Otros artículos de la serie:
- Historia del relé
- Historia de los computadores electrónicos
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- Historia de Internet
Como vimos en , ingenieros de radio y telefonía en busca de amplificadores más potentes descubrieron un nuevo campo tecnológico que rápidamente fue denominado electrónica. Un amplificador electrónico podía convertirse fácilmente en un interruptor digital que operaba a una velocidad mucho mayor que su par electromecánico: el relé telefónico. Debido a la falta de partes mecánicas, una válvula electrónica podía encenderse y apagarse en microsegundos o incluso más rápido, en lugar de los cientos de milisegundos o más requeridos por el relé.
Desde 1939 hasta 1945, se construyeron tres computadoras basadas en estos nuevos componentes electrónicos. Las fechas de su construcción coinciden intencionalmente con el período de la Segunda Guerra Mundial. Este conflicto, sin parangón en la historia por cómo sometió a las personas al yugo de la guerra, cambió para siempre las relaciones tanto entre los estados como entre la ciencia y la tecnología y trajo al mundo una gran cantidad de nuevos dispositivos.
Las historias de las tres primeras computadoras electrónicas están entrelazadas con la guerra. La primera se dedicó a descifrar los mensajes alemanes y permaneció en secreto hasta la década de 1970, cuando ya no tenía interés alguno, excepto el histórico. La segunda, de la que la mayoría de los lectores deberían haber oído hablar, fue el ENIAC, un calculador militar que se completó demasiado tarde para ayudar en la guerra. Pero aquí vamos a examinar la más temprana de estas tres máquinas, la creación de .
Atanasoff
En 1930, Atanasov, hijo de un inmigrante nacido en América de , finalmente alcanzó su sueño juvenil y se convirtió en físico teórico. Pero, al igual que con la mayoría de estas aspiraciones, la realidad resultó ser diferente de lo que él esperaba. En particular, como muchos estudiantes de ingeniería y ciencias físicas de la primera mitad del siglo XX, Atanasov tuvo que sufrir las tediosas penurias de los cálculos constantes. Su tesis en la Universidad de Wisconsin sobre la polarización del helio requirió ocho semanas de agotadoras cuentas utilizando una calculadora mecánica de escritorio.
John Atanasov en su juventud
Para 1935, ya trabajando como profesor en la Universidad del Estado de Iowa, Atanasov decidió hacer algo con esta carga. Comenzó a considerar posibles formas de construir una nueva máquina de cálculo más poderosa. Descartando métodos analógicos (como el analizador diferencial del MIT) por razones de limitación e imprecisión, decidió construir una máquina digital que trabajara con números como valores discretos, y no como mediciones continuas. Desde joven estaba familiarizado con el sistema de numeración binaria y entendía que se ajustaba mucho mejor a la estructura de un interruptor digital de encendido/apagado que los números decimales habituales. Por lo tanto, decidió hacer una máquina binaria. Y, finalmente, decidió que, para que fuera lo más rápida y flexible posible, debería ser electrónica y usar válvulas electrónicas para los cálculos.
Atanasov también necesitaba decidir sobre el espacio de problemas: ¿para qué tipo de cálculos debía servir su computadora? Al final, decidió que se ocuparía de resolver sistemas de ecuaciones lineales, reduciéndolas a una sola variable (con la ayuda de ) — los mismos cálculos que predominaban en su disertación. Mantendría hasta treinta ecuaciones, con hasta treinta variables en cada una. Una computadora así podría resolver problemas importantes para científicos e ingenieros, y además no parecía ser increíblemente complicada.
Una obra de arte
A mediados de la década de 1930, la tecnología electrónica había alcanzado una asombrosa diversidad en comparación con sus orígenes, que habían surgido 25 años antes. Dos desarrollos se adaptaban especialmente bien al proyecto de Atanasoff: el relé disparador y el contador electrónico.
