Né un’enciclopedia né Google sono in grado di rispondere a domande semplici come questa: chi ha inventato il primo computer? Se iniziamo a scavare più a fondo, troviamo presto molte risposte diverse, e la maggior parte di esse sono corrette. La ricerca di una risposta ci invita a rivedere la storia dell’informatica, ad incontrare i suoi pionieri e a scoprire che non è ancora del tutto chiaro cosa sia un computer.
Charles Babbage e il computer meccanico
Prima di Babbage, i computer erano esseri umani. Questo era il nome dato alle persone che si specializzavano nel fare calcoli numerici-coloro che hanno trascorso lunghe ore a eseguire operazioni aritmetiche, ripetendo i processi più e più volte e lasciando i risultati dei loro calcoli scritti in tabelle, che sono stati compilati in libri di valore. Queste tabelle hanno reso la vita molto più facile per altri specialisti, il cui compito era quello di utilizzare questi risultati per eseguire tutti i tipi di compiti: dagli ufficiali di artiglieria che hanno deciso come puntare i cannoni, agli esattori delle tasse che hanno calcolato le tasse, agli scienziati che hanno predetto le maree o il movimento delle stelle nei cieli.
Così, alla fine del 17 ° secolo, Napoleone commissionato Gaspard de Prony (22 luglio 1755 – 29 luglio 1839) con il compito rivoluzionario di produrre il più precise logaritmiche e trigonometriche tabelle (tra i 14 e i 29 decimale) mai fatto, per perfezionare e facilitare i calcoli astronomici dell’Osservatorio di Parigi, e di essere in grado di unificare tutte le misurazioni effettuate dall’amministrazione francese. Per questo compito colossale, de Prony ebbe la brillante idea di dividere i calcoli più complessi in operazioni matematiche più semplici che potevano essere eseguite da computer umani meno qualificati. Questo modo di accelerare il lavoro ed evitare errori fu una delle cose che ispirò il polimatologo inglese Charles Babbage (26 dicembre 1791 – 18 ottobre 1871) a compiere il passo successivo: sostituire i computer umani con le macchine.
Babbage è considerato da molti il padre dell’informatica a causa di quella visione, che non si è mai avverata con i suoi sforzi. Il suo primo tentativo fu il Motore delle differenze, che iniziò a costruire nel 1822, basato sul principio delle differenze finite, al fine di eseguire complessi calcoli matematici per mezzo di una semplice serie di aggiunte e sottrazioni, evitando moltiplicazioni e divisioni. Ha anche creato una piccola calcolatrice che ha dimostrato che il suo metodo ha funzionato, ma non era in grado di costruire un motore differenziale per riempire quelle ambite tabelle logaritmiche e trigonometriche con dati accurati. Lady Byron, la madre di Ada Lovelace, ha affermato di aver visto un prototipo funzionale nel 1833 —anche se uno limitato in complessità e precisione— ma a quel tempo Babbage aveva già esaurito i finanziamenti forniti dal governo britannico.
Lungi dall’essere scoraggiato da questa battuta d’arresto, matematico, filosofo, ingegnere e inventore Charles Babbage raddoppiato giù. Concentrò tutte le sue energie sullo sviluppo del Motore Analitico, che era molto più ambizioso poiché sarebbe stato in grado di eseguire calcoli ancora più complessi calcolando moltiplicazioni e divisioni. Ancora una volta, Babbage non ha mai superato la fase di progettazione, ma sono stati quei disegni che ha iniziato nel 1837 a renderlo, forse non il padre dell’informatica, ma sicuramente un profeta di ciò che doveva venire.
Le migliaia di pagine di annotazioni e schizzi di Babbage sul motore analitico contenevano componenti e processi comuni a qualsiasi computer moderno: un’unità logica per eseguire calcoli aritmetici (l’equivalente di un processore o CPU), una struttura di controllo con istruzioni, loop e ramificazione condizionale (come un linguaggio di programmazione), e la memorizzazione dei dati su schede perforate (una prima versione della memoria), un’idea ha preso in prestito dalla macchina Jacquard. Babbage ha anche pensato di registrare i risultati dei calcoli su carta, utilizzando un dispositivo di output che è stato un precursore delle stampanti di oggi.
I fratelli Thomson e i computer analogici
Nel 1872, un anno dopo la morte di Charles Babbage, il grande fisico William Thomson (Lord Kelvin) inventò una macchina in grado di eseguire calcoli complessi e prevedere le maree in un determinato luogo. È considerato il primo computer analogico, condividendo gli onori con l’analizzatore differenziale costruito nel 1876 da suo fratello James Thomson. Quest’ultimo dispositivo era una versione più avanzata e completa, che riusciva a risolvere equazioni differenziali mediante integrazione, utilizzando meccanismi a ruota e disco.
Tuttavia, ci sono voluti diversi decenni fino a quando, ben nel 20 ° secolo, HL Hazen e Vannevar Bush perfezionato l’idea del computer analogico meccanico al MIT (Massachusetts Institute of Technology). Tra il 1928 e il 1931, costruirono un analizzatore differenziale che era veramente pratico poiché poteva essere utilizzato per risolvere diversi problemi, e come tale, seguendo questo criterio, poteva essere considerato il primo computer.
