HAND WAWE 3 Jacquard e lo sketch

Il primo computer

Charles Babbage fu affascinato dai telai Jacquard che vide come la più grande innovazione del suo tempo. In questi telai le istruzioni venivano introdotte tramite schede perforate! Questa novità aveva permesso l’automazione del telaio! L’automazione di una macchina tramite programma, la prima volta che succedeva nella storia, affascinò Charles!!!

Charles abbandonò il progetto della macchina delle differenze e passò subito ad un altro progetto. Questo progetto riguardava la realizzazione di una Analitycal Engine. Una macchina in grado di risolvere qualsiasi funzione e tabularla. Aveva pensato ad un proto computer. Si era ispirato ai telai Jacquard, dai quali aveva preso lo spunto delle schede perforate per l’introduzione dei dati! Da qui, inizia l’avventura. Una nuova stella cometa appare in cielo! Ada contessa di Lovelace!!!

Charles Babbage, è un professore di gran talento, ingegnoso, ma legato alla meccanica. Il suo scopo è sempre stato quello di avere tavole numeriche “ESATTE” prive di errori e questo lo si poteva fare solo con delle macchine!Ada farà molto, molto di più. Inventerà il software e capirà che con il computer si può lavorare con i simboli e operare con l’algebra di Boole……. Ma questa è un’altra storia!

Babbage illustra il suo progetto della “ANALYTICAL ENGINE”.

ADA ne è letteralmente  affascinata!

Per la nuova macchina si ispirò al telaio Jacquard che si avvaleva dell’introduzione del sw con la punch-card; Babbage l’ha inventata l’anno in cui ha incontrato Ada. Ci sono migliaia di pagine di quaderni di Babbage e piani per questo. La macchina era in uno stato di costante revisione, in quanto Babbage la modificava continuamente, migliorando, aggiungendo e togliendo parti del meccanismo. Con l’hardware, il software, il processore di memoria e una serie complessa di loop di feedback autoattivanti siamo vicini ad un vero computer moderno, eccetto per essere stato composto da ingranaggi e leve e alimentato da un motore a vapore. Queste erano le intenzioni di Ada & Charles!

La storia prosegue e dopo aver abbozzato il progetto, Babbage partecipa ad un congresso scientifico a Torino dove illustra il progetto ad un consesso di scienziati e alla fine affida all’ing. Menabrea (futuro primo ministro del governo italiano) l’incarico di fare una esposizione scritta delle sue idee sulla “The Analytical Engine”. Nacque così lo SKETCH dell’ing. Menabrea che testimonia, dal punto di vista teorico, la “The Analytical Engine” con la descrizione delle potenzialità della macchina. Sono inclusi alcuni semplici programmi esemplificativi.

Charles Babbage disilluso sulla possibilità di finanziamento da parte del governo per la sua “Analytical Engine” andò all’estero alla ricerca di fondi e appoggi. Nel 1840, presso l’Accademia delle Scienze di Torino, si svolse il secondo congresso degli Scienziati Italiani promosso dal re Carlo Alberto di Savoia. Al congresso partecipò anche Charles Babbage, invitato dall’astronomo Giovanni Plana per presentare il suo progetto di macchina analitica, per la prima volta, a un pubblico di scienziati.

La presentazione appassionò così tanto i partecipanti al congresso che proseguirono lo studio della macchina in vari seminari ristretti. Particolarmente interessati a questi seminari, nei quali per la prima volta si discusse di concatenamento delle operazioni cioè di un programma, furono il fisico Ottaviano Mossotti e l’ingegner Luigi Menabrea.

In quell’occasione Babbage suggerì a Plana di formalizzare il lavoro di questi seminari in uno scritto. Plana affidò questo compito a un giovane ingegnere: Luigi Menabrea (Nel 1848 è eletto deputato, entra nel governo. Rimarrà in carica per 36 anni! Fu anche primo ministro).

Il giovane ingegnere compilò lo schizzo “Schizzo” della “Analytical Engine” e dei lavori tenuti nel seminario, in francese, e lo pubblicò presso la “Bibliothèque Universelle de Genève” nel 1842.