Desde el siglo XIX, los ingenieros de telégrafos y teléfonos contaban con un dispositivo útil llamado interruptor. Un interruptor es un relé bistable que utiliza imanes permanentes para mantenerse en el estado en el que lo dejaste: abierto o cerrado, hasta que recibe una señal eléctrica para cambiar de estado. Pero las lámparas electrónicas no podían hacer esto. No tenían un componente mecánico, y podían estar "abiertas" o "cerradas" mientras fluyera o no fluyera electricidad a través del circuito. En 1918, dos físicos británicos, William Eccles y Frank Jordan, conectaron dos lámparas de manera que formaron un "relé disparador" — un relé electrónico que se mantenía encendido después de ser activado por un impulso inicial. Eccles y Jordan crearon su sistema para fines de telecomunicaciones para el Almirantazgo británico al final de la Primera Guerra Mundial. Sin embargo, el circuito de Eccles-Jordan, que luego se conoció como disparador [inglés: flip-flop], también podría considerarse un dispositivo para almacenar un dígito binario: 1, si se recibe la señal, y 0 en el otro caso. De esta manera, a través de n disparadores se podía representar un número binario de n bits.
Aproximadamente diez años después del disparador, se produjo un segundo avance significativo en la electrónica que impactaría el mundo de la computación: los contadores electrónicos. Y nuevamente, como a menudo sucedía en la historia temprana de la computación, la curiosidad se convirtió en la madre de la invención. Los físicos que estudiaban la radiación de partículas subatómicas tenían que escuchar chasquidos o pasar horas analizando registros fotográficos, contando la cantidad de detecciones para medir la velocidad de la radiación de partículas a través de diversos materiales. Los contadores mecánicos o electromecánicos representaban una oportunidad tentadora para facilitar estas tareas, pero eran demasiado lentos: no podían registrar múltiples eventos que ocurrían con diferencias de milisegundos.
Una figura clave en la solución a este problema fue , que trabajó bajo la dirección de Ernest Rutherford en el Laboratorio Cavendish en Cambridge. Wynn-Williams manejaba la electrónica con destreza y ya había utilizado válvulas (o tubos, como se les llamaba en Gran Bretaña) para crear amplificadores que permitían escuchar los eventos que ocurrían con las partículas. A principios de la década de 1930, se dio cuenta de que las válvulas podían usarse para construir un contador, que llamó "contador de escala binaria" —es decir, un contador binario. En esencia, era un conjunto de disparadores que podían transmitir cambios en la cadena (en la práctica utilizó , tipos de válvulas que contienen gas en lugar de vacío, que podían permanecer en estado encendido después de la ionización completa del gas).
El contador de Wynn-Williams rápidamente se convirtió en un equipo de laboratorio esencial para todos los que trabajaban en física de partículas. Los físicos construían contadores muy pequeños, a menudo con tres dígitos (es decir, capaces de contar hasta siete). para un contador mecánico lento y para registrar eventos que ocurrían más rápido de lo que el contador con partes mecánicas en movimiento lento podía registrar.
Pero, en teoría, tales contadores podían ampliarse a números de tamaño o precisión arbitrarios. Estas eran, estrictamente hablando, las primeras máquinas contadoras electrónicas digitales.
La computadora Atanasoff-Berry
Atanasoff estaba familiarizado con esta historia, lo que lo convenció de la viabilidad de construir una computadora electrónica. Sin embargo, no decidió usar directamente contadores binarios o disparadores. Inicialmente, para la base del sistema de conteo, intentó usar contadores ligeramente modificados, ya que ¿qué es la suma, sino un conteo repetido? Pero por alguna razón no pudo hacer que los circuitos contadores fueran lo suficientemente confiables, y tuvo que desarrollar sus propios circuitos para sumar y multiplicar. No podía usar disparadores para almacenar temporalmente números binarios, ya que tenía un presupuesto limitado y se había impuesto el ambicioso objetivo de almacenar simultáneamente treinta coeficientes. Como veremos pronto, esta situación tuvo serias consecuencias.
Para 1939, Atanasoff había terminado de diseñar su computadora. Ahora necesitaba a alguien con los conocimientos adecuados para construirla. Encontró a esa persona en la figura de Clifford Berry, un graduado del departamento de ingeniería del Instituto Estatal de Iowa. A finales de año, Atanasoff y Berry construyeron un pequeño prototipo. Al año siguiente, completaron la versión completa de la computadora con treinta coeficientes. En la década de 1960, un escritor que desenterró su historia la llamó computadora Atanasoff-Berry (Atanasoff-Berry Computer, ABC), y ese nombre perduró. Sin embargo, no pudieron eliminar todas las deficiencias. En particular, el ABC daba un error de aproximadamente un bit binario cada 10,000, lo que sería fatal para cualquier cálculo considerable.
