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La mejor máquina que nunca existió

Viernes, 30 de Junio de 2017 Dejar un comentario Ir a comentarios

La máquina de la que voy a hablar es lo que llamo la mejor máquina que nunca existió. Es una máquina que nunca se construyó, y sin embargo, será construida. Fue diseñada mucho antes de que alguien pensara en computadores.

Si conocen un poco la historia de los ordenadores, sabrán que en los años 30 y 40, se crearon los computadores simples que iniciaron la revolución informática que hoy tenemos, y sería correcto, excepto que tendrían el siglo equivocado. El primer computador se diseñó realmente en la década de 1830 a 1840, no en la de 1930 a 1940. Se diseñó, y partes del mismo fueron un prototipo, y los bits se construyeron aquí en South Kensington.

Esa máquina fue construida por Charles Babbage. Tengo una gran afinidad con Charles Babbage porque en sus fotografías siempre aparece con el cabello todo despeinado como aquí. Fue un hombre muy rico y casi parte de la aristocracia de Gran Bretaña. Y si Ud. participaba en la vida intelectual de la época los sábados por la noche en Marylebone, él lo habría invitado a su casa para una velada —invitó a todo el mundo: reyes, el duque de Wellington, muchas personas famosas— y le habría mostrado una de sus máquinas mecánicas.

Realmente extraño esa era, ya saben, en la que se podía ir a una velada para ver la demostración de un computador mecánico. Pero Babbage, Babbage mismo nació a finales del siglo XVIII y fue un matemático bastante famoso. Ocupó el puesto que Newton tenía en Cambridge y que Stephen Hawking ocupó recientemente. Es menos conocido que cualquiera de ellos porque tuvo esta idea para hacer dispositivos mecánicos de computación, y nunca hizo ningún de ellos.

La razón por la que nunca los hizo es que era un nerd clásico. Cada vez que tenía una buena idea, él pensaría: «Esto es genial, voy a empezar a construir uno. Le dedicaré una fortuna. Tengo una idea mejor. Voy a trabajar en este otro. Y voy a construir este». Lo hizo hasta que Sir Robert Peel, entonces primer ministro, prácticamente lo echó del número 10 de Downing Street, y echar a alguien, en esos días, significaba decirle: «Que tenga buenos días, señor».

Diseñó esta monstruosidad que ven aquí, la máquina analítica. Solo para que tengan una idea de esto, esta es una vista desde arriba. Cada uno de estos círculos es un engranaje, una pila de ruedas dentadas, y es tan grande como una locomotora de vapor. Mientras les hablo, quiero que imaginen esta máquina gigantesca. Escuchamos esos sonidos maravillosos que debe haber hecho. Y voy a llevarlos a través de la arquitectura de la máquina —por ello, es arquitectura de computadores— y hablarles acerca de esta máquina, que es un computador.

Hablemos de la memoria. Es muy similar a la memoria de un computador actual, excepto que todo estaba hecho de metal, pilas y pilas de ruedas dentadas, 30 de estas unas sobre otras. Imaginemos algo así de alto de ruedas dentadas, cientos y cientos de ellas, y están numeradas. Es una máquina decimal. Todo está hecho en sistema decimal. Pensó en usar el sistema binario, pero el problema era que la máquina hubiese sido tan alta, hubiese sido una exageración. Tal como está, ya es enorme. Por lo tanto, tiene memoria. La memoria es este bit aquí. Se puede ver todo así.

Esta enormidad aquí es el CPU, el chip, si lo desean. Por supuesto, es así de grande. Totalmente mecánico. Toda la máquina es mecánica. Esta es una foto de un prototipo para una parte del CPU que está en el Museo de Ciencias.

El CPU podía hacer las cuatro operaciones fundamentales de la aritmética —suma, resta, multiplicación y división— que ya es casi una hazaña en metal, pero también podía hacer algo que hace un ordenador, y una calculadora no: esta máquina podía usar su propia memoria interna y tomar decisiones. Podía hacer los «si entonces» para programadores básicos, y eso fundamentalmente hace que sea un ordenador. Podía procesar información, no solo calcular. Podía hacer más.

Ahora bien, si nos fijamos en esto y nos detenemos un instante, y pensamos en los chips de hoy; no podemos ver el interior de un chip. Es muy pequeño. Y si lo hiciésemos, se podría ver algo muy, muy similar a esto. Hay esta complejidad increíble en el CPU, y esta increíble regularidad en la memoria. Si alguna vez han visto una imagen de microscopio electrónico, verán esto. Todo esto se ve igual, entonces hay este bit aquí que es increíblemente complicado.

