John Graham-Cumming: La più grande macchina che sia mai stata fatta

L'informatica è nata negli anni '30 ... dell'800. John Graham-Cumming racconta la storia della "macchina analitica" meccanica a vapore di Charles Babbage e di come Ada Lovelace, matematica e figlia di Lord Byron abbia visto, dietro queste semplici capacità di calcolo, un'immagine del futuro dei computer. (Registrato a TEDxImperialCollege)

La macchina di cui vi parlerò

è quella che io chiamo la più grande macchina mai esistita.

È una macchina che non è mai stata costruita,

eppure, verrà costruita.

È una macchina che è stata progettata

molto prima che si pensasse ai computer.

Se conoscete un po' di storia dei computer,

saprete che negli anni '30 e '40

sono stati creati computer semplici

che hanno dato inizio alla rivoluzione dei computer odierni,

e avreste ragione,

se non per il fatto che sareste nel secolo sbagliato.

Il primo computer è stato progettato

negli anni '30 e '40 del 1800, non negli anni '30 e '40 del '900.

È stato progettato, e di alcune parti ne sono stati fatti prototipi,

e i pezzi che sono stati costruiti sono qui

a South Kensington.

Quella macchina è stata costruita da quest'uomo, Charles Babbage.

Ho una grande affinità con Charles Babbage

perché i suoi capelli sono completamente spettinati

in tutte le fotografie. (Risate)

Era un uomo molto ricco,

che faceva parte dell'aristocrazia britannica,

e il sabato sera a Marylebone,

se facevate parte dell'intellighenzia di quel periodo,

sareste stati invitati in questa casa

per una serata -- ed egli invitò tutti:

i reali, il Duca di Wellington, moltissimi personaggi famosi

e vi avrebbe mostrato questa macchina meccanica.

Mi manca molto quel periodo, in cui si poteva

andare ad una serata e assistere alla dimostrazione

di un computer meccanico. (Risate)

Ma Babbage, Babbage stesso, è nato

alla fine del 18° secolo,

ed era un matematico abbastanza famoso.

Occupava il posto che aveva Newton a Cambridge,

e che ha ottenuto di recente Stephen Hawking.

È meno conosciuto di loro

perché ha avuto quest'idea di apparecchi meccanici di calcolo

e non ne ha mai realizzato uno.

Non ne ha mai realizzato uno perché è un classico nerd.

Ogni volta che aveva una buona idea

pensava: "È brillante, costruirò questo.

Ci spenderò una fortuna. Ho un'idea mgiliore.

Lavorerò su questo. (Risate) E farò quest'altro."

Ha fatto così finché Sir Robert Peel, il Primo Ministro,

lo ha cacciato da Downing Street,

e lo ha cacciato in quel periodo, che significa dire

"Le auguro una buona giornata." (Risate)

Quello che ha progettato è questa mostruosità qui,

la macchina analitica. Solo per darvi un'idea,

questa è una vista dall'alto.

Ognuno di questi cerchi è un ingranaggio, un mucchio di ingranaggi,

e questa cosa è grande come una locomotiva a vapore.

Quindi mentre parlo voglio che immaginiate

questa macchina gigantesca. Abbiamo sentito questi suoni meravigliosi

del rumore che potrebbe fare questo macchinario.

E vi accompagnerò attraverso l'architettura di questa macchina

-- ecco perché si parla di architettura dei computer --

e vi racconterò di questa macchina, che è un computer.

Parliamo della memoria. La memoria

è un po' come la memoria di un computer di oggi,

ma era tutta fatta in metallo,

una montagna di ingranaggi, 30 ingranaggi in altezza.

Immaginate ingranaggi fino a questa altezza,

centinaia e centinaia,

e tutti numerati.

È una macchina a sistema decimale. Tutto è fatto in decimale.

Aveva pensato di usare il sistema binario. Il problema

con il sistema binario è che la macchina sarebbe stata alta

così, sarebbe stato ridicolo. Così com'è, è enorme.

Ha una memoria,

che è questo pezzettino qui.

Si può vedere tutto così.

Questa mostruosità qui è la CPU, il chip se volete.

Certo, è grande.

Completamente meccanica. Tutta la macchina è meccanica.

Questa è l'immagine di un prototipo di parte della CPU

che si trova nel Museo della Scienza.

La CPU poteva svolgere le quattro funzioni matematiche principali,

somma, moltiplicazione, sottrazione, divisione,

il che non è male per un pezzo di metallo,

ma poteva anche fare una cosa che fa un computer

e che una calcolatrice non fa:

poteva analizzare la propria memoria interna e prendere una decisione.

Poteva eseguire la struttura di controllo "if-then" [se-allora]

della programmazione di base e che viene fatta da un computer.

Poteva calcolare, ma non solo calcolare. Poteva fare di più.

Osserviamo questo, fermiamoci un attimo,

pensiamo ai chip di oggi. Non possiamo

guardare dentro un chip in silicio. È troppo piccolo.

Volendolo fare, si vedrebbe

una cosa simile.

La CPU è straordinariamente complessa

e la memoria è straordinariamente regolare.

Se avete mai visto un'immagine di un elettrone al microscopio,

vedreste questo. Sembrano tutti uguali,

e poi c'è questo pezzetto, incredibilmente complicato.

Questo grande meccanismo ad ingranaggi fa quello che fa un computer,

ma ovviamente va programmato, e ovviamente,

Babbage ha utilizzato la tecnologia dell'epoca

e la tecnologia che sarebbe ricomparsa negli anni '50, '60 e '70,

ossia le schede perforate.

Questo è uno dei tre lettori di carte perforate

ed questo è un programma al Museo della Scienza,

non lontano da qui, creato da Charles Babbage,

è lì in attesa -- potete andare a vederlo -

è in attesa che la macchina venga costruita.

Non ce n'è solo uno, ce ne sono molti.

Ha preparato programmi anticipando la costruzione della macchina.

Il motivo per cui ha usato schede perforate è che Jacquard,

in Francia, aveva creato il Telaio Jacquard,

che tesseva questi motivi incredibili, controllati da schede perforate,

quindi stava solo adattando la tecnologia dell'epoca,

e come tutti, usava la tecnologia del proprio tempo,

gli anni '30, '40, '50, del 1800. ingranaggi, vapore,meccanismi.

Ironicamente, nello stesso anno di nascita

di Charles Babbage nacque anche Michael Faraday,

che avrebbe rivoluzionato tutto

con la dinamo, i trasformatori, tutte quelle cose.

Babbage, ovviamente, voleva servirsi di tecnologie in uso,

quindi vapore e cose del genere.

A quale punto, aveva bisogno di accessori.

Ovviamente, a quel punto aveva un computer.

Aveva le schede perforate, una CPU e una memoria.

Aveva bisogno di accessori da abbinare.

Non ci voleva solo quello.

Prima di tutto il suono. C'era una campana,

così se qualcosa andava storto -- (Risate) --

o la macchina aveva bisogno di assistenza

c'era una campana da far suonare. (Risate)

E c'è un'istruzione sulla scheda perforata

che dice "Suonare la campana." Immaginate quindi "Ting!".

Fermatevi un momento e immaginate tutti questi rumori,

questa cosa, "Clic, clac clic clic clic",

macchina a vapore, "Ding" giusto? (Risate)

C'era anche bisogno di una stampante, ovviamente, tutti hanno bisogno di una stampante.

Questa è un'immagine del meccanismo di stampa

di un'altra sua macchina, chiamata Macchina Differenziale n.2,

che non ha mai costruito, ma che il Museo della Scienza

ha costruito negli anni '80 e '90.

È completamente meccanica, di nuovo, una stampante.

Stampa solo numeri, perché lui era ossessionato dai numeri,

ma stampa su carta e va anche a capo automaticamente,

quindi quando arriva alla fine della riga, torna a capo così.

Ci vogliono anche grafici, giusto?

Voglio dire, se volete fare delle cose con i grafici,

così ha detto: "Mi serve un plotter. Ho un pezzo di carta

e una penna e lo faccio scrivere."

Così ha disegnato anche un plotter,

e a quel punto credo si sia ritrovato tra le mani

una macchina piuttosto decente.

Compare questa donna, Ada Lovelace.

Immaginate queste serate, con tutti questi grandi personaggi.

Questa donna è la figlia dell'individuo folle, cattivo

e pericoloso-da-conoscersi, Lord Byron,

e sua madre, un po' preoccupata che possa aver ereditato

la pazzia e la cattiveria di Lord Byron,

ha pensato: "Conosco la soluzione: la matematica è la soluzione.

Le insegneremo matematica. La calmerà."

(Risate) Perché ovviamente,

nessun matematico è mai impazzito,

quindi dovrebbe andare bene. (Risate)

Andrà tutto bene. Quindi impara la matematica,

va a una di queste serate con la madre,

e Charles Babbage tira fuori questa macchina.

Il Duca di Wellington è presente.

Tira fuori la macchina, ovviamente mostra come funziona

e lei capisce. È l'unica persona nella vita di Babbage

che ha detto: "Capisco quello che fa,

e capisco il futuro di questa macchina."

A lei dobbiamo molto perché sappiamo

molto di questa macchina che Babbage intendeva costruire

grazie a lei.

Qualcuno la chiama la prima programmatrice.

Questo viene da uno degli articoli che ha tradotto.

È un programma scritto in uno stile particolare.

Storicamente non è del tutto esatto, non è la prima programmatrice,

e in realtà ha fatto una cosa ancor più straordinaria.

Invece di essere solo una programmatrice,

ha visto qualcosa che Babbage non ha visto.

Babbage era totalmente ossessionato dalla matematica.

Stava costruendo una macchina per calcoli matematici,

e Lovelace ha detto: "Potresti fare di più della sola matematica

su questa macchina". Proprio come voi,

che in questa sala avete un computer,

Solo per il fatto di avete un telefono.

Se guardate dentro quel telefono, ogni elemento di quel telefono,

o computer, o qualunque altro apparecchio

è matematica. Alla fine sono solo numeri.

Che sia un video, un testo, o musica o voce, sono tutti numeri,

alla base ci sono solo funzioni matematiche,

e Lovelace ha detto: "Solo perché

sono funzioni matematiche e simboli

non significa che queste cose non possano rappresentare

altre cose del mondo reale, come la musica."

È stato un passo da gigante, perché Babbage sta dicendo:

"Potremmo calcolare queste straordinarie funzioni e stampare

tabelle e numeri e disegnare grafici" -- (Risate) --

e Lovelace è lì che dice: "Guarda,

questa cosa potrebbe anche comporre musica

se le dici di rappresentare la musica numericamente."

Questo è quello che chiamo il Balzo Lovelace.

Quando si dice che è una programmatrice, che ha fatto qualcosa,

ma la cosa più importante è aver detto che il futuro sarà

molto, molto di più di tutto questo.

Un centinaio di anni dopo, arriva questo tizio,

Alan Turing, e nel 1936, inventa il computer da capo.

Certo, la macchina di Babbage era interamente meccanica.

La macchina di Turing era interamente teorica.

Entrambi questi ragazzi venivano da una prospettiva matematica,

ma Turing ha detto loro qualcosa di importante.

Ha gettato le basi matematiche

dell'informatica, e ha detto:

"Non importa come fate un computer."

Non importa se il computer è meccanico,

come quello di Babbage, o elettronico, come i computer di oggi,

o magari in futuro, di cellule, o ancora,

di nuovo meccanico, quando useremo le nanotecnologie.

Potremmo tornare alla macchina di Babbage

e renderla minuscola. Tutte queste cose sono computer.

Esiste, in fondo, un'essenza informatica.

Si chiama Tesi di Church-Turing.

Così improvvisamente, abbiamo questo legame

in cui si stabilisce che quello che Babbage aveva costruito era un computer.

Di fatto era capace di fare tutto quello che facciamo oggi

con i computer, anche se molto più lentamente. (Risate)

Per darvi un'idea della lentezza,

aveva più o meno 1k di memoria.

Utilizzava schede perforate che venivano inserite

e andava più o meno 10 000 volte più lentamente del primo ZX81.

Aveva una RAM.

Volendo si poteva aggiungere un sacco di memoria.

(Risate) Quindi tutto questo dove ci porta oggi?

Ci sono dei piani.

A Swindon, negli archivi del Museo della Scienza,

ci sono centinaia di piani e migliaia di pagine

di annotazioni scritte da Charles Babbage sulla sua macchina analitica.

Una di queste è una serie di piani che chiamiamo Piano 28,

ed è anche il nome dell'ente di beneficenza che ho creato

con Doron Swade, che era curatore della computisteria

al Museo della Scienza e la persona che ha guidato

il progetto di costruzione di una macchina differenziale,

e il nostro progetto è quello di costruirla.

Qui a South Kensington, costruiremo la macchina analitica.

Il progetto ha un certo numero di fasi.

Una è l'analisi degli archivi di Babbage.

Questo è stato fatto. Il secondo

è lo studio di tutti quei piani per definire cosa costruire.

La terza parte è una simulazione a computer di quella macchina,

e l'ultima parte è la sua costruzione fisica al Museo della Scienza.

Quando sarà costruita, saremo finalmente in grado di capire come funziona un computer,

perché invece di avere davanti a voi un piccolo chip,

dovrete guardare questa cosa enorme e dire:

"Ah, vedo la memoria in funzione, vedo la CPU che lavora,

la sento lavorare. Probabilmente ne sento l'odore." (Risate)

Ma nell'attesa ne faremo una simulazione.

Babbage stesso ha scritto:

"Non appena la macchina analitica esisterà,

sicuramente indirizzerà il futuro della scienza.

Certo, non l'ha mai costruita, perché era sempre preso

da nuovi progetti, ma quando finalmente è stata costruita

negli anni '40, tutto è cambiato.

Ora vi darò solo un assaggio di cosa può sembrare in movimento,

con un video che mostra

solo una parte del meccanismo della CPU in funzione.

Queste sono solo tre serie di ingranaggi,

e faranno una somma. Questo è il meccanismo della somma

in funzione; quindi immaginate questa macchina gigante.

Datemi 5 anni.

Prima del 2030, ce l'avrete.

Grazie infinite. (Applausi)