Clifford Berry y ABC en 1942
Sin embargo, en Atanasoff y su ABC se pueden encontrar las raíces y la fuente de todas las computadoras modernas. ¿Acaso no creó él (con la ayuda experta de Berry) la primera computadora digital electrónica binaria? ¿No son esas las características fundamentales de miles de millones de dispositivos que forman y gestionan la economía, la sociedad y la cultura en todo el mundo?
Pero volvamos atrás. Los adjetivos digital y binario no son prerrogativa del ABC. Por ejemplo, la computadora de números complejos de Bell (Bell Complex Number Computer, CNC), desarrollada aproximadamente en la misma época, era una computadora digital, binaria y electromecánica, capaz de realizar cálculos en el plano complejo. Además, tanto el ABC como el CNC eran similares en que resolvían problemas en un ámbito limitado y, a diferencia de las computadoras modernas, no podían aceptar una secuencia arbitraria de instrucciones.
Queda el término «electrónico». Pero, aunque las entrañas matemáticas del ABC eran electrónicas, funcionaba a velocidades electromecánicas. Dado que Atanasoff y Berry no podían utilizar tubos electrónicos para almacenar miles de bits binarios por cuestiones financieras, utilizaron componentes electromecánicos para ello. Varias centenas de triodos que realizaban los cálculos matemáticos básicos estaban rodeados de tambores giratorios y zumbantes máquinas perforadoras, donde se almacenaban los valores intermedios de todos los pasos computacionales.
Atanasov y Berry realizaron un trabajo heroico al leer y escribir datos en tarjetas perforadas a una velocidad increíble, quemándolas con electricidad en lugar de hacer agujeros mecánicamente. Pero esto trajo consigo problemas: el equipo para la quemadura era responsable de 1 error por cada 10,000 números. Además, incluso con sus máximos esfuerzos, la máquina no podía "perforar" más rápido de una línea por segundo, por lo que ABC solo podía realizar un cálculo por segundo con cada uno de los treinta dispositivos aritméticos. El resto del tiempo, las válvulas electrónicas estaban inactivas, impacientes "tarareando con los dedos en la mesa", mientras toda esta maquinaria giraba dolorosamente lenta a su alrededor. Atanasov y Berry ataron un caballo de pura sangre a una carreta de heno. (El líder del proyecto de recreación de ABC en la década de 1990 evaluó la velocidad máxima de la máquina, teniendo en cuenta todas las pérdidas de tiempo, incluida la del operador para establecer la tarea, en cinco sumas o restas por segundo. Esto, por supuesto, es más rápido que un humano que realiza cálculos, pero no es la velocidad que asociamos con las computadoras electrónicas.)
Diagrama de ABC. Los tambores almacenaban la entrada y salida temporal en capacitores. El circuito de tiratrón para la perforación de tarjetas y el lector de tarjetas registraban y leían los resultados de un paso completo del algoritmo (eliminando una de las variables del sistema de ecuaciones).
El trabajo en el ABC se detuvo a mediados de 1942, cuando Atanasov y Berry se unieron a la rápidamente creciente máquina militar de EE. UU., donde se requerían no solo cuerpos, sino también cerebros. Atanasov fue reclutado por el Laboratorio de Artillería Naval en Washington para supervisar un equipo que desarrollaba minas acústicas. Berry se casó con la secretaria de Atanasov y encontró trabajo en una empresa contratista para el ejército en California, para evitar ser reclutado para la guerra. Atanasov intentó patentar su creación en el estado de Iowa durante un tiempo, pero sin éxito. Después de la guerra, se dedicó a otras cosas y nunca volvió a involucrarse seriamente con las computadoras. La computadora fue enviada al desguace en 1948 para liberar espacio en la oficina para un nuevo graduado de la universidad.