Todo este mecanismo de rueda dentada aquí está haciendo lo que hace un computador, pero, naturalmente, es necesario programar esto y por supuesto, Babbage utilizaba la tecnología del momento la misma que iba a aparecer en los años 50, 60 y 70, las tarjetas perforadas. Esto aquí es uno de los tres lectores de tarjetas perforadas aquí, y este es un programa en el Museo de Ciencias, no lejos de aquí, creado por Charles Babbage, que ha quedado allí —pueden ir a verlo— esperando que se construya la máquina. Y no hay solo uno de estos, hay muchos más. Preparó programas previendo que esto iba a suceder.

La razón para usar tarjetas perforadas fue que Jacquard, en Francia, había creado el telar de Jacquard, que tejía esos patrones increíbles controlados por tarjetas perforadas, de modo que él simplemente reasignó la tecnología del momento, y como todo lo demás que hizo, usó la tecnología de su época, 1830, 1840, 1850, ruedas dentadas, vapor, dispositivos mecánicos. Irónicamente, Charles Babbage nació el mismo año que Michael Faraday, quien revolucionaría todo completamente con el dinamo, los transformadores, todo este tipo de cosas. Babbage, por supuesto, quería utilizar tecnología de probada eficacia como el vapor y otras.

Necesitaba accesorios. Ya tenía el computador, las tarjetas perforadas, el CPU y la memoria. Necesitaba accesorios para complementarlos. No solo iba a tener eso.

En primer lugar, tenía sonido. Tenía un timbre, así que si algo salía mal — — o si la máquina necesitaba que viniera el operador, había una timbre que se podía usar para llamar. Y entre las instrucciones sobre la tarjeta perforada había una que decía: «Presione el timbre». Ya pueden imaginarse este tintineo. Detengámonos por un momento, imaginemos todos esos ruidos, ese «clic, clac clic clic clic», máquina de vapor, «Ding», ¿correcto?

Obviamente, también se necesita una impresora, como todo el mundo. Aquí hay una imagen del mecanismo de impresión para otra de sus máquinas, llamada «la Máquina diferencial Nº 2», que él nunca construyó, pero que el Museo de Ciencias sí construyó en los años 80 y 90. Es completamente mecánico, nuevamente, una impresora. Imprime solo números, porque él estaba obsesionado con los números, pero imprime en papel e incluso hace ajustes de texto, así que si llega al final de la línea, se regresa así.

También se necesitan gráficos, ¿correcto? Si se va a hacer algo con gráficos, él dijo, «bueno, necesito un plotter. Tengo una hoja grande de papel y una pluma de tinta y voy hacer que imprima». Así que diseñó un plotter así, y, a estas alturas, creo que prácticamente logró una máquina bastante buena.

Luego vino esta mujer, Ada Lovelace. Ahora, imaginen esas veladas, todos estos grandes juntos. Esta señora es la hija del loco, malo y peligroso de conocer Lord Byron. Su madre, preocupada de que ella pudiese haber heredado algo de la locura y la maldad de Lord Byron, pensó: «Sé la solución: las matemáticas son la solución. Le enseñaremos matemáticas. Eso la calmará». Porque por supuesto, nunca ha habido un matemático loco, así que, ya saben, eso estaría bien. Todo estaría bien. Así que ella recibió esta formación en matemáticas, y fue a una de estas veladas con su madre, y Charles Babbage sacó su máquina. El Duque de Wellington está allí, sacó la máquina, también demostró cómo funcionaba, y ella la entendió. Fue la única persona en su vida, realmente, que dijo: «Yo entiendo lo que esto hace, y entiendo el futuro de esta máquina». Y le debemos muchísimo porque gracias a ella sabemos bastante de la máquina que Babbage tenía la intención de construir.

Algunas personas la llaman la primera programadora. Esto es de uno de… el documento que ella tradujo. Se trata de un programa escrito en un estilo particular. No es, históricamente, tan exacto decir que ella fue la primera programadora, en realidad, ella hizo algo más sorprendente. En lugar de ser simplemente una programadora, vio algo que Babbage no vio.

Babbage estaba totalmente obsesionado con las matemáticas. Él estaba construyendo una máquina para hacer matemáticas, Lovelace dijo: «Usted podría hacer más que matemáticas con esta máquina». Y tal como todos ustedes en esta sala tienen un computador en este momento, porque tienen un teléfono. Si ven ese teléfono, cada cosa en ese teléfono o computador o cualquier otro dispositivo informático es matemáticas. Todo es básicamente números. Ya sea video, texto, música o voz, todos son números, eso es todo, números subyacentes, funciones matemáticas operando, Lovelace dijo: «Solo porque está haciendo símbolos y funciones matemáticas no significa que estas funciones no puedan representar otras cosas en el mundo real, tales como la música». Esto fue un salto enorme, porque Babbage decía: «Podríamos calcular estas funciones increíbles e imprimir tablas de números y gráficos» — — y Lovelace estaba allí y dijo: «Mire, esto incluso podría componer música si usted ingresa una representación de música numéricamente». Esto es lo que yo llamo el salto de Lovelace. Cuando se dice que ella fue una programadora, también es cierto, pero lo más importante fue haberle dicho que el futuro iba a ser mucho, mucho más que eso.

Ahora, cien años después, llega este chico, Alan Turing, y en 1936 inventa el computador nuevamente. Por supuesto, la máquina de Babbage era totalmente mecánica. La máquina de Turing era totalmente teórica. Ambos venían desde una perspectiva matemática, pero Turing nos dijo algo muy importante. Sentó las bases de las matemáticas para las ciencias de la computación y dijo: «La manera de hacer un computador no es lo importante». No importa si el computador es mecánico, como era el de Babbage, o electrónico, como son los computadores de hoy, o quizás en el futuro, de células, o, una vez más, mecánico, una vez que entramos en la nanotecnología. Podríamos volver a la máquina de Babbage y simplemente hacerla diminuta. Todas esas cosas son computadores. Existe en un sentido, una esencia de computación. Esto se llama la tesis de Church–Turing.

Y así, de repente, hacemos la asociación y decimos que esto que Babbage construyó fue realmente un computador. De hecho, fue capaz de hacer todo lo que hacemos hoy con los computadores, solo que muy lentamente. Para darles una idea de su lentitud, tenía aproximadamente 1k de memoria. Utilizaba tarjetas perforadas, que había que ingresar manualmente, y era aproximadamente 10 000 veces más lento que la primera ZX81. Tenía un módulo de memoria RAM. Se le podía agregar más cantidad adicional de memoria si se deseaba.

¿Y a qué nos lleva esto hoy? Hay planes. En Swindon, en los archivos del Museo de Ciencias, hay cientos de planos y miles de páginas de notas escritas por Charles Babbage acerca de esta máquina analítica. Entre ellos, hay un conjunto de planos que llamamos Plan 28, y ese también es el nombre de una organización benéfica que empecé con Doron Swade, que era el responsable de contenidos de computación en el Museo de Ciencias y también la persona que llevó el proyecto para construir la máquina diferencial, y nuestro plan es construirla. Aquí en South Kensington, vamos a construir la máquina analítica.

El proyecto tiene un número de piezas. Una de ellas es el escaneo del archivo de Babbage. Que ya se ha hecho. La segunda es ahora el estudio de todos esos planes para determinar qué construir. La tercera parte es una simulación por ordenador de la máquina, y la última parte es construirla físicamente en el Museo de Ciencias.

Cuando se construya, finalmente podremos entender cómo funciona un ordenador, porque en lugar de tener un chip diminuto frente a nosotros, tendremos que mirar esta cosa enorme y decir: «¡Oh! Ahora veo el funcionamiento de la memoria, el del CPU, escucho el funcionamiento. Probablemente huela el funcionamiento». Pero mientras tanto, vamos a hacer una simulación.

El mismo Babbage escribió, dijo, tan pronto como exista la máquina analítica, seguramente guiará el curso futuro de la ciencia. Por supuesto, él nunca la construyó porque siempre estaba ocupado con nuevos planes, pero cuando finalmente se construyó, en la década de 1940, todo cambió.

Ahora, solo les daré una pequeña muestra de la máquina en movimiento con un vídeo que revela solo una parte del mecanismo del CPU en funcionamiento. Así hay solo tres juegos de ruedas dentadas, y se van a agregar más. Este es el mecanismo de la suma en acción, por lo que se imaginarán una máquina gigantesca.

Entonces, denme cinco años. La tendremos antes del 2030,

Muchas gracias.

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