Orígenes de la Informática

Computación. Máquinas programables. Generaciones de Ordenadores. Historia de la Informática. Tejedor de números. Máquina diferencial

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LA INFORMÁTICA

Rama del saber dedicada a investigar el diseño y la aplicación de máquinas programables especialmente diseñadas para el tratamiento de la información. El área informática más extendida es la denominada informática del usuario, centrada en el uso de un programa por parte de un usuario para desempeñar una tarea específica mediante ordenadores de medio y pequeño tamaño (ordenadores personales o PC).

La informática como ingeniería se ocupa de la arquitectura de los ordenadores, es decir, de su diseño (ingeniería de sistemas) y de cómo se han de desarrollar las grandes aplicaciones informáticas (ingeniería del software). La formación necesaria para las disciplinas de este tipo de ingeniería requiere un nivel universitario. También entran dentro del campo de la informática las tareas consistentes en escribir programas concretos que realicen tareas específicas (programación de aplicaciones).

PASADO Y PRESENTE

Desde el punto de vista histórico, la palabra informática surge en Francia, en los años sesenta del siglo XX, como contracción de INFORmación autoMÁTICA. Como su nombre indica, se ocupa de proporcionar ayuda en tareas en las que predomina el manejo de información.

La utilización de métodos de ayuda en la realización de cálculos se remonta a más de 4000 años, cuando se empezaron a utilizar muescas en trozos de madera o de piedra para llevar la contabilidad en el intercambio de productos.

S. IX a.J.C. EL ÁBACO:

Es una de las máquinas calculadoras más antiguas que se conoce. Empleado por los romanos en el siglo IV a. J.C., aunque los chinos ya utilizaban un contador a base de bolas hacia el siglo IX a. J.C.

El ábaco todavía se utiliza (la mitad de la población mundial lo sigue empleando) y hay operadores especialmente hábiles que pueden obtener con él incluso raíces cuadradas. Toda esta época, conocida como el oscurantismo, tiene como características comunes en las herramientas la operación totalmente manual y la no mecanización.

1642. LA PRIMERA SUMADORA:

En 1642 B. Pascal, matemático e inventor francés, inventó la primera sumadora de engranajes, este dispositivo utilizaba una serie de ruedas de diez dientes en las que cada uno de los dientes representaba un dígito del 0 al 9. Las ruedas estaban conectadas de tal manera que podían sumarse números haciéndolas avanzar el número de dientes correctos.

Esta sumadora, perfeccionada por el filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz, fue la primera máquina multiplicadora. En esta máquina la operación de multiplicar se efectuaba por sumas sucesivas.

Se trataba sin embargo, de máquinas no utilizables con fines prácticos, que no fueron más que curiosidades hasta mediados del siglo XIX.

  • LA PRIMERA MÁQUINA IMPRESORA:

  • Mills, construye la primera máquina impresora, que es el primer dispositivo de salida de información.

    1833. LA “MÁQUINA ANALÍTICA”:

    En 1833, el británico Ch. Babbage (considerado el padre de la informática moderna) diseñó, y a lo largo de los siguientes años trató de construir, una máquina, a la que llamó “máquina analítica”, que debía permitir realizar las cuatro operaciones fundamentales sobre 1000 números de 50 cifras contenidos en una memoria. Por razones puramente técnicas nunca llegó a funcionar pero su diseño alcanzó gran fama debido a que Babbage estableció cuáles debían ser los elementos fundamentales de un sistema automático.

    1889. MÁQUINA CAPAZ DE DIVIDIR:

    A finales del siglo XIX (1889) se construyó la primera máquina capaz de dividir. Contenía una tabla pitagórica y efectuaba las divisiones seleccionando los resultados a partir del contenido de las tablas, pero nunca fue utilizado con fines prácticos.

    PRINCIPIOS XX. PRIMERAS IDEAS DE LOS ORDENADORES:

    Comienzan a construirse los ordenadores analógicos. Los primeros modelos realizaban los cálculos mediante ejes y engranajes giratorios.

    El matemático húngaro J. von Neumann (1903-1957) fue quien definió las características básicas del funcionamiento de las máquinas programables que hoy conocemos como ordenadores: almacenamiento de programas en una memoria física y recorrido paso a paso, de forma secuencial, de las instrucciones almacenadas. En base a sus ideas, se empezaron a construir los primeros ordenadores digitales modernos alrededor de la II Guerra Mundial.