Quizás Atanasov simplemente comenzó a trabajar demasiado pronto. Se basó en modestas subvenciones universitarias y pudo gastar solo unos pocos miles de dólares en la creación de ABC, por lo que la economía desplazó todos los demás problemas en su proyecto. Si hubiera esperado hasta principios de la década de 1940, podría haber obtenido una subvención del gobierno para un dispositivo electrónico completo. Y en tal estado — con aplicación limitada, complicado de manejar, poco fiable y no muy rápido — ABC no se convirtió en una prometedora demostración de la utilidad de la computación electrónica. La máquina de guerra estadounidense, a pesar de su hambre de computación, dejó que ABC se oxidara en la ciudad de Ames, Iowa.
Máquinas de cálculo de guerra
La Primera Guerra Mundial creó y puso en marcha un sistema de inyección masiva de inversiones en ciencia y tecnología, preparándola para la Segunda Guerra Mundial. En solo unos años, la práctica de la guerra en tierra y mar pasó a incluir el uso de gas venenoso, minas magnéticas, exploración aérea y bombardeos, entre otros. Ningún líder político o militar pudo ignorar tales rápidas transformaciones. Fueron tan rápidas que las investigaciones iniciadas lo suficientemente pronto podrían inclinar la balanza hacia uno u otro lado.
En los Estados Unidos había suficientes materiales e intelectos (muchos de los cuales huyeron de la Alemania hitleriana), y estaban al margen de las luchas inmediatas por la supervivencia y el dominio que afectaron a otros países. Esto permitió al país aprender esta lección de manera especialmente clara. Se manifestó en el hecho de que amplios recursos industriales e intelectuales se destinaron a la creación de la primera arma nuclear. Una inversión menos conocida, pero igual de importante y volumétrica, fue la realizada en el desarrollo de tecnología de radar, cuyo centro estaba en el MIT en Rad Lab.
Así, el naciente campo de la computación automática recibió su parte de financiamiento militar, aunque en una escala mucho menor. Ya hemos mencionado la diversidad de proyectos de computación electromechanicales surgidos a raíz de la guerra. El potencial de las computadoras basadas en relés era, relativamente hablando, conocido, ya que las estaciones telefónicas con miles de relés habían estado funcionando durante muchos años. Los componentes electrónicos aún no habían demostrado su viabilidad a tal escala. La mayoría de los expertos consideraban que las computadoras electrónicas serían inevitablemente poco confiables (ABC era un ejemplo) o que su construcción llevaría demasiado tiempo. A pesar de la súbita afluencia de dinero del estado, había pocos proyectos militares de computación electrónica, y eran escasos. Solo se iniciaron tres, de los cuales solo dos dieron lugar a máquinas funcionales.
En Alemania, el ingeniero de telecomunicaciones Helmut Schreier demostró a su amigo Konrad Zuse el valor de la máquina electrónica frente al electromechanical 'V3', que Zuse estaba construyendo para la industria aérea (posteriormente se hizo conocido como Z3). Zuse finalmente aceptó trabajar en el segundo proyecto junto con Schreier, y el Instituto de Investigación de Aviación propuso financiar un prototipo de 100 válvulas a finales de 1941. Pero los dos hombres primero se ocuparon de un trabajo militar más prioritario, y luego su progreso se vio gravemente afectado por los daños causados por los bombardeos, lo que resultó en que nunca pudieron hacer que su máquina funcionara de manera confiable.
Zuse (a la derecha) y Schreier (a la izquierda) trabajando en una computadora electromechanical en el apartamento de los padres de Zuse en Berlín.
El primer computador electrónico que realizó trabajo útil fue creado en un laboratorio secreto en Gran Bretaña, donde un ingeniero de telecomunicaciones propuso un nuevo enfoque radical para el criptoanálisis basado en válvulas. Revelaremos esta historia la próxima vez.
Lecturas recomendadas:
• Alice R. Burks y Arthur W. Burks, La primera computadora electrónica: La historia de Atansoff (1988)
• David Ritchie, Los pioneros de la computación (1986)
• Jane Smiley, El hombre que inventó la computadora (2010)
Fuente: habr.com
