John Graham-Cumming: A maior máquina que nunca foi

A ciencia da computação começou na década de 30... nos anos 1830. John Graham-Cumming conta a historia do dispositivo mecânico de Charles Babbage: a "máquina analítica" movida a vapor; e como Ada Lovelace, matemática e filha de Lord Byron viu além das simples habilidades computacionais daquilo para imaginar o futuro dos computadores. (Gravado no TEDxImperialCollege)

Bem, a máquina sobre a qual vou lhes contar

é o que chamo de a maior máquina que nunca existiu.

Era uma máquina que nunca foi construída,

e, mesmo assim, será construída.

Foi uma máquina projetada

muito antes que qualquer pessoas pensasse em computadores.

Se você sabe algo sobre a história dos computadores,

saberá que nas décadas de 30 e 40

foram criados computadores simples

que iniciaram a revolução de computadores que temos hoje,

e você estaria correto,

exceto por ter indicado o século errado.

O primeiro computador foi realmente projetado

entre os anos 1830 e 1840, não entre 1930 e 1940.

Foi projetado, e foram feitos protótipos de partes dele,

e as partes dele que foram construídas estão aqui,

em South Kensington.

Essa máquina foi construída por esse sujeito, Charles Babbage.

Bem, tenho grande afinidade com Charles Babbage

porque seu cabelo está sempre desgrenhado assim

em todos os quadros. (Risadas)

Ele era um homem muito rico, e uma espécie de

parte da aristocracia da Grã Bretanha,

e numa noite de sábado, em Marylebone,

se você fosse parte da intelectualidade daquela época,

você teria sido convidado à sua casa,

para uma recepção -- e ele convidou todo mundo:

reis, o duque de Wellington, muitas e muitas pessoas famosas --

e ele teria apresentado a você uma de suas máquinas mecânicas.

Realmente sinto falta dessa época, sabem, na qual você poderia

sair para uma recepção e observar um computador mecânico

sendo demonstrado para você. (Risadas)

Mas Babbage, o próprio Babbage nasceu

no final do século XVIII,

e foi um matemático bastante famoso.

Ele ocupou a posição que Newton tinha em Cambridge,

e que foi recentemente ocupada por Stephen Hawking.

Ele é menos conhecido que qualquer um deles porque

teve essa ideia de fazer aparelhos de computação mecânica

e nunca fez nenhum.

A razão pela qual ele nunca fez nenhum, ele é um 'nerd' clássico.

Toda vez que tinha uma boa ideia, ele pensava:

- Isso é brilhante, vou começar construindo isso aqui.

Vou gastar uma fortuna nisto. Tive uma ideia melhor.

Vou trabalhar nesta. (Risadas) E vou fazer isto aqui.

Ele fez isso até que Sir Robert Peel, então Primeiro Ministro,

simplesmente o chutou para fora do número 10 da Downing Street,

e chutá-lo fora, naquela época, era dizer:

- Desejo-lhe um bom dia, senhor. (Risadas)

A coisa que ele projetou foi esta monstruosidade aqui,

a máquina analítica. Agora, apenas para dar-lhes uma ideia disto,

esta é a vista de cima.

Cada um desses círculos é uma engrenagem, uma pilha de engrenagens,

e esta coisa é tão grande quanto uma locomotiva a vapor.

Assim, à medida que avanço nesta palestra, quero que imaginem

esta máquina gigantesca. Nós ouvimos aqueles sons maravilhosos

de como esta coisa teria soado.

E vou mostrar a arquitetura da máquina

-- é por isso que é arquitetura de computador --

e contar-lhes sobre esta máquina, que é um computador.

Então vamos falar sobre a memória. A memória

é muito parecida com a memória de um computador de hoje,

exceto que era toda feita de metal,

pilhas e pilhas de engrenagens, 30 engrenagens de altura.

Imaginem uma coisa desta altura de engrenagens,

centenas e centenas delas,

e colocaram números nelas.

É uma máquina decimal. Tudo é feito em decimais.

E ele pensou em usar binários. O problema

de usar binários é que a máquina teria ficado tão

alta que seria ridículo. Como é, já é enorme.

Então ele tinha a memória.

A memória é este pedaço bem aqui.

Vocês o veem assim.

Esta monstruosidade aqui é a CPU, o 'chip', se preferirem.

Claro, é deste tamanho.

Completamente mecânica. A máquina inteira é mecânica.

Este é um desenho de um protótipo de parte da CPU

que está no Museu de Ciência.

A CPU podia fazer as quatro operações fundamentais da aritmética --

adição, multiplicação, subtração, divisão --

o que já é uma grande façanha em metal,

mas ela também podia fazer algo que um computador faz

e uma calculadora não:

esta máquina podia recorrer a sua própria memória interna e tomar uma decisão.

Ela podia fazer o "se então" dos programas básicos

e isso a transforma essencialmente em um computador.

Ela podia computar. Não apenas calcular. Ela podia fazer mais.

Agora, se olharmos para isto, pararmos um minuto

e pensarmos nos 'chips' de hoje, não podemos

olhar dentro de um 'chip' de silício. É tão minúsculo.

Ainda assim, se olhassem, veriam algo

muito, muito similar a isto.

Existe esta incrível complexidade na CPU

e esta incrível regularidade na memória.

Se você vir uma foto de um microscópio eletrônico,

vocês verão isto. Isto parece muito,

aí há isto aqui que é muito complicado.

Todas estas engrenagens aqui fazem o que um computador faz,

mas claro que vocês precisam programá-lo, e claro,

Babbage usou a tecnologia da época

e a tecnologia reapareceria nas décadas de 50, 60 e 70.

com cartões perfurador. Esta coisa aqui

é uma das três leitoras de cartão daqui,

e este é um programa no Museu da Ciência,

perto daqui, criado por Charles Babbage,

que está sentando lá -- vocês podem ir e ver --

esperando a máquina ser construída.

E não há apenas uma dessas, há muitas delas.

Ele preparou programas antecipando o que poderia acontecer.

Agora, o motivo de se usar cartões perfurados é que Jacquard,

na França, criou o tear de Jacquard,

que tecia estes padrões incríveis controlados por cartões perfurados,

então ele apenas deu novo uso à tecnologia da época,

e como tudo o mais que fez, ele usou a tecnologia

de sua era, décadas de 1830, 1840, 1850, engrenagens, vapor,

componentes mecânicos. Ironicamente, Michael Faraday

nasceu no mesmo ano que Charler Babbage,

ele revolucionaria completamente tudo

com o dínamo, os transformadores, e todo este tipo de coisas.

Babbage, claro, queria usar tecnologia testada,

daí o vapor e o resto.

Agora, ele precisava de acessórios.

Obviamente, vocês têm um computador agora.

Vocês têm cartões perfurados, uma CPU e memória.

Vocês precisam de acessórios que venham juntos.

Vocês não vão ter somente isto.

Daí, primeiro, vocês têm som, Vocês têm um sino,

se algo der errado -- (Risos) --

ou a máquina precisar de ajuda do assistente,

há um sino que pode tocar. (Risos)

E há na verdade uma instrução no cartão perfurado

que diz : -Toque o sino" Daí vocês podem imaginar o "Plim!"

Vocês sabem, parem por um instante, imaginem todos esses barulhos,

esta coisa: = , clac, clic, clic, clic,

máquina a vapor: - Dim, certo? (Risos)

Vocês precisam de uma impressora, óbvio, todos precisam de uma impressora.

Esta é uma foto de um mecanismo de impressão,

outra máquina dele, chamada de Máquina de diferença n. 2,

que ele nunca construiu, mas que o Museu da Ciencia

construiu nas décadas de 80 e 90.

É totalmente mecânico, novamente, uma impressora.

Imprime apenas números, pois ele era obcecado por números,

mas imprime realmente em papel, e até ajusta as palavras,

portanto se chega ao final da linha, passa para a próxima assim.

Vocês também precisam de gráficos, certo?

Quero dizer, se vocês vão fazer qualquer coisa com gráficos,

daí ele disse: - Bom, eu preciso de um traçador gráfico. Eu tenho uma folha grande

e uma caneta tinteiro e farei um traçador.

Então ele também projetou um traçador,

e vocês sabem, neste ponto, acho que ele fez uma

belíssima máquina.

Aí vem está mulher, Ada Lovelace.

Imagine estas reuniões, todos este grandes e bons chegando.

Esta senhora é filha do louco, mau

e perigoso Lord Byron,

e sua mãe, estando um pouco preocupada que ela tivesse

herdado um pouco da loucura ou maldade de Lord Byron,

pensou: - Eu sei a solução: matemática é a solução.

Ensinarei matemática para ela. Isso a acalmará.

(Risos) Pois claro,

nunca houve um matemático que ficou louco,

então, vocês sabem, tudo ficará em ordem, (Risos)

Tudo ficará em ordem, então ela recebeu o treino em matemática,

e ela foi a uma dessas reuniões com sua mãe,

e Charles Babbage, vocês sabem, levou sua máquina.

O duque de Wellingon estava lá, vocês sabem,

pega a máquina, é óbvio a demonstra,

ela entende. Ela foi a única pessoa em seu tempo,

que disse: - Eu entendo o que isto faz,

e eu entendo que o futuro é esta máquina.

E nós devemos a ela muito muito, pois sabemos

muito sobre a máquina que Babbage pretendia construir

por causa dela.

Agora, algumas pessoas a chamam de a primeira programadora.

Isto vem de um -- o trabalho que ela traduziu.

Este é um programa escrito em um estilo especial.

