (1988)
• David Ritchie, Los pioneros de la informática (1986)
• Jane Smiley, El hombre que inventó la computadora (2010)
Fuente: habr.com