Turing e la macchina informatica universale
A questo punto, queste macchine analogiche potevano già sostituire i computer umani in alcune attività e stavano calcolando sempre più velocemente, specialmente quando i loro ingranaggi cominciarono a essere sostituiti da componenti elettronici. Ma avevano ancora un grave inconveniente. Sono stati progettati per eseguire un tipo di calcolo e se dovessero essere utilizzati per un altro, i loro ingranaggi o circuiti dovevano essere sostituiti.
Fu così fino al 1936, quando un giovane studente inglese, Alan Turing, pensò a un computer che risolvesse qualsiasi problema che potesse essere tradotto in termini matematici e poi ridotto a una catena di operazioni logiche con numeri binari, in cui solo due decisioni potevano essere prese: vero o falso. L’idea era di ridurre tutto (numeri, lettere, immagini, suoni) a stringhe di uno e zero e utilizzare una ricetta (un programma) per risolvere i problemi in passi molto semplici. Il computer digitale è nato, ma per ora era solo una macchina immaginaria.
La macchina analitica di Babbage avrebbe probabilmente incontrato (quasi un secolo prima) le condizioni per essere una macchina universale di Turing-se fosse mai stata costruita. Alla fine della seconda guerra mondiale —durante la quale contribuì a decifrare il codice Enigma dei messaggi codificati nazisti— Turing creò uno dei primi computer simili a quelli moderni, il Motore di calcolo Automatico, che oltre ad essere digitale era programmabile; in altre parole, poteva essere utilizzato per molte cose semplicemente cambiando il programma.
Zuse e il computer digitale
Sebbene Turing abbia stabilito come dovrebbe essere un computer in teoria, non fu il primo a metterlo in pratica. Questo onore va a un ingegnere che è stato lento a ottenere il riconoscimento, in parte perché il suo lavoro è stato finanziato dal regime nazista nel bel mezzo di una guerra globale. Il 12 maggio 1941, Konrad Zuse completò lo Z3 a Berlino, che fu il primo computer digitale completamente funzionante (programmabile e automatico). Proprio come i pionieri della Silicon Valley avrebbero poi fatto, Zuse costruito con successo lo Z3 nel suo laboratorio di casa, riuscendo a farlo senza componenti elettronici, ma utilizzando relè telefonici. Il primo computer digitale era quindi elettromeccanico, e non fu trasformato in una versione elettronica perché il governo tedesco escludeva di finanziarlo, poiché non era considerato “strategicamente importante” in tempo di guerra.
Dall’altra parte della guerra, le potenze alleate attribuirono importanza alla costruzione di computer elettronici, utilizzando migliaia di tubi a vuoto. Il primo fu l’ABC (Atanasoff-Berry Computer), creato nel 1942 negli Stati Uniti da John Vincent Atanasoff e Clifford E. Berry, che tuttavia non era né programmabile né “Turing-completo”. Nel frattempo, in Gran Bretagna, due colleghi di Alan Turing —Tommy Flowers e Max Newman, che hanno lavorato anche a Bletchley Park decifrando i codici nazisti-hanno creato the Colossus, il primo computer elettronico, digitale e programmabile. Ma Colossus, come ABC, mancava anche un dettaglio finale: non era “Turing-completo”.
Il primo computer che è Turing-completo, e che aveva quei quattro funzioni di base del computer è il computer ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), segretamente sviluppato dall’esercito americano e il primo ha messo a lavorare presso l’Università della Pennsylvania, il 10 dicembre 1945 al fine di studiare la fattibilità della bomba all’idrogeno. Per eseguire altri calcoli, il suo” programma ” doveva essere cambiato, cioè una moltitudine di cavi e interruttori doveva essere riposizionata manualmente. ENIAC, progettato da John Mauchly e J. Presper Eckert, occupava 167 m2, pesava 30 tonnellate, consumava 150 kilowatt di elettricità e conteneva circa 20.000 tubi a vuoto.
ENIAC fu presto superato da altri computer che memorizzavano i loro programmi in memorie elettroniche. I tubi a vuoto furono sostituiti prima da transistor e infine da microchip, con i quali iniziò la corsa alla miniaturizzazione del computer. Ma quella gigantesca macchina, costruita dal grande vincitore della seconda guerra mondiale, ha lanciato la nostra era digitale. Al giorno d’oggi, sarebbe unanimemente considerato il primo vero computer della storia se non fosse per Konrad Zuse (1910-1995), che decise nel 1961 di ricostruire il suo Z3, che era stato distrutto da un bombardamento nel 1943. La replica è stata esposta al Deutsches Museum di Monaco di Baviera, dove si trova oggi. Passarono diversi decenni fino a quando, nel 1998, uno scienziato informatico messicano, Raúl Rojas, fece uno sforzo per studiare lo Z3 in profondità e riuscì a dimostrare che poteva essere “Turing-completo”, qualcosa che nemmeno il suo allora defunto creatore aveva considerato.
Concentrato sul farlo funzionare, Zuse non era mai consapevole di avere tra le mani la prima macchina di calcolo universale. In effetti, non ha mai fatto funzionare la sua invenzione in quel modo Charles Quindi, Charles Babbage, Konrad Zuse o Alan Turing sono l’inventore del computer? Lo Z3, Colosso o ENIAC è stato il primo computer moderno? Dipende. La domanda rimane oggi aperta come questa: cosa rende una macchina un computer?