La historia de la
informática se remonta desde tiempos ancestrales, en donde el hombre comenzó a
crear las primeras máquinas de cálculo. La primera máquina de cálculo que
surgió fue el ábaco chino. A partir de esto la informática comienza a tomar
fuerza. A continuación, se mostrarán las diversas etapas que dieron inicio al nacimiento
de la historia de la informática. Estas etapas comienzan con una máquina
llamada ábaco.
El
ábaco
El ábaco de polvo
constituye la más antigua herramienta de cálculo conocida y se remonta a la
llamada cuna de la civilización hace por lo menos 5000 años en el Valle del
Tigris-Eufrates, al suroeste de Asia.
El ábaco de polvo no era más que una
pequeña superficie cubierta de polvo o de arena, sobre la cual se marcaban las
cifras con un estilo. En la China de Confucio (541-479) al ábaco se le llamó
suanpan. Estaba dividido en dos partes por un travesaño, a la parte superior se
le denominaba cielo y contenía dos cuentas, a la parte inferior se le
denominaba tierra y contenía cinco cuentas. Las cuentas del cielo valían por
cinco unidades y las de tierra por una. El ábaco es citado en Roma por Cicerón
(106-43a.C), Plinio (23-79) y Juvenal (65-135). La palabra abacus significa
marco o tablilla y con este sentido se utiliza en lenguaje arquitectónico para
designar la parte superior de cualquier capitel. Paradójicamente las
herramientas de cálculo, se desarrollan principalmente en aquellas
civilizaciones que no inventaron sistemas de numeración aptos para el cálculo
mental. El uso del ábaco continuó hasta la Edad Media en Europa, donde las
casas nobles poseían sus propias tablas de cálculo con sus correspondientes
cuentas. Estas no eran las simples bolas del ábaco actual, sino que estaban
sumamente bien talladas o fundidas en metal con el símbolo característico de la
casa.
Las
calculadoras astronómicas
Aproximadamente 3000 años
antes del descubrimiento de América, se construye el observatorio de Stonehenge
en Inglaterra. Este monumento, compuesto de círculos concéntricos hechos de
piedras gigantescas, sigue siendo un enigma para los arqueólogos. Está considerado
por algunos como una primitiva calculadora astronómica ya que se ha probado con
ayuda de ordenadores que Stonehenge indica los solsticios y los comienzos de
las temporadas así como predice los eclipses del sol y de la luna. La
alineación de marcas (piedras, hoyos y los centros de los círculos) señalaban
la salida y puesta de sol durante los días de los solsticios de verano e
invierno.
Ya a principios de este
siglo, se recuperó un barco que había naufragado en la costa griega otra
calculadora astronómica posterior de tipo mecánico que se atribuyó al siglo I
a.C. Este mecanismo contiene pistas de engranajes cuidadosamente
diseñadas que, por lo visto, movían las manillas de los indicadores
frontales a velocidades exactamente análogas a los movimientos planetarios.
La
edad media
Poco antes de llegar al
año 1000, el sacerdote francés Gerbert de Aurillac es traído por el conde de
Borrell al monasterio de Ripoll, donde lleva a cabo el primer intento en la
Europa Occidental de mecanizar el ábaco. Aunque pasó muchos años intentando
perfeccionar su dispositivo, nunca logró que funcionara con precisión a pesar
de los 1000 contadores hechos de cuerno y repartidos entre 27 separadores. Su
instrumento no resultó mucho mejor que las operaciones manuales puesto que en
aquel momento se desconocía el concepto de cero, si bien, una novedad fue la de
escribir en las bolas los caracteres indo-arábigos que había aprendido en
Ripoll.
Otros informes hablan de
un español llamado Magno que, aprovechando las ideas anteriores, creó alrededor
del año 1000 una máquina calculadora de latón, con la forma de una cabeza
humana en la que las cifras aparecían en la posición de los dientes. Se dice
que los sacerdotes de la época pensaron que el aparato era algo sobrehumano y lo
destrozaron a martillazos, destruyendo toda prueba de su precisión.
El descubrimiento de dos
tomos encuadernados de los apuntes de Leonardo da Vinci en la Biblioteca
Nacional de Madrid, demostró que el genio del siglo XV había tratado también
esta cuestión. Sus dibujos describen una máquina que mantendría una ratio
constante de 10:1 en cada una de sus 13 ruedas de registro de dígitos. Nunca se
ha conocido ningún prototipo de este aparato que funcionara y los expertos
dudan que Pascal viera los dibujos de da Vinci.
