nici o enciclopedie, nici Google nu pot răspunde la întrebări care par la fel de simple ca aceasta: Cine a inventat primul computer? Dacă începem să săpăm mai adânc, vom găsi în curând multe răspunsuri diferite, iar cele mai multe dintre ele sunt corecte. Căutarea unui răspuns ne invită să trecem în revistă istoria calculatoarelor, să ne întâlnim cu pionierii săi și să descoperim că încă nu este complet clar ce este un computer.
Charles Babbage și computerul mecanic
înainte de Babbage, computerele erau oameni. Acesta a fost numele dat persoanelor care s —au specializat în efectuarea calculelor numerice-cei care au petrecut ore lungi efectuând operații aritmetice, repetând procesele din nou și din nou și lăsând rezultatele calculelor lor scrise în tabele, care au fost compilate în cărți valoroase. Aceste tabele au făcut viața mult mai ușoară pentru alți specialiști, a căror sarcină era să folosească aceste rezultate pentru a îndeplini tot felul de sarcini: de la ofițerii de artilerie care au decis cum să țintească tunurile, la colectorii de taxe care au calculat impozitele, la oamenii de știință care au prezis mareele sau mișcarea stelelor în ceruri.
astfel, la sfârșitul secolului al 17 – lea, Napoleon I-a comandat lui Gaspard de Prony (22 iulie 1755-29 iulie 1839) sarcina revoluționară de a produce cele mai precise tabele logaritmice și trigonometrice (cu între 14 și 29 zecimale) făcute vreodată, pentru a rafina și facilita calculele astronomice ale Observatorului din Paris și pentru a putea unifica toate măsurătorile făcute de administrația franceză. Pentru această sarcină colosală, de Prony a avut ideea strălucită de a împărți cele mai complexe calcule în operații matematice mai simple care ar putea fi efectuate de computere umane mai puțin calificate. Acest mod de a accelera munca și de a evita erorile a fost unul dintre lucrurile care l – au inspirat pe polimatul englez Charles Babbage (26 decembrie 1791-18 octombrie 1871) să facă următorul pas: înlocuirea computerelor umane cu mașini.
Babbage este considerat de mulți ca fiind tatăl computerelor din cauza acelei viziuni, care nu s-a împlinit niciodată cu adevărat prin eforturile sale. Prima sa încercare a fost motorul de diferență, pe care a început să-l construiască în 1822, pe baza principiului diferențelor finite, pentru a efectua calcule matematice complexe prin intermediul unei serii simple de adăugiri și scăderi, evitând Înmulțirile și diviziunile. El a creat chiar și un mic calculator care a dovedit că metoda sa a funcționat, dar nu a reușit să construiască un motor diferențial pentru a completa acele râvnite tabele logaritmice și trigonometrice cu date exacte. Lady Byron, mama Adei Lovelace, a susținut că a văzut un prototip funcțional în 1833 —deși unul limitat atât în complexitate, cât și în precizie— dar până atunci Babbage epuizase deja finanțarea oferită de Guvernul Britanic.
departe de a fi descurajat de acest obstacol, matematicianul, filosoful, inginerul și inventatorul Charles Babbage s-a dublat. El și-a concentrat toate energiile pe dezvoltarea motorului analitic, care era mult mai ambițios, deoarece ar fi capabil să efectueze calcule și mai complexe prin calcularea înmulțirilor și diviziunilor. Încă o dată, Babbage nu a trecut niciodată de faza de proiectare, dar acele modele pe care le-a început în 1837 l-au făcut, poate nu tatăl computerelor, ci cu siguranță un profet al ceea ce urma să vină.
mii de pagini de adnotări și schițe ale lui Babbage despre motorul analitic conțineau componente și procese comune oricărui computer modern: o unitate logică pentru a efectua calcule aritmetice (echivalentul unui procesor sau CPU), o structură de control cu instrucțiuni, bucle și ramificare condiționată (ca un limbaj de programare) și stocarea datelor pe cartele perforate (o versiune timpurie a memoriei), idee pe care a împrumutat-o de la mașina Jacquard. Babbage s-a gândit chiar să înregistreze rezultatele calculelor pe hârtie, folosind un dispozitiv de ieșire care a fost un precursor al imprimantelor de astăzi.
frații Thomson și calculatoarele analogice
în 1872, la un an după moartea lui Charles Babbage, marele fizician William Thomson (Lord Kelvin) a inventat o mașină capabilă să efectueze calcule complexe și să prezică mareele într-un anumit loc. Este considerat primul computer analogic, împărtășind onoruri cu analizorul diferențial construit în 1876 de fratele său James Thomson. Ultimul dispozitiv a fost o versiune mai avansată și mai completă, care a reușit să rezolve ecuații diferențiale prin integrare, folosind mecanisme de roți și discuri.
cu toate acestea, a durat mai multe decenii până când, până în secolul 20, H. L. Hazen și Vannevar Bush au perfecționat ideea calculatorului analogic mecanic la MIT (Massachusetts Institute of Technology). Între 1928 și 1931, au construit un analizor diferențial care era cu adevărat practic, deoarece putea fi folosit pentru rezolvarea diferitelor probleme și, ca atare, urmând acest criteriu, putea fi considerat primul computer.
Turing și mașina universală de calcul
în acest moment, aceste mașini analogice puteau înlocui deja computerele umane în unele sarcini și calculau din ce în ce mai repede, mai ales când angrenajele lor au început să fie înlocuite cu componente electronice. Dar au avut încă un dezavantaj serios. Acestea au fost concepute pentru a efectua un tip de calcul și, dacă urmau să fie utilizate pentru altul, angrenajele sau circuitele lor trebuiau înlocuite.
acesta a fost cazul până în 1936, când un tânăr student englez, Alan Turing, s-a gândit la un computer care ar rezolva orice problemă care ar putea fi tradusă în termeni matematici și apoi redusă la un lanț de operații logice cu numere binare, în care ar putea fi luate doar două decizii: adevărat sau fals. Ideea a fost de a reduce totul (numere, litere, imagini, sunete) la șiruri de unu și zerouri și de a folosi o rețetă (un program) pentru a rezolva problemele în pași foarte simpli. S-a născut computerul digital, dar deocamdată era doar o mașină imaginară.
Mașina analitică a lui Babbage ar fi îndeplinit probabil (aproape un secol mai devreme) condițiile pentru a fi o mașină Turing universală… dacă ar fi fost construită vreodată. La sfârșitul celui de —al doilea război mondial— în timpul căruia a ajutat la descifrarea codului Enigma al mesajelor codificate naziste-Turing a creat unul dintre primele computere similare cu cele moderne, motorul automat de calcul, care pe lângă faptul că era digital era programabil; cu alte cuvinte, ar putea fi folosit pentru multe lucruri prin simpla schimbare a programului.
Zuse și computerul digital
deși Turing a stabilit cum ar trebui să arate un computer în teorie, el nu a fost primul care l-a pus în practică. Această onoare revine unui inginer care a fost lent pentru a obține recunoașterea, în parte pentru că munca sa a fost finanțată de regimul nazist în mijlocul unui război global. La 12 mai 1941, Konrad Zuse a finalizat Z3 la Berlin, care a fost primul computer digital complet funcțional (programabil și automat). La fel cum pionierii Silicon Valley ar face mai târziu, Zuse a construit cu succes Z3 în atelierul său de acasă, reușind să facă acest lucru fără componente electronice, dar folosind relee telefonice. Prin urmare, primul computer digital a fost electromecanic și nu a fost transformat într-o versiune electronică, deoarece guvernul German a exclus finanțarea acestuia, deoarece nu a fost considerat „important din punct de vedere strategic” în timp de război.
de cealaltă parte a războiului, Puterile Aliate au acordat importanță construirii computerelor electronice, folosind mii de tuburi vidate. Primul a fost ABC (computerul Atanasoff-Berry), creat în 1942 în Statele Unite de John Vincent Atanasoff și Clifford E. Berry, care totuși nu era nici programabil, nici „Turing-complet”. Între timp, în Marea Britanie, doi dintre colegii lui Alan Turing —Tommy Flowers și Max Newman, care au lucrat și în Bletchley Park descifrând codurile naziste— au creat Colosul, primul computer electronic, digital și programabil. Dar Colossus, la fel ca ABC, nu avea și un detaliu final: nu era „Turing-complet”.
primul computer care a fost Turing-complete și care a avut aceste patru caracteristici de bază ale computerelor noastre actuale a fost ENIAC (electronic Numerical Integrator and Computer), dezvoltat în secret de armata SUA și pus pentru prima dată la lucru la Universitatea din Pennsylvania la 10 decembrie 1945 pentru a studia fezabilitatea bombei cu hidrogen. Pentru a efectua alte calcule, „programul” său trebuia schimbat, adică o multitudine de cabluri și comutatoare trebuiau repoziționate manual. ENIAC, proiectat de John Mauchly și J. Presper Eckert, ocupat 167 m2, cântărea 30 de tone, consuma 150 de kilowați de energie electrică și conținea aproximativ 20.000 de tuburi vidate.
ENIAC a fost în curând depășit de alte computere care și-au stocat programele în memorii electronice. Tuburile de vid au fost înlocuite mai întâi de tranzistoare și, în cele din urmă, de microcipuri, cu care a început cursa de miniaturizare a computerului. Dar acea mașină uriașă, construită de marele câștigător al celui de-al Doilea Război Mondial, a lansat era noastră digitală. În zilele noastre, ar fi considerat în unanimitate primul computer adevărat din istorie dacă nu ar fi fost Konrad Zuse (1910-1995), care a decis în 1961 să-și reconstruiască Z3-ul, care fusese distrus de un bombardament în 1943. Replica a fost expusă la Muzeul Deutsches din Munchen, unde se găsește astăzi. Au trecut câteva decenii până când, în 1998, un informatician Mexican, Ra Unktil Rojas, a făcut un efort pentru a studia Z3 în profunzime și a reușit să demonstreze că ar putea fi „Turing-complet”, Lucru pe care nici măcar creatorul său decedat de atunci nu îl luase în considerare.
concentrat pe a face să funcționeze, Zuse nu a fost niciodată conștient de faptul că el a avut în mâinile sale prima mașină de calcul universal. De fapt, el nu a făcut invenția sa de lucru în acest fel… deci, este Charles Babbage, Konrad Zuse sau Alan Turing inventatorul calculatorului? A fost Z3, Colossus sau ENIAC primul computer modern? Depinde. Întrebarea rămâne astăzi la fel de deschisă ca aceasta: ce face o mașină un computer?