Lo Sketch risultò essere lo scritto più esaustivo dell’”engine” prodotto in quell’epoca. Non sono rappresentati i disegni, perché incompleti e di difficile trasposizione, ma sono descritte le prime procedure di programmi possibili.

Della traduzione in lingua inglese dello sketch, Babbage incaricò Ada Lovelace sua collaboratrice e giovane matematica. Ada, l’incantatrice dei numeri, come amava definirla Charles, tradusse lo Sketch e lo arricchì con 7 note che alla fine furono più ponderose del saggio stesso. Nell’ultima nota, la nota G è pubblicata, con un secolo d’anticipo e per la prima volta nella storia dell’informatica un programma per elaboratore.

Babbage era a conoscenza della perfetta padronanaza della lingua francese da parte di Ada Lovelace e la prega di tradurre lo Sketch. Fu così che nel 1843 Ada scrisse il primo documento sull’informatica, incluso il suo primo programma per computer completo!! Ma fece di più!!!

Lovelace ha aggiunto sette note (A, B, C, D, E, F, G) alla sua traduzione di Sketch of Analytical Engine di Menabrea, che sono più di due volte e mezzo lunghe rispetto al documento originale. Insieme costituiscono 65 pagine dell’edizione di settembre 1843 di Taylor’s Scientific Memoirs, una rivista dedicata alla pubblicazione di traduzioni inglesi di opere dall’Europa continentale. Il documento di Menabrea è una trascrizione corretta del progetto di Babbage e delinea la struttura di base del primo proto computer! E’ nelle note di Lovelace che si possono trovare le proto-versioni più interessanti di molte idee informatiche moderne: loop, dichiarazioni if-then, la separazione di hardware e software e, più radicalmente, il concetto di calcolo general-purpose (universalità del calcolo): cioè, il potenziale per la teoria di andare oltre la risoluzione delle equazioni numeriche e loro manipolazione e, molto molto importante, il tipo di informazioni che potevano essere elaborate dalla macchina.

Le note, come anche esposto da Menabrea, contengono diversi “programmi” matematici. Lo stesso Babbage aveva naturalmente abbozzato semplici programmi esemplificativi per la sua macchina; alcuni piccoli programmi esistono perché uno degli assistenti di Babbage (che si distingue per la sua scrittura molto ordinata) li aveva trascritti nelle pagine dei progetti di Babbage.

È stata Lovelace, tuttavia, che sembra aver elaborato il programma più evoluto e completo del Journal, e fu la prima a pubblicare un programma per la macchina; per questo motivo, a volte è conosciuta come “il primo programmatore di computer”. Dico “sembra”, in quanto vi è una considerevole controversia su quanto delle note siano di Lovelace e quanto siano di Babbage. La loro corrispondenza non chiarisce questo, essendo molto scherzosa, piena di batture e allusioni, ma non specifica i vari contributi.

Tutto ciò che riguarda l’hardware è certamente di Babbage: mentre quello che Babbage chiamava la “visione filosofica” del motore, così come le forme finali dei programmi, sarebbe frutto di Lovelace.

In un certo senso abbiamo una visione rigida e testarda di Babbage e una voluttuosa di Lovelace che incarnano la divisione tra hardware e software. L’attenzione di Babbage era concentrata su quello che chiameremmo oggi l’hardware: la rete a orologeria di leve ininterrottamente intrecciate, schede a ingranaggi, pioli, rack, ecc. che costituiscono il motore.

Lovelace, d’altra parte, tendeva a ignorare l’hardware con un aristocratico hand wawe (lezioso gesto femminile con la mano) riferendosi, ad esempio, alla sua idea di adattare la macchina per la produzione sia di risultati simbolici, sia numerici ”in modo facile, con poche semplici disposizioni!” ; era tutta incentrata sul software; leggendo il suo Journal,  si deduce  che lei pensava che, letteralmente tonnellate di metallo avrebbero eseguito le operazioni dissolvendosi in un’astrazione di dati.