Las
máquinas de Napier y Schickard
El descubridor del
logaritmo, John Napier (1550-1617), barón de Merchiston en Escocia, desarrolló
en 1614 un aparato conocido como las varillas o huesos de Napier que venía a
ser una tabla de búsqueda de resultados para las multiplicaciones. Los huesos
formaban una tabla movible de multiplicaciones, hechas de láminas de hueso que tenían
los números impresos. Colocadas en la combinación correcta, estás láminas
podrían realizar multiplicaciones directas.
Un profesor alemán de
lenguas bíblicas y astronomía, Wilhelm Schickardt diseñó en 1623 una máquina
que, según se contaba, podía sumar, restar, multiplicar y dividir.
Desafortunadamente el modelo original se destruyó en un incendio y nunca se
volvió a construir otro.
La
pascalina
La primera calculadora la
inventó un joven francés llamado Blaise Pascal (1623- 1662) en 1642. Era hijo
de un recaudador de impuestos y buscaba la forma de reducir el tedioso trabajo
de sumar grandes cantidades de números. El principio básico del mecanismo de
ruedas de engranaje se aplicó a la mayor parte de las calculadoras mecánicas
durante unos trescientos años.
La pascalina, en esencia,
parecida a las calculadoras que todavía se utilizaban hasta hace unas décadas,
ordenaba los dígitos de un número en una serie de ruedas. Cuando una rueda
completaba una revolución, causaba que la siguiente girará una décima de
revolución, sumaba de esta forma cada dígito contado. El mecanismo más difícil
de incorporar era la rueda de trinquete que comunicaba por una revolución de un
movimiento de un dígito a la siguiente rueda de orden superior. Aunque la
máquina incorporaba ocho discos movibles, que correspondían al sistema
monetario francés de la época, se pueden realizar cálculos en el sistema
decimal, pasando por alto, los dos discos del extremo derecho. Aunque la
máquina no llegó a ser producto de grandes ventas, se construyeron más de 50
modelos, algunos de madera, otros de marfil, ébano y cobre.
Los
avances de Leibnitz
Para empezar, Gottfried
Wilhelm Leibnitz (1646-1716) mejoró la máquina de Pascal, añadiéndole un
cilindro escalonado de dientes de longitud variable, conocida ahora como rueda
de Leibnitz para representar los dígitos del 1 al 9.
En 1673 construyó su máquina
calculadora después de realizar varios modelos distintos. Era verdaderamente
superior a la de Pascal y fue el primer dispositivo calculador de propósito
general capaz de satisfacer las necesidades principales de matemáticos y
contables: era una máquina capaz de sumar, restar, multiplicar, dividir y
obtener raíces. Además de esta máquina, Leibnitz diseño otros ambiciosos
aparatos calculadores que resultaron ser demasiados complicados para fabricarse
en el siglo diecisiete. Los principios diseñados por Leibnitz fueron explotados
sin embargo durante los siglos diecinueve y veinte a medida que avanzaba la
ingeniería de precisión. Ejemplos de estas aplicaciones son el aritmómetro de
Charles Xavier Thomas (1785-1870) de Colmar en 1820, el mismo aparato incluyendo
las mejoras a la rueda escalonada de Leibnitz de Frank Stephen Baldwin en 1872
y la máquina del sueco W. T. Odhner basada en el diseño de Baldwin.
La
máquina analítica de Babbage
La idea que tuvo el
inglés Charles Babbage (1791-1871) de un ordenador tuvo su origen en el hecho
de que la elaboración de tablas matemáticas era realmente frustante por ser un
proceso tedioso y tendente a errores. En 1823 solicitó y obtuvo una subvención
del gobierno británico para crear una máquina de diferencias, un dispositivo
mecánico para realizar sumas repetidas. Mientras tanto, Joseph-Marie Charles
Jacquard (1752-1834), fabricante de tejidos francés, había ideado un telar que
podría reproducir automáticamente patrones de tejidos leyendo la información
codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rígido. El
telar de Jacquard construido en 1801 puede considerarse como la primera máquina
programada. Al saber sobre el telar programable de Jacquard, Babbage abandonó
la máquina de diferencias y se dedicó a un proyecto más ambicioso.
