La fondamentale esperienza di Babbage

La fondamentale esperienza di Babbage

L'idea di quello che oggi chiameremmo il primo vero computer venne nel 1834 a Babbage, che utilizzò un principio chiave dell'economia: la divisione del lavoro. All'inizio Babbage voleva soltanto costruire una macchina in grado di compiere qualsiasi operazione aritmetica. Dalle sue nozioni di economia politica, sapeva bene che la divisione del lavoro governa l'organizzazione di qualunque cosa, dalla vita di casa, alla fabbrica, all'economia mondiale. Perciò, nel progetto della sua macchina aritmetica di utilizzo universale, la divisione del lavoro gli suggerì di cercare di non eseguire ogni funzione in ogni parte della macchina.

In primo luogo Babbage aveva bisogno di un mezzo per immagazzinare i numeri: una memoria. A tale scopo utilizzò delle colonne perpendicolari di ottone composte a file di ruote dentate equidistanti, simili alle ruote numerate di una serratura a combinazione. I dettagli tecnici hanno poca importanza. Possiamo comunque considerare queste colonne di ottone a ingranaggi come delle scatole marcate per conservare i numeri. In secondo luogo aveva bisogno di un processore per fare i calcoli. Ma, per semplificare, e sempre in accordo col principio della divisione del lavoro, progettò che il processore non lavorasse sui numeri in memoria in ogni scatola, ma solo su quelli contenuti in due scatole speciali più vicine. In terzo luogo aveva bisogno di un mezzo con cui prelevare i numeri dalla memoria per inviarli al processore. A questo scopo inventò un marchingegno che poteva copiare un numero nelle due scatole speciali prelevandolo da una qualunque delle altre scatole, e viceversa.

Grazie a questi tre componenti relativamente semplici, diventava così possibile mettere i numeri in memoria nella macchina, prelevarne due qualsiasi, effettuarvi dei calcoli, e rimettere in memoria il risultato. Dal momento che le scatole erano marcate (come una fila di cassette postali) la macchina sapeva sempre dove trovare ogni cosa.

Senza questa intuizione sull'importanza della divisione del lavoro, la sua macchina non avrebbe potuto essere né pensata né costruita. E questo è il motivo per cui anche noi progettiamo i computer di oggi più o meno nello stesso modo, anche se le sue idee rimasero nell'oblio per cento anni.

Nonostante l'idea della divisione del lavoro, il suo progetto di processore era abbastanza complicato, poiché in principio egli pensava di dover costruire dei componenti distinti della macchina per compiere le operazioni di addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione e tutti gli altri calcoli più complessi. Questo significava costruire migliaia di pezzi fatti a mano per ogni funzione complessa. A questo punto quasi rinunciò: sapeva di non essere in grado di costruire qualcosa di così complesso ed elaborato. Babbage però intuì che la moltiplicazione è solo una addizione ripetuta, che la divisione è solo una sottrazione ripetuta e che perfino la sottrazione poteva essere ricondotta all'addizione. L'inventore inglese fu inoltre il primo a capire che, oltre a saper sommare, una macchina universale di computazione deve unicamente essere in grado di controllare se un numero sia più grande di un altro, e ripetere le istruzioni ricevute. Noi possiamo sostituire qualsiasi computer, per quanto complesso sia, con un altro che sappia solo eseguire lunghe sequenze di tre semplici istruzioni: sommare, controllare e ripetere.

Durante la progettazione della sua macchina Babbage ebbe anche un'altra idea fondamentale: oltre a farle perforare piccole schede per mettere in memoria i numeri, diede alla sua macchina anche la capacità di perforare sulle schede le sue stesse istruzioni, e poi di poterle leggere e agire di conseguenza quando fosse necessario. Così la sua macchina poteva modificare il proprio comportamento dopo essere stata avviata. Babbage la chiamò 'la macchina che si mangia la coda'.

Poiché Babbage poteva ridurre ogni operazione numerica a una lunga sequenza di poche operazioni semplici, si rese conto di non dover affatto costruire una serie di congegni complicati. Doveva solo costruire pochi semplici componenti, e poi escogitare il modo in cui tali componenti potessero portare a termine ogni calcolo mediante sequenze di poche operazioni costanti. La macchina poteva codificare queste sequenze sulle schede perforate, e poi leggerle ed eseguirle. Questa profonda intuizione permise a Babbage di semplificare enormemente il suo progetto di processore. Una macchina in grado di modificare il proprio comportamento durante il funzionamento era un'idea nuova nella storia del mondo. Nulla di simile a un tale congegno infinitamente riprogrammabile era mai esistito prima che Babbage lo evocasse, e da esso derivarono tutta una serie di conseguenze, prima fra tutte il fatto che la parte importante della sua macchina non era l'hardware (il mucchio caotico di ingranaggi in ottone che egli usò per costruirla), ma il software, cioè le schede perforate che le dicevano cosa fare.

Il progetto conclusivo di Babbage possedeva tutte le principali componenti fisiche che noi identifichiamo in tutti i moderni computer: congegni per manipolare l'informazione (un processore), leggere l'informazione (un lettore di schede ), scrivere l'informazione (una stampante e un perforatore di schede), e ricordare l'informazione (colonne di ruote numerate e schede precedentemente perforate). Avrebbe avuto le dimensioni di una locomotiva, e l'aspetto di un fitto assemblaggio di strumenti di alta precisione, rotelle, ingranaggi di peltro e aste di ottone. Se fosse stato costruito, sarebbe stato il primo computer del mondo. Ma, purtroppo, il primo computer al mondo rimase per sempre irrealizzato poiché il governo britannico, dopo aver inizialmente finanziato il progetto di Babbage, si rifiutò di concedere altri finanziamenti poiché considerava assurda l'idea che si potesse costruire una macchina che eseguisse un lavoro mentale.

Ignorato dal suo paese, Babbage morì il 18 ottobre 1871. Da allora, la sua macchina nata morta giacque per circa un secolo a pezzi, dimenticata in polverose biblioteche. Solo recentemente, il 29 novembre 1991, la sua prima macchina (costruita coi mezzi disponibili nell'Inghilterra vittoriana) compì il primo calcolo completo nel Museo della Scienza di Londra.

Babbage avrebbe potuto costruire davvero la sua macchina nel XIX secolo: se lo avesse fatto, il mondo sarebbe cambiato per sempre.

La macchina analitica di Babbage  ß   

Una delle sezioni della sua macchina