    Se distinguen distintas generaciones en la historia de los ordenadores. El paso de una generación a la siguiente se produce cuando se dan avances significativos en los elementos que constituyen el soporte de la información.

    1ª GENERACIÓN (1940-1952)

    La primera generación se corresponde con el uso de válvulas de vacío y relés electromagnéticos para el almacenamiento de datos. El número de componentes por decímetro cúbico es de diez. Un predecesor inmediato de esta generación fue el ordenador digital “Mark I”, desarrollado en la universidad de Hardvard por H.H. Aiken, que se basaba en interruptores mecánicos, para su época, tenía una potencia enorme y sus dimensiones eran notables. 18metros de longitud y 2'5 de altura.

    En 1940 se construyó el “ENIAC” (ordenador e integrador numérico electrónico). Empleaba 18000 válvulas de vacío en lugar de interruptores. Ocupaba 150 m2 y pesaba 30 toneladas. Tardaba casi medio segundo en multiplicar dos números de diez cifras. Hoy, un PC lo hace más de un millón de veces más rápido.

    En 1951, aparece el “UNIVAC-I”, que es el primer ordenador comercial.

    'Orígenes de la Informática'

    Sistema informático UNIVAC

    La primera computadora electrónica comercial, la UNIVAC I, fue también la primera capaz de procesar información numérica y textual. Diseñada por J. Presper Eckeret y John Mauchly, cuya empresa se integró posteriormente en Remington Rand, la máquina marcó el inicio de la era informática. En la ilustración vemos una UNIVAC. La computadora central está al fondo, y en primer plano puede verse al panel de control de supervisión. Remington Rand entregó su primera UNIVAC a la Oficina del Censo de Estados Unidos en 1951.

    2ª GENERACIÓN (1952-1964)

    Los transistores sustituyen a las válvulas de vacío y se utilizan memorias de ferritas. Cada ordenador contiene cerca de un centenar de componentes por decímetro cúbico. Aparecen los primeros ordenadores comerciales con una programación previa (sistema operativo).

    La IBM, durante la guerra de Corea, empieza a fabricar computadoras en gran escala. En 1952 se anuncia el primer sistema totalmente electrónico: el 701.

    Hacia el año 1955 se inventó el chip, una pieza de sicilio tan pequeña como una moneda, que podía almacenar, él solo, toda la información que antes contenía un ordenador como el ENIAC. Hoy en día los chips todavía son más pequeños.

    Si hacemos una comparación entre las máquinas de la primera generación y de la segunda generación de computadores, cabe mencionar que el 701 era ¼ del tamaño del Ssec (construido por la IBM al final de la primera generación) y 25 veces más rápido.

    Por el año 1959 empiezan las aplicaciones que se diseñan y construyen para sistemas específicos y para fines administrativos y científicos.

    3ª GENERACIÓN (1964-1971)

    Se introduce el uso del circuito integrado como soporte de información, lo que permite disponer de varios miles de elementos por decímetro cúbico. Gracias a ello se reduce significativamente el tamaño y coste de los ordenadores, al tiempo que aumenta su velocidad y sus prestaciones.

    4ª GENERACIÓN (1971-1981)

    Se avanza en la escala de integración de los circuitos integrados, dando lugar al circuito microprocesador. Con esto se consigue integrar todos los circuitos básicos del ordenador en un solo circuito integrado.

    5ª GENERACIÓN (desde 1981)

    Contempla el avance en la escala de integración continúa de forma progresiva. Los circuitos integrados VLSI alcanzan cifras del orden de millones de transistores que ocupan un espacio menor que la palma de una mano. En esta última generación se da mayor énfasis a la intercomunicación usuario-ordenador, en un intento de aproximar cada vez más el lenguaje del ordenador a la forma de comunicación natural de las personas y al lenguaje convencional.

    La miniaturización y abaratamiento de costes también propició la aparición del ordenador personal o PC, cuya gran difusión en el mercado lo convierte en parte de las necesidades actuales y de los objetos de presencia constante y generalizada en la vida cotidiana.

    APLICACIONES Y EVOLUCIÓN DE LOS ORDENADORES

    No es posible identificar, en los últimos años, hitos concretos, pues se ha venido produciendo un continuo desarrollo, y los perfeccionamientos y adelantos se han sucedido sin solución de continuidad en cuestión de meses o días. Este fenómeno está ligado a la necesidad primordial en un mundo industrializado donde lo primero es la información. El rápido intercambio de informaciones puede significar el éxito de una investigación científica.

    El ordenador es el instrumento ideal para estas aplicaciones; su capacidad de memorización almacena grandes cantidades de información a la que el usuario tiene acceso, para seleccionar y extraer datos en un tiempo brevísimo.

    La informática no tiene sólo esta vertiente rigurosamente científica, también puede ser útil en la gestión familiar, por ejemplo, conocer el saldo de su cuenta corriente.

    Hasta hace apenas unos años, los ordenadores eran instrumentos caros y complejos, cuyo empleo exigía la concurrencia de un grupo de especialistas, cada uno de ellos con una función bien definida.

    La estructura necesaria para el funcionamiento de estas máquinas implicaba un ingente de desembolso económico y, por tanto, los ordenadores sólo podían ser utilizados en propiedad por grandes industrias; con gastos menores, pero aún así considerables, se podía alquilarlos por breves períodos en centros de servicio.

    En los últimos años, sin embargo, el desarrollo tecnológico ha hecho posible la traducción de ordenadores de dimensiones muy reducidas, fáciles de usar y de bajo costo.

    Es fácilmente previsible cuál puede ser su desarrollo futuro. Una tendencia constante en el desarrollo de los ordenadores es la microminiaturización, iniciativa que tiende a comprimir más elementos de circuitos en un espacio de chip cada vez más y más pequeño. Además, los investigadores intentan agilizar el funcionamiento de los circuitos mediante el uso de la superconductividad, un fenómeno de disminución de la resistencia eléctrica que se observa cuando se enfrían los objetos a temperaturas muy bajas

    Las redes informáticas se han vuelto cada vez más importantes en el desarrollo de la tecnología de computadoras. La red pública Internet es un ejemplo de red informática planetaria. Las redes permiten que las computadoras conectadas intercambien rápidamente información y compartan una carga de trabajo.

    Una vía que se está explorando activamente es el ordenador de procesado paralelo, que emplea muchos chips para realizar varias tareas diferentes al mismo tiempo. El procesado paralelo podría llegar a reproducir hasta cierto punto las complejas funciones de realimentación, aproximación y evaluación que caracterizan al pensamiento humano. Otra forma de procesado paralelo que se está investigando es el uso de computadoras moleculares. En estas computadoras, los símbolos lógicos se expresan por unidades químicas de ADN en vez de por el flujo de electrones habitual en las computadoras corrientes. Las computadoras moleculares podrían llegar a resolver problemas complicados mucho más rápidamente que las actuales supercomputadoras, consumiendo mucha menos energía.

    Existen, en efecto, notables analogía entre el mecanismo de percepción de los estímulos por parte del cuerpo humano y el método de adquisición de datos en un ordenador: la neurona (unidad fundamental del sistema nervioso) puede hallarse en dos únicos estados: excitada o no excitada. Y precisamente en esta condición de dos únicos estados posibles se basan el funcionamiento y los principios constructivos de los ordenadores digitales.

    Basándose en estas analogías es, pues, posible estimular partes del funcionamiento del cerebro humano con un ordenador.

    El desarrollo de los ordenadores y las analogías con el cuerpo humano han propiciado el nacimiento de una nueva ciencia: la robótica. Los descubrimientos en este campo han producido máquinas que pueden realizar casi todos los trabajos manuales y que poseen nuestros mismos sentidos.

    HISTORIA DE UN DESCUBRIMIENTO: EL TEJEDOR DE NÚMEROS

    Charles Babbage, famoso inventor y matemático, considerado como el inventor del ordenador (si es posible remontarse al origen de un invento), nació en Inglaterra en 1792. Como muchos sabios de la época, heredó una fortuna considerable y la gastó en la empresa loca y ambiciosa que constituyó el trabajo de toda su vida. A principios del siglo XIX empezaba a notarse la progresiva complejidad de la existencia; eran cada vez más las personas que vivían dedicándose exclusivamente a los cálculos y a la recopilación de datos de todo tipo. Una de las tareas más arduas y susceptibles de error era la recopilación de tablas logarítmicas; Babbage continuamente encontraba en ellas errores banales. Babbage empezó a concebir la idea de que una máquina podría realizar ese tipo de operaciones con mucha más facilidad y exactitud. Pronto se formó en su mente el esquema básico para la construcción de una máquina de este tipo; en 1821 se sintió lo suficientemente seguro de su proyecto como para anunciar a la Royal Astronomical Society que iba a construir un prototipo y a hacerles una demostración. Explicó que su máquina funcionaría según el “método de las diferencias” y dio detalles bastante convincentes sobre su funcionamiento. Basta decir que la máquina podía resolver ecuaciones polinómicas calculando diferencias sucesivas entre conjuntos de números. La mostró en una asamblea de la Sociedad en 1822, y la presentación tuvo una buena acogida. Entusiasmado, Babbage empezó a construir la versión final de la máquina, una máquina extremadamente grande y compleja. Además, Babbage pretendía que la máquina no sólo calculara las tablas, sino que las imprimiera sobre papel. Pidió una subvención al gobierno británico y con ella se construyó un taller, contrató operarios y finalmente comenzaron los trabajos. El proyecto se puso en marcha fabricando tornos especiales y centenares de ejes, ruedecillas y engranajes necesarios para construir las partes móviles de la máquina diferencial, pero al poco tiempo ya surgieron las primeras dificultades. Babbage incitó a sus operarios a trabajar con más precisión. Hubo una mejora pero no lo suficientemente adecuada a la complejidad global del sistema. Insensible a los primeros fracasos, Babbage presionó a sus mecánicos e intentó obtener resultados mejores de lo que los instrumentos y los materiales de la época podían permitir. Aunque recibió más subvenciones del gobierno el proyecto fue suspendido en 1833.

    Si Babbage hubiera sido una persona razonable, ese hubiera sido el momento de detenerse a contemplar las toneladas de engranajes de latón y de plomo y aceptar el hecho de que pretendía adelantarse cien años a su época. Por el contrario, su mente empezó a dedicarse a un esquema aún más ambicioso. En este momento nació el concepto de ordenador.

    Si bien la máquina diferencial constituía un paso adelante con respecto a cualquier otra cosa construida anteriormente, era capaz de realizar una única tarea: resolver ecuaciones polinómicas. El sistema era lo que hoy llamaríamos un “ordenador dedicado”.

    Reflexionando, Babbage se dio cuenta de que estaba siguiendo un camino equivocado. Una máquina que podía realizar un determinado tipo de cálculos, podía, seguramente, realizar cualquier tipo de cálculos. Esta idea fue demostrada matemáticamente, casi un siglo después, por otro genio inglés: Alan Turing. Pero Babbage llegó a su extraordinaria intuición. El planteamiento de la máquina debía permitir que sus mecanismos se pudieran usar de muchas formas distintas. Sólo faltaba una idea brillante para encontrar la forma de “decirle” a al máquina qué acción, de entre la enorme variedad de acciones posibles, debía emprender en cada momento. Babbage llamó a este dispositivo “máquina analítica”; conviene subrayar que estaba hablando propiamente de un “ordenador programable”.

    En primer lugar, había un conjunto de dispositivos de entrada, que permitían introducir números o instrucciones en el interior de la máquina. Luego había una unidad aritmética o procesador que efectuaba los cálculos. Babbage la llamó “la muela”. En tercer lugar, había una unidad de control que garantizaba que la calculadora realizara la tarea requerida y efectuara todos los cálculos en la secuencia correcta. Había un almacén, o memoria, que retenía las cifras en espera de su turno para ser elaboradas. Finalmente había un dispositivo de salida propiamente dicho. Éstas, aunque de forma muy esquemática, son las cinco partes fundamentales de cualquier ordenador, antiguo o moderno.

    Babbage utilizó columnas y más columnas de engranajes de diez dientes. El prototipo de la máquina diferencial “Engine” se movía a mano. Accionando una palanca, se ponían en movimiento los engranajes en el interior de la máquina, y al completarse los cálculos deseados sonaba una campana. Pero Babbage veía claramente que era absurdo recurrir a la fuerza muscular para mover su máquina, y pensó en utilizar un motor a vapor para su última versión, la máquina analítica.

    Para insertar y programar las instrucciones de la unidad de control, Babbage se inspiró en un invento del francés Joseph Jacquard. Jacquard había observado que los tejedores, al manejar sus telares, llevaban a cabo una tarea delicada pero esencialmente repetitiva, y que, por tanto, debía ser viable la automatización del proceso. Inventó entonces una cartulina rígida perforada. Durante el tejido, una serie de guías mueven los hilos del telar; la función de la cartulina consistía en bloquear algunas de esas guías y permitir a las otras, que pasaban a través de los orificios, realizar el trenzado. A cada golpe de lanzadera, una cartulina con una determinada serie de orificios se interponía en el camino de las guías, controlando el diseño del tejido. Esto constituía, en esencia, un programa de control del telar, y Babbage comprendió que el método podía ser igualmente eficaz para controlar la secuencia de los cálculos en su máquina.

    El paralelismo con la operación de tejido fue descubierto también por Ada, condesa de Lovelace, que, en un comentario sobre la máquina de Babbage, escribió: “La máquina analítica teje conjuntos algebraicos del mismo modo que el telar de Jacquard teje flores y hojas”.

    Hasta ese momento, y exceptuando su éxito con la Astronomical Society, Babbage nunca se había encontrado con alguien que aprobara sus trabajos, por no hablar de alguien que los entendiera. Lo que le produjo mayor satisfacción fue que la condesa se hubiera tomado la molestia de estudiar sus teorías desde el punto de vista matemático y no hubieran encontrado pegas. Él sabía que, en principio, la máquina analítica tenía que funcionar; ahora también ella lo creía. Sólo faltaba construir el aparato.

    Mientras tanto, en Inglaterra había cambiado el gobierno y el ministerio competente había renunciado a financiar un proyecto que consideraba ya irrealizable. El tiempo pasaba, la máquina diferencial no era más que un conjunto incompleto de ejes y engranajes, y la máquina analítica era sólo una serie de bocetos sobre papel y un montón de notas de lady Lovelace. La decadencia se fue acelerando. Ada murió a los treinta y seis años y Babbage continuó solo, con escasos resultados. Los gobiernos iban cambiando y ninguno simpatizaba con su idea. Pero en ese mismo momento otros matemáticos e ingenieros leían con gran interés las publicaciones de Babbage y las notas de lady Lovelace. Uno de ellos, un ingeniero sueco llamado George Scheutz, empezó a construir una versión suya de la máquina diferencial. Al contrario que Babbage, la sacó adelante y obtuvo un éxito tan grande que construyó un prototipo que expuso como “primer modelo para la producción” en una exposición de ingeniería, en 1885. Entre la multitud que se aglopaba alrededor del curioso pero tangible dispositivo estaba también Babbage. Cuando le pidieron un comentario sobre la máquina de Scheutz, fue muy amable y lo felicitó, pero no es fácil imaginar que pensamientos cruzaron por su mente.

    Babbage falleció en 1871, a los ochenta y tres años. Es un hecho triste pero cierto que murió desilusionado, pese a haber concebido un proyecto tan sugestivo y revolucionario que un día cambiaría el mundo. Sus contemporáneos lo consideran un genio iluso y descabellado, pero sin duda un genio. Estaban todos tan convencidos de su extraordinaria inteligencia que, tras su muerte, su cerebro fue sometido a un cuidadoso examen para ver si presentaba características físicas que lo diferenciaran de un cerebro común. Uno de los cirujanos más famosos de la época, sir Victor Horsely, se ocupó del examen y anunció que aquel cerebro no le parecía diferente de otros muchos que había examinado. Sin embargo, no se atrevieron a tirarlo; todavía se conserva en el Museo Hunteriano del Real Colegio de Cirujanos, donde lo muestran a quien desee verlo.

    Máquina diferencial de Babbage. Considerada por muchos como predecesora directa de los modernos dispositivos de cálculo, la máquina diferencial era capaz de calcular tablas matemáticas. Este corte transversal muestra una pequeña parte de la ingeniosa máquina diseñada por el matemático británico Charles Babbage en la década de 1820. Si hubiera contado con la financiación adecuada, la idea que Babbage tuvo más tarde de construir la máquina analítica, hubiese llegado a ser una auténtica computadora programable. Las circunstancias quisieron que ninguna de las máquinas pudieran construirse durante su vida, aunque esta posibilidad estaba dentro de la capacidad tecnológica de la época.

    ÍNDICE

    LA INFORMÁTICA ................................................................................... PÁG. 1

    PASADO Y PRESENTE ........................................................................... PÁG. 2

    - EL ÁBACO ........................................................................ PÁG. 2

    • LA PRIMERA SUMADORA ................................................. PÁG.

    • LA PRIMERA MÁQUINA IMPRESORA ............................... PÁG.

    • LA “MÁQUINA ANALÍTICA” ................................................. PÁG.

    • LA MÁQUINA CAPAZ DE DIVIDIR ...................................... PÁG.

    • PRIMERAS IDEAS DE LOS ORDENADORES ................... PÁG.

    • LAS GENERACIONES DE LOS ORDENADORES ............. PÁG.

    APLICACIONES Y EVOLUCIÓN DE LOS ORDENADORES ................... PÁG.

    HISTORIA DE UN DESCUBRIMIENTO: EL TEJEDOR DE NÚMEROS ... PÁG.