La llamada máquina
analítica de Babbage puede considerarse el antecedente directo del ordenador
actual. Ideada en 1835, tampoco llegó nunca a realizarse, probablemente por la
incapacidad de la tecnología, meramente mecánica, de la época. La idea central combinaba
la programación con tarjetas perforadas y la realización de las cuatro
operaciones aritméticas con decisiones basadas en los propios
resultados intermedios de la secuencia de cálculo almacenados
internamente. De esta manera se identificaban las etapas de una tarea
informática como entrada, tratamiento y salida de datos asociadas a los
distintos elementos de la máquina. De Babbage parte la idea de programa como un
conjunto de instrucciones que controlan las operaciones de un ordenador.
La hija de Lord Byron,
Ada Augusta Byron (1788-1824), condesa de Lovelace, quedó fascinada por la
máquina analítica y colaboró en su diseño, aportando nuevas ideas y corrigiendo
los errores del trabajo de Babbage. También construyó varios procedimientos
para utilizar la máquina de Babbage en la resolución de varios problemas. Como
consecuencia de sus aportaciones, Ada Lovelace se considera la primera
programadora de la historia.
El impresor sueco George
Scheutz tuvo conocimiento del trabajo de Babbage y construye una pequeña
máquina diferencial que fue comprada en 1855 para el Observatorio Dudley de
Albany en Nueva York, para imprimir tablas astronómicas. Este fue el primer
ordenador que hubo en América. Se construyó otra máquina Scheutz para el
gobierno inglés y se utilizó para computar tablas actuariales dirigidas a las
compañías de seguros.
La
lógica de Boole
En 1854 el matemático
inglés George Boole (1815-1864) sienta las bases de lo que conocemos hoy como
Teoría de la Información, con la publicación de su obra maestra, Una
Investigación de las Leyes del Pensamiento sobre las cuales se fundamentan las
Teorías Matemáticas de la Lógica y las Probabilidades. En su obra, Boole
expresa la lógica como una forma extremadamente simple de álgebra, en la cual
se lleva a cabo el razonamiento mediante la manipulación de fórmulas más
sencillas que aquéllas utilizadas en el álgebra tradicional. Su teoría de la
lógica, que reconoce tres operaciones básicas: Y, O y NO, no tuvo ningún uso
práctico hasta bastante después, cuando llegaría a formar parte del desarrollo
de la conmutación de circuitos telefónicos así como del diseño de ordenadores
electrónicos.
Simultáneamente, en esta
época parecen una serie de dispositivos de cálculo analógico como pueden ser la
máquina de cálculo de raíces de ecuaciones de Boys, la balanza algebraica del
barcelonés Castells y Vidal, el calculador de raíces del santanderino Torres
Quevedo o el sintetizador armónico de Lord Kelvin.
La
máquina tabuladora de Hollerith
Si la máquina de Babbage
fue el precedente teórico del ordenador, el precedente industrial y comercial
se encuentra en las máquinas tabuladoras, de aplicación directa en el
tratamiento de datos administrativos.
Para el censo norteamericano de 1890, el
ingeniero mecánico Herman Hollerith (1860-1929) diseñó un sistema compuesto de
una lectora eléctrica de tarjetas perforadoras, una clasificadora rudimentaria
y una unidad tabuladora para realizar las sumas e imprimir los resultados. La
máquina censadora o tabuladora tuvo un gran éxito y fue capaz de concluir el
recuento del censo de 1890 en menos de tres años. Otras máquinas de este tipo
se utilizan posteriormente en Rusia, Canadá y el Reino Unido, entre otros
países. En 1911, Hollerith funda la Computing-Tabulating-Recording Machine
Company, que posteriormente, reorganizada por Thomas J. Watson sería el
preludio de la fundación de IBM. Uno de los fundadores de la estadística, el
matemático inglés Karl Pearson (1857-1936) y el astrónomo Leslie John Comrie
(1893-1950) fueron los primeros en utilizar las máquinas de Hollerith para el
cálculo científico, con ellas tabularon los movimientos de la luna hasta el año
2000.
La
Máquina Universal de Turing
En 1936, el inglés Alan
M. Turing (1912-1954) especificó un ordenador teórico completamente abstracto
que pudiera llevar a cabo cualquier cálculo realizable por un ser humano.
La
Máquina Universal de Turing presentaba muchos aspectos que, posteriormente, se
incorporarían a todas las máquinas de cálculo generales. Su trabajo tiene un
valor especial para entender las capacidades y limitaciones de los ordenadores
en el diseño de los lenguajes de programación y en el estudio de la
inteligencia artificial. El mismo Turing aprovechó la oportunidad para dar vida
a sus ideas mediante sus investigaciones sobre lo que generalmente se
consideran los primeros ordenadores digitales electrónicos funcionales del
mundo, desarrollados en Gran Bretaña durante la Segunda Guerra Mundial. Entre
otros proyectos, colaboró en la construcción de la serie Colossus, máquinas de
propósito específico, dedicadas a la criptología, no fácilmente modificables
para otro fin.