Não é, historicamente, muito correto dizer que ela foi a primeira programadora,

e na verdade, ela fez algo mais fantástico.

Muito mais que ser uma simples programadora

ela viu algo que Babbage não percebeu.

Babbage era completamente obcecado pela matemática.

Ele construiu a máquina para fazer matemática,

e Lovelave disse: - Você pode fazer mais do que matemática

nesta máquina. E como vocês fazem,

qualquer pessoa nesta sala tem um computador consigo

agora, pois eles tem um telefone.

Se vocês pegarem esses telefones, cada uma das coisas nesses telefones

ou computadores ou qualquer aparelho computacional

é matemática. No fundo é tudo números.

Seja um vídeo ou texto ou música ou voz, é tudo números.

é tudo, na base disso, funções matemáticas operando,

e Lovelace disse: = Só porque você está resolvendo

funções matemáticas e símbolos

não significa que estas coisas não podem representar

outas coisas do mundo real, como por exemplo música.

Foi um grande salto, pois Babbage estava dizendo:

- Nós poderíamos computar estas fantásticas funções e imprimir

tabelas de números e desenhas gráficos, -- (Risos)--

e Lovelace está lá dizendo: - Veja,

esta coisa poderia compor música se você

representasse a música numericamente.

É isto que eu chamo de o pulo de Lovelace.

Quando vocês a chamam de programadores, ela até programou,

mais o que realmente importa é que disse que no futuro

isto seria muito muito mais que isto.

Agora, uma centena de anos depois, este cara vem aqui,

Alan Turing, e em 1936, inventa o computador tudo de novo.

Agora, claro, a máquina de Babbage era toda a mecânica.

A máquina de Turing era inteiramente teórica.

Ambos vinham da matemática,

mas Turing nos disse algo muito importante.

Ele lançou os fundamentos matemáticos

da ciencia da computação e disse:

- Pouco importa como você faz um computador.

Pouco importa se seu computador é mecânico,

como o de Babbage, ou eletrônico, como os computadores de hoje,

ou talvez no futuro, células, ou novamente,

mecânicos, quando tivermos a nanotecnologia.

Podemos voltar para a máquina de Babbage

e constuí-la pequenina. Todas estas coisas são computadores.

No fundo há uma essência computacional.

Esta tese se chama Church-Turing.

E de repente, vocês têm esta ligação no qual diz

que está coisa que Babbage construiu é na verdade um computador.

De fato, era capaz de fazer tudo que fazemos hoje

com computadores, apenas muito devagar. (Risos)

Para dar uma idéia do quão vagaroso,

tinha 1k de memória.

Usava cartões perfurados que eram alimentados

e rodava 10.000 vezes mais lento que o primeiro ZX81.

Tinha realmente um conjunto de RAM.

Vocês poderiam adicionar um monte de memória extra se quisesse.

(Risos) Daí, onde isso nos leva hoje?

Há planos.

Perto de Swindon, os arquivos do Museu da Ciencia,

há centenas de planos e milhares de páginas

de notas escritas por Charles Babbage sobre esta máquina analítica.

Uma dessas é o conjunto de planos que chamamos de Plano 28,

e também é o nome de uma caridade que iniciei

com Doron Swade, que era curador de computação

do Museu da Ciencia, e também a pessoa que dirigiu

o projeto de construção de uma máquina de diferença,

e nosso plano é construí-la.

Aqui em South Kensington, nós construiremos a máquina analítica.

Este projeto tem um número de etapas.

Uma era digitalizar os arquivos de Babbage.

Foi feito. A segunda é agora estudar

todos estes planos para definir o que construir.

A terceira etapa é uma simulação computacional dessa máquina,

e a última etapa é construí-la fisicamente no Museu da Ciencia.

Quando construída, nós finalmente seremos capazes de entender como um computador funciona,

pois em vez de se ter um pequeno chip na sua frente,

você vera esta coisa estranha e dizer: Ah!

eu vejo a memória trabalhando, eu vejo a CPU trabalhando,

eu escuto ele trabalhando, provavelmente eu sinto o cheiro dele trabalhando. (Risos)

Mas neste meio tempo iremos fazer uma simulação.

Babbage escreveu, diz ele,

assim que a máquina analítica existir,

irá com certeza guiar o curso futuro da ciencia.

Claro, ele nunca a construiu, pois ele sempre estava se distraindo

com novos planos, mas quando ficou pronto, claro,

na década de 1940, tudo mudou.

Agora, vou dar um gostinho do que ele será

ao se mover com um vídeo que mostra

apenas uma parte do mecanismo da CPU trabalhando.

Então são apenas três conjuntos de engrenagens,

e vai somar. Este é o mecanismo de adição

em movimento, daí imagine este mecanismo gigantesco.

Então, deem-me cinco anos.

Antes da década de 2030 chegar, nós teremos isto.

Muito obrigado. (Aplausos)