lunes, 28 de septiembre de 2009

Babbage y sus máquinas matemáticas



En 1991 se presentó al público en Inglaterra un enorme dispositivo mecánico formado por más de 4000 piezas metálicas y un peso de tres toneladas métricas, cuya construcción había tomado más de dos años. Este aparato era, a todas luces, un anacronismo. Llamado 'Segunda Máquina Diferencial' (o DE2 por su nombre en inglés), su objetivo era calcular una serie de valores numéricos polinomiales e imprimirlos automáticamente, algo que hacía veinte años podían hacer de modo rápido y sencillo las calculadora de mano electrónicas, compactas y de fácil fabricación. De hecho, fue necesario esperar nueve años más para que los constructores produjeran el igualmente complejo y pesado mecanismo de impresión, la impresora mecánica que se concluyó en el año 2000, cuando ya existían muy eficientes y compactas impresoras electrónicas a color.

Sin embargo, la construcción de estos dos colosos mecánicos y la demostración de su funcionamiento, esfuerzos que estuvieron a cargo del Museo de la Ciencia de Londres, sirvieron para subrayar el excepcional nivel de uno de los grandes matemáticos del siglo XIX y uno de los padres incuestionables de la informática y del concepto mismo de programas ejecutables: Charles Babbage, el genio que concibió la máquina diferencial y la tremendamente más compleja máquina analítica (que muchos sueñan hoy con construir) pero que nunca las pudo convertir en realidad tangible.

Charles Babbage nació en Londres en 1791. Cualquier esperanza de que siguiera los pasos de su padre se disiparon en la temprana adolescencia de Babbage, cuando se hizo evidente no sólo su amor por las matemáticas, sino su innegable talento. Ese talento, sus estudios y sus lecturas y prácticas matemáticas autodidactas lo llevaron al renombrado Trinity College de Cambridge cuando apenas contaba con 19 años, donde pronto demostró que sus capacidades matemáticas estaban por delante de las de sus profesores. Comenzó así una destacada carrera académica. Al graduarse, fue contratado por la Royal Institution para impartir la Cátedra de Cálculo y allí comenzó una serie de importantes logros, como su admisión en la Royal Society en 1816. Ocupó asimismo, de 1828 a 1839, la Cátedra Lucasiana de Matemáticas en Cambridge, probablemente el puesto académico más importante y conocido del mundo, que ha pertenecido a personalidades como el propio Isaac Newton, Paul Dirac y, desde 1980, por el profesor Stephen Hawking.

Sin embargo, la precisa mente matemática de Charles Babbage chocaba con un hecho impuesto por la realidad imperfecta: los cálculos manuales de las series de números que conformaban las tablas matemáticas tenían una gran cantidad de errores humanos. Evidentemente, estos errores no los cometerían las máquinas. Máquinas como la construida por el alemán Wilhelm Schickard en 1623, la calculadora de Blas Pascal de 1645 y el aritmómetro de Gotfried Leibniz. A partir de 1920 y hasta el final de su vida, Charles Babbage dedicó gran parte de su tiempo y su propia fortuna familiar a diseñar una máquina calculadora más perfecta. Diseñó y construyó una primera máquina diferencial en 1821, de la cual no queda nada. A continuación diseñó la segunda máquina diferencial, pero se enfrentó al hecho de que las capacidades tecnológicas de su época no permitían construir de acuerdo a las tolerancias exigidas por sus diseños, en los que grandes cantidades de engranajes inteactuaban, de modo que no pudo hacer un modelo funcional

Sin embargo, habiendo resuelto muchos problemas técnicos con sus diseños, cálculos y desarrollos, procedió a diseñar una tercera máquina, la 'máquina analítica'. Esta máquina analítica tendría un dispositivo de entrada (una serie de tarjetas perforadas que contendrían los datos y el programa), un espacio para almacenar una gran cantidad de números (1000 números de 50 cifras decimales cada uno), un procesador o calculador de números, una unidad de control para dirigir las tareas a realizarse y un dispositivo de salida para mostrar el resultado de la operación. Estos cinco componentes son precisamente lo que definen a un ordenador: entrada, memoria, procesador, programa y salida. La máquina analítica era, sin más, un ordenador mecánico programable capaz, en teoría, de afrontar muy diversas tareas.

Después de haberla descrito por primera vez en 1837, Babbage continuó trabajando en su diseño y su concepto de la máquina analítica hasta su muerte en 1871. Entre las pocas personas que entendían y apreciaban los esfuerzos de Babbage había una que resultaba especialmente improbable, Augusta Ada King, Condesa de Lovelace, la única hija legítima del poeta romántico y aventurero Lord Byron. Conocida como Ada Lovelace, brillante matemática de la época.

Ada Lovelace, a quien Babbage llamaba 'la encantadora de los números', llegó a conocer a fondo sus ideas, al grado que, al traducir la memoria que el matemático italiano Luigi Menabrea hizo sobre la máquina analítica, incluyó gran cantidad de notas propias, entre ellas un método detallado de calcular, en la máquina analítica una secuencia de los llamados números de Bernoulli.

Estudiado posteriormente con todo detalle, se ha podido determinar que el procedimiento de Ada Lovelace habría funcionado en la máquina de Babbage, por lo que numerosos estudiosos de la historia de la informática consideran que este método es el primer programa de ordenador jamás creado.

Ada murió a los 36 años en 1852, y Babbage hubo de continuar su trabajo, no sólo en la nunca finalizada máquina analítica, sino en gran cantidad de intereses: fue el creador del miriñaque o matavacas, el dispositivo colocado al frente de las locomotoras para apartar obstáculos, diseñó un oftalmoscopio y fue un destacado criptógrafo. Pero nunca pudo, por problemas técnicos y de financiamiento, construir las máquinas que su genio concibió. De allí que la presentación de la segunda máquina diferencial funcional en 1991 resultara, así fuera tardíamente, el homenaje al hombre que soñó los ordenadores que hoy presiden, sin más, sobre la civilización del siglo XXI.

Charles Babbage ha sido homenajeado dando su nombre a un edificio de la Universidad de Plymouth, a un bloque en la escuela Monk's Walk, a una locomotora de los ferrocarriles británicos y a un lenguaje de programación para microordenadores. El nombre de Ada Lovelace se ha dado a un lenguaje de programación y a una medalla que concede, desde 1998, la Sociedad Informática Británica.

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