Los dispositivos
electromecánicos
Los aparatos más
eficientes en el ámbito del cálculo científico y militar en la primera mitad
del siglo XX empleaban la hoy en desuso tecnología analógica. Así ocurría con
el analizador analógico de Vannevar Bush desarrollado hacia 1930. Más tarde, el
uso de la tecnología electromecánica de los relés telefónicos impulsó nuevas
máquinas de cálculo como el enorme Mark I de Harvard, desarrollado entre 1937 y
1944 por Howard Aiken con financiación de IBM
Ya en 1937, Claude Elwood
Shannon, estudiante post-graduado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT), demostró que se podría aplicar el álgebra booleana a problemas de
circuitos en conmutación. Como tesis para la licenciatura en ingeniería
eléctrica, Shannon publicó un trabajo titulado Un Análisis Simbólico de
Circuitos de Relé y de Conmutación, aplicando la lógica simbólica de Boole al
análisis de circuitos de conmutación y demostrando que el álgebra podía
realizarse mediante relés.
En 1939, un joven
ingeniero alemán llamado Konrad Zuse desarrolló el primer ordenador digital
programable de propósito general: una máquina construida con relés para
automatizar el proceso de cálculo de ingeniería. El mismo Zuse solicitó ayuda
económica al gobierno alemán para construir un ordenador electrónico más rápido
utilizando tubos de vacío. Su proyecto de dos años, que podría haber tenido
numerosas aplicaciones militares, no recibió financiación. La cúpula militar
alemana confiaba en que su aviación podría ganar rápidamente la guerra sin la
ayuda de avanzados dispositivos de cálculo. En el mismo año, George Stibitz de
los Laboratorios Bell, comenzó a diseñar un calculador de relés sin conocer el
trabajo de Shannon. Fue puesto en funcionamiento en 1940 y podía realiza
operaciones aritméticas con números complejos.
La tecnología del
calculador universal Mark I desarrollado en la Universidad de Harvard en 1944
era totalmente electromecánica, basada en 3000 relés electromagnéticos, ruedas
dentadas y embragues electromecánicos. Los relés podían abrirse o cerrarse en
una centésima de segundo, tiempo difícil de reducir al involucrar dispositivos
mecánicos. Estos dispositivos mecánicos aunque accionados eléctricamente,
hacían un ruido clic-clac muy peculiar, que lo asemejaba a un grupo de mujeres
haciendo punto. El Mark I podía realizar todas las operaciones aritméticas
básicas y tenía secciones especiales para calcular funciones matemáticas tales
como logaritmos y senos. Aunque se le denominó calculador, podía tomar un
número limitado de decisiones por lo que se podía considerar, en realidad, un
ordenador.
Como los ordenadores
actuales disponía de dispositivos de entrada (tarjetas perforadas de Hollerith)
y salida de datos (cintas de papel), unidad aritmética, unidad de control y
memoria central. Entre los componentes del equipo que llevó a cabo el proyecto
se debe destacar a Howard H. Aiken (1900-1973) junto con varios ingenieros de
la empresa IBM. El Mark I trabajó en proyectos de balística y en el diseño de
buques para la marina de los Estados Unidos, así como también para la Fuerza
Aérea y para la Comisión de Energía Atómica. En 1947 se construyó una máquina
de relés más rápida llamada Mark II.
La
aparición de la electrónica
Pero el cambio
tecnológico radical fue el uso de la electrónica, cuyo precursor fué el
profesor John Vincent Atanasoff de la Universidad de Iowa junto con su
compañero Clifford Berry. Su máquina de calcular, conocida como ABC
(AtanasoffBerry Computer), fue creada en 1939, estaba basada en el uso de tubos
de vacío y operaba en binario. Su objetivo era encontrar una herramienta que
ayudara a los estudiantes de postgrado a resolver largas y complejas ecuaciones
diferenciales. No estaba preparada para ser programada por lo que no puede
considerarse realmente un ordenador. Su universidad nunca se preocupó de
patentar la innovadora máquina de Atanasoff y éste jamás pudo convertirlo en un
producto totalmente operativo.
El ABC no pretendía el
cálculo universal, como el ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Calculator) desarrollado para el ejército de los Estados Unidos por el
ingeniero eléctrico John Presper Eckert y el físico John W. Mauchly en la
Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pennsylvania, que el
gran público conoció en un famoso reportaje aparecido en el diario New York
Times el 16 de febrero de 1945. El ENIAC utilizaba tubos de vacío con
tecnología basada en diodos y triodos. La masa del electrón es
incomparablemente menor que la de cualquier elemento mecánico, las fuerzas que
actúan sobre un electrón bajo la acción de un campo eléctrico, aunque éste sea
muy débil, son muy importantes, por lo que se pueden conseguir aceleraciones y
velocidades muy elevadas que permiten alterar el estado del circuito en
millonésimas de segundo. Su velocidad de trabajo era mil veces superior a la de
las máquinas electromecánicas y una hora de trabajo del ENIAC era equivalente a
una semana del Mark I.
El ENIAC ya incorporaba
todos los conceptos modernos sobre el ordenador tales como la unidad central de
proceso, una memoria y entrada y salida de datos. A pesar de Leibnitz, el
sistema decimal seguía siendo la única base del cálculo y el
ENIAC almacenaba los números de forma decimal con anillos de 10 tubos. No
existía ningún giro mecánico pero se transmitía un impulso de un tubo a otro
hasta completar una vuelta y entonces se producía un arrastre en el anillo
siguiente: se había cambiado la tecnología pero se mantenía de alguna forma la
manera de pensar. La programación del ENIAC requería, como en los equipos
clásicos, todo un conjunto de conexiones sobre el tablero.
Las
bases de John von Neumann
La incorporación del
matemático John Von Neumann (1903-1957) al equipo de diseño hizo que la idea
del programa almacenado en la memoria en formato binario junto con los datos,
que hoy caracteriza al ordenador y que se conoce como arquitectura Von Neumann,
se le atribuyera sólo a él, cuando es casi seguro que fue un diseño de Eckert y
Mauchly al que Neumann dió forma escrita. Neumann trabajó en muchos campos de
un amplio espectro de la física y de la matemática. Entre otras áreas, en
grupos topológicos y topología diferencial, centrándose en los anillos de
operadores, obteniendo como resultado las geometrías continuas que permiten
describir espacios cuya dimensión se expresa por un número real.
Tanto el almacenamiento
del programa como la utilización del sistema binario se incorporarían al diseño
de la máquina EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) ideada
por Neumann en 1950. Las ideas básicas en que se apoya en cálculo electrónico
permanecen vigentes y se recogen en un informe titulado Discusión Preliminar
del Diseño Lógico de un Instrumento de Cálculo Electrónico publicado por
Neumann y el capitán del ejército, miembro del grupo desarrollador del ENIAC,
Goldstine, en 1946.
Por su parte, en 1949 la
Eckert-Mauchly Corporation desarrolló el primer ordenador binario automático
que se bautizó como BINAC (Binary Automatic Computer) cuyas principales
novedades fueron el uso de diodos semiconductores, el empleo de cintas
magnéticas y la realización de determinadas transmisiones de señales internas
en paralelo.
A partir de entonces, se
abrieron dos caminos: mientras Von Neumann reclamaba la naciente informática
basada en la tecnología electrónica para el cálculo científico y académico,
casi siempre al servicio de proyectos militares, Eckert y Mauchly vieron pronto
el potencial de mercado de la nueva tecnología y ya en 1951 comercializaron el
UNIVAC I (Universal Automatic Calculator) que fue adquirido por las oficinas
del censo norteamericano. Tan sólo dos años después se instaló en una empresa
privada: la General Electric. Fue el primer ordenador electrónico con programa
almacenado entregado a un usuario civil y establecía la viabilidad de los
ordenadores comerciales. La informática comenzaba a superar su dependencia de
los proyectos científico-militares que le habían dado forma.
Poco después IBM,
dominadora en el campo de las tabuladoras, adoptaría la tecnología electrónica
con su IBM 701, comercializado a partir de 1953, del que se hicieron 19
unidades.
La
aparición de las computadoras
La aparición de la
computadora dio inicio a la informática moderna. La computadora es el objeto fundamental
de estudio de la informática, por lo que su historia va incluida en la historia
de la informática. La aparición de la computadora se fundamenta en un conjunto
de generaciones que muestran la historia de la computadora. Dichas generaciones
muestran cómo han ido avanzando las computadoras al pasar el tiempo.
La historia de la computadora se muestra en la siguiente definición:
