A maior máquina que nunca existiu

A Ciência da Computação começou nos anos 30... nos anos de 1830. John Graham-Cumming conta a história do 'motor analítico' mecânico à base de vapor de Charles Babbage e de como Ada Lovelace, matemática e filha de Lord Byron, viu para além das suas simples capacidades computacionais e imaginou o futuro dos computadores. (Gravado no TEDxImperialCollege)

A máquina sobre a qual vou falar

é o que chamo a 'maior máquina
que nunca foi'.

Foi uma máquina que nunca foi construída,

e, no entanto, será construída.

Foi uma máquina que foi desenhada

muito antes de alguém pensar em computadores.

Se souberem alguma coisa sobre
a história dos computadores,

saberão que nos anos 30 e 40,

foram criados computadores simples

que iniciaram a revolução de computadores
que temos hoje.

E vocês teriam razão,

só que estariam no século errado.

O primeiro computador foi realmente desenhado

nos anos de 1830 e 1840, e não em 1930 e 1940.

Foi desenhado, e partes dele foram prototipadas,

e as partes que foram construídas
estão aqui

em South Kensington.

Aquela máquina foi construída por este sujeito,
Charles Babbage.

Eu tenho uma grande afinidade
com o Charles Babbage

porque tem o cabelo sempre assim despenteado

em todas as fotografias.
(Risos)

Era um homem muito rico e,
de certa forma,

parte da nobreza britânica,

e aos sábados à noite em Marylebone,

fossem vocês dos intelectuais daquele tempo,

teriam sido convidados para a casa dele

para um sarau.
Ele convidava todos:

reis, o Duque de Wellington,
muita, muita gente famosa --

e ter-vos-ia mostrado uma das suas
máquinas mecânicas.

Tenho saudades daquele tempo
em que podíamos

ir a um sarau e ver uma demonstração

de um computador mecânico.
(Risos)

Mas o Babbage, o próprio Babbage,

nasceu no fim do séc. XVIII,

e era um matemático famoso.

Teve a mesma posição que Newton
em Cambridge,

e que foi recentemente do Stephen Hawking.

Não é tão conhecido como estes porque

teve esta ideia de fazer dispositivos
mecânicos de computação

e acabou por nunca fazer nenhum.

A razão para não os ter feito é
porque era um 'nerd'.

Cada vez que tinha uma
boa ideia, pensava:

"É brilhante, vou começar a construí-lo.

Vou gastar uma fortuna nele.
Tenho uma ideia melhor.

Vou trabalhar neste. (Risos)
E vou fazer este aqui."

Ele fez isto até que Sir Robert Peel,
Primeiro Ministro na altura,

basicamente o expulsou do nº 10
da Downing Street.

E, nessa altura, uma expulsão
era como dizer:

"Um bom dia para si, Senhor."
(Risos)

O que ele desenhou foi
esta monstruosidade aqui,

o motor analítico.
Para terem uma ideia,

esta é uma visão de cima.

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

e isto tem o tamanho de um comboio a vapor.

Portanto, durante esta apresentação,
quero que imaginem

esta máquina gigante.
Ouvimos os sons magníficos

de como esta máquina teria soado.

Vou apresentar-vos a arquitectura da máquina

- é por isso que é arquitectura de computador -

e falar-vos desta máquina,
que é um computador.

Portanto, vamos falar da memória.

A memória é semelhante à memória dos
computadores de hoje,

excepto que era toda feita de metal,

pilhas de engrenagens; 30 engrenagens de altura.

Imaginem 30 engrenagens de altura,

centenas de cada vez,

com números inscritos nelas.

É uma máquina decimal.
Tudo é feito no sistema decimal.

Ele pensou em usar o sistema binário.
O problema

com o sistema binário é que a máquina teria
sido tão alta,

que teria sido ridículo.
Como está, já é enorme.

Portanto, tem memória.

A memória é este pedaço aqui.

Vêem-na assim.

Esta monstruosidade aqui é o CPU (processador central) - o chip se preferirem.

Claro, é enorme.

É completamente mecânica.
A máquina é toda mecânica.

Isto é uma fotografia de um protótipo
para parte do CPU

que está no Museu da Ciência.

O CPU executava as quatro funções
fundamentais da aritmética --

adição, multiplicação, subtracção, divisão --

o que já é um feito, em metal,

mas também conseguia fazer algo que
um computador faz

e uma calculadora não faz:

esta máquina podia olhar para a sua própria memória e tomar uma decisão.

Conseguia fazer o 'SE - ENTÃO' para
programadores básicos,

e isso fundamentalmente fazia
dele um computador.

Conseguia computar. Não fazia só cálculos.
Podia fazer mais.

Se pararmos por um minuto
e olharmos para isto,

e pensarmos nos chips de hoje,

não conseguimos olhar para dentro de um chip de silicone. É muito pequeno.

Mas se conseguissem, veriam algo

muito semelhante a isto.

Há uma complexidade incrível no CPU,

e uma regularidade incrível na memória.

Se já viram uma fotografia de
um microscópio electrónico,

viram isto. Parece tudo igual,

mas depois há esta parte aqui que
é muito complicada.

Todo este mecanismo de rodas dentadas está a fazer
o que um computador faz,

mas claro que é preciso programar isto,
e claro,

Babbage usou a tecnologia da altura

e a tecnologia que voltaria a aparecer
nos anos 50, 60 e 70,

que é a dos cartões perfurados.
Isto aqui

é um de três leitores de cartões perfurados,

e isto é um programa do Museu de Ciência,

perto daqui, criado por Charles Babbage,

que está lá parado
-- podem ir vê-lo --

à espera que a máquina seja construída.

E não existe apenas um, existem muitos.

Ele preparou programas antecipando
que isto aconteceria.

A razão pela qual usaram cartões perfurados
foi que Jacquard,

na França, tinha criado a tela de Jacquard,

que tecia uns padrões incríveis controlados
por estes cartões perfurados.

Portanto ele estava apenas a reutilizar a
tecnologia daquele tempo.

E como tudo o que fazia, ele usava a tecnologia

do seu tempo. Dos anos 1830, 1840, 1850,
usava as engrenagens, o vapor,

dispositivos mecânicos. Ironicamente,
nascido no mesmo ano

de Charles Babbage, surgiu Michael Faraday,

que viria a revolucionar tudo

com o dínamo, transformadores, coisas deste género.

Babbage, claro, queria usar tecnologia comprovada,

como no caso do vapor.

Ora, ele precisava de acessórios.

Obviamente, agora havia um computador.

Existiam cartões perfurados,
um processador e memória.

Eram precisos acessórios para se juntarem.

Não iam ficar apenas com aquilo.

Portanto, primeiro, havia som. Tinham um sino,

portanto se algo corresse mal -- (Risos) --

ou a máquina precisasse da atenção de alguém,

havia um sino para tocar.
(Risos)

E existe uma instrução num cartão perfurado

que diz "Toca o sino".
Portanto, conseguem imaginar este "Ting!"

Imaginem por um momento todos aqueles barulhos,

isto, "Click, clack click click click,"

a máquina a vapor , "Ding". Certo?
(Risos)

Também era precisa uma impressora.
Todos precisam de uma impressora.

Este é uma imagem de um mecanismo de impressão

para outra máquina dele, chamada
'Motor de Diferença, nº2',

que ele nunca construiu, mas que foi
construída

pelo Museu de Ciência, nos anos 80 e 90.

A impressora é totalmente mecânica.

Imprime apenas números, porque ele tinha uma
obsessão por números,

mas imprime em papel e até faz
quebras de linha.

Portanto, se chegarmos ao fim da linha,
dá a volta assim.

Também são precisos gráficos, certo?

Quer dizer, se forem fazer algo com gráficos.

Então, ele pensou: "Vou precisar de uma plotadora.
Tenho um pedaço de papel, uma caneta,

portanto vou imprimir."

Portanto, também desenhou uma plotadora,

e, penso eu, naquele momento, tinha

uma máquina bastante boa.

Surge depois uma mulher, Ada Lovelace.

Agora, imaginem estes saraus,
onde se juntam os grandes e os bons.

Esta senhora é filha do maluco, malvado,

e perigoso Lord Byron.

A mãe, preocupada com a ideia de que
a filha pudesse ter herdado

alguma da loucura e da maldade de Lord Byron,

pensou: "Sei a solução - a matemática é a solução.

Vamos ensinar-lhe matemática.
Isso vai acalmá-la."

(Risos)
Porque, claro,

nunca houve um matemático
que tivesse ficado maluco,

portanto, há-de correr bem.
(Risos)

Tudo ficará bem.
Portanto, recebeu formação em matemática,

e vai a um dos saraus com a mãe,

e o Charles Babbage surge com
a sua máquina.

Está lá também o Duque de Wellington.

Ele tira a máquina, faz uma demonstração,

e ela compreende. Ela foi a única pessoa,
enquanto ele foi vivo,

que disse: "Eu compreendo o que isto faz,

eu compreendo o futuro desta máquina."

E devemos-lhe muito, porque sabemos

muito sobre a máquina que o Babbage queria construir

por causa dela.

Agora, alguns chamam-lhe a primeira programadora.

Isto aqui vem de um papel que ela traduziu.

Isto é um programa escrito de uma forma particular.

Historicamente, não é totalmente exacto
que ela tenha sido a primeira programadora,

e, de facto, ela fez algo mais espantoso.

Em vez de ser só programadora,

ela viu algo que o Babbage não viu.

Babbage era completamente obcecado pela matemática.

Ele estava a construir uma máquina
para fazer matemática,

e a Lovelace disse: "Podes fazer mais do
que matemática

nesta máquina."
E tal como vocês,

todos aqui têm um computador no momento,

porque têm um telemóvel.

Se pegarem no telemóvel, tudo nesse telemóvel,

ou computador ou qualquer outro
dispositivo computacional

é matemática. No fundo, são tudo números.

Quer seja vídeo, texto, música ou voz, são tudo números.

São, tudo, na essência, funções matemáticas a ocorrerem.

A Lovelace disse: "Só porque estás a fazer

funções matemáticas e símbolos,

não quer dizer que isso não possa representar

outras coisas no mundo real, como a música."

Isto foi um grande salto,
porque o Babbage dizia,

"Podíamos calcular estas funções magnificas
e imprimir

tabelas com números e desenhar gráficos,"
(Risos)

e a Lovelace dizia:

"Isto até podia compor música se

lhe indicasse uma representação
numérica da música".

É a isto que eu chamo o 'Salto de Lovelace'.

Quando dizem que ela é uma programadora,
ela até programou,

mas o que fez foi dizer que o futuro seria

muito, muito mais do que isto.

Ora, cem anos depois, vem um tipo --

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

Ora, claro, a máquina de Babbage era completamente mecânica.

A máquina de Turing era inteiramente teórica.

Ambos estes senhores vinham de uma
perspectiva matemática,

mas Turing disse-nos algo muito importante.

Ele criou as fundações matemáticas

para a ciência da computação e disse:

"Não interessa como se faz um computador."

Não interessa se o computador é mecânico

como o do Babbage; electrónico como
os de hoje;

ou, talvez, no futuro, feitos de células, ou, novamente,

mecânicos, quando entrarmos na nanotecnologia.

Poderemos voltar à máquina de Babbage

e torná-la minúscula. Todas estas coisas são computadores.

Há, de certa forma, uma essência de computação.

Esta é a denominada Tese de Church-Turing.

E assim, de repente, estabelece-se
uma ligação que diz

que o que Babbage criou era
realmente um computador.

De facto, era capaz de fazer tudo
o que fazemos hoje

com computadores, só que mais devagar.
(Risos)

Para terem uma ideia da lentidão,

tinha cerca de 1k de memória.

Usava cartões perfurados, que tinham que ser inseridos,

e funcionava 10.000 vezes mais devagar do que
o primeiro ZX81.

Tinha memória RAM.

Podíamos adicionar muita memória se quiséssemos.

(Risos)
Portanto, até onde é que isso nos traz hoje?

Existem planos.

Em Swindon, nos arquivos do Museu da Ciência,

existem centenas de planos
e milhares de páginas

com notas escritas pelo Babbage acerca deste
engenho analítico.

Uma delas é um conjunto de planos
a que chamamos Plano 28,

e que é também o nome de uma fundação
de caridade que iniciei

com Doron Swade, que era o curador de computação

do Museu da Ciência, e também a pessoa
que conduziu

o projecto para construir uma máquina diferencial.

Os nossos planos são para a construir.

Aqui em South Kensington, construiremos
o engenho analítico.

O projecto consiste em várias partes.

Uma era digitalizar o arquivo do Babbage.

Isso já foi feito. A segunda é o estudo

de todos esses planos para determinar o que construir.

A terceira é uma simulação computacional dessa máquina,

e a última parte é construí-la fisicamente
no Museu da Ciência.

Quando estiver construída, finalmente perceberão
como funciona um computador,

porque em vez de terem à vossa frente
um pequeno chip,

podem olhar para algo monstruoso e dizer:

"Ah, vejo a memória a operar, vejo o processador
a operar,

ouço-o a operar. Até o cheiro a operar."
(Risos)

Mas no meio vamos fazer uma simulação.

O próprio Babbage escreveu, disse ele,

que assim que o engenho analítico existisse,

iria orientar o futuro da ciência.

Claro que nunca chegou a construir a
máquina porque estava sempre à volta

de novos planos. Mas quando foi construída,

nos anos de 1940, tudo mudou.

Ora, vou apenas dar-vos uma pequena amostra
do seu aspecto em movimento

com um vídeo que mostra

apenas uma parte do mecanismo do CPU a funcionar.

Isto são apenas três conjuntos de engrenagens.

Ele vai somar. Isto é o mecanismo de somar

a funcionar. Imaginem esta máquina gigante.

Portanto, dêem-me cinco anos.

Antes de 2030, teremos isto pronto.

Muito obrigado.
(Aplausos)