Non è chiaro perché Babbage stesso non abbia mai pubblicato nulla di diverso da vaghi riassunti sulla sua stessa macchina. Pubblicò volumi di divagazioni su ogni argomento sotto il sole, tranne quello del lavoro della sua vita; tutto ciò che sappiamo del Motore Analitico è tratto dai lavori di Lovelace e dalla decifrazione dei volumi di quaderni e diagrammi lasciati da Babbage. Si può affermare che aspettava che il suo immaginario motore analitico raggiungesse la perfezione completa prima di rischiare davanti al pubblico. Un’abitudine che è risultata fatale!

Questa importante opera, per prima, offre una descrizione della “Macchina Analitica” di Babbage e del suo progetto. Menabrea inizia affermando che questa macchina, rispetto a quella precedente delle differenze ( La macchina delle differenze di Babbage tabula le funzioni) richiede l’intervento del ragionamento e quindi appartiene più specificamente al dominio della comprensione.

Ada fu affascinata da questo scritto, peraltro non facile, aggiungendo sette note di grande rilevanza. Alle donne di quel periodo storico non era usuale scrivere testi scientifici, motivo per il quale Ada preferì aggiungere sette note che furono più lunghe del testo originale. Sono 65 pagine dell’edizione di settembre 1843 di Taylor’s Scientific’s Memoirs, una rivista dedicata alla pubblicazione di traduzioni inglesi di opere dall’Europa continentale, dove il francese era la lingua scientifica per eccellenza.

Il documento di Menabrea è evidentemente una trascrizione abbastanza esaustiva delle idee di Babbage e traccia la struttura di base del motore. È nelle note di Lovelace però, che si possono trovare i più interessanti proto-concetti d’idee informatiche moderne, come la struttura condizionale if-then-else, il concetto di statements (istruzioni in codice), la separazione di hardware e software e, in modo più radicale, il concetto di calcolo general-purpose (per scopo generale): cioè, il potenziale per il motore di andare oltre la risoluzione delle equazioni numeriche e di manipolare qualsiasi tipo d’informazione che fosse riconducibile a un numero.

Le note, come il documento originale di Menabrea, contengono anche diversi “programmi” matematici, molto semplici. Lo stesso Babbage aveva anche lui abbozzato semplici programmi per la sua macchina; alcuni piccoli programmi esistono fatti da uno degli assistenti di Babbage (che si distingue per la sua calligrafia molto ordinata, a differenza dei nostri due protagonisti).

Era Ada, tuttavia, che sembra aver elaborato e pubblicato il primo programma completo della macchina analitica. Per “il primo programma per computer” Ada scelse un argomento difficile. La produzione dei numeri di Bernouilli, scegliendo un metodo piuttosto complicato. Il documento è allegato alla fine di questo scritto.

Ada, anche per questo, è chiamata “l’incantatrice dei numeri” per la complessità dei suoi calcoli (Si fece aiutare nella comprensione dei calcoli da Augustus De Morgan (Madurai, 27 giugno 1806–Londra, 18 marzo 1871) grande matematico e logico britannico; a lui si devono i teoremi di De Morgan che sono alla base dei sistemi logici elettronici ed informatici. Per primo introdusse il termine induzione matematica e ne rese rigoroso il concetto. Infine formalizzò per primo l’algebra relazionale).  Ci sono diversi per calcolare i numeri di Bernouilli ma Ada non scelse il più semplice, ma quello più complicato affermando che: “L’oggetto non è la semplicità o la facilità di calcolo, ma l’illustrazione dei poteri del motore”.

A questo punto si può pensare che tutto ciò che riguarda l’hardware è certamente di competenza di Babbage; mentre quello che Babbage chiamava la “visione filosofica” del motore, così come le forme lineari dei programmi e la creazione di algoritmi sarebbero il frutto del pensiero di Ada.

n un certo senso, Babbage e Lovelace incarnano la divisione tra hardware e software. L’attenzione di Babbage era concentrata su ciò che avrebbe potuto fare l’hardware Lovelace, d’altra parte, tendeva a ignorare l’hardware con un aristocratico gesto della mano (handwawe) essendo più attratta dalle potenzialità della macchina come, ad esempio, alla sua idea di adattare la macchina per produrre risultati simbolici e numerici “in modo facile, attraverso alcune semplici disposizioni”! 

Non è chiaro perché Babbage stesso non abbia mai pubblicato altro che vaghi riassunti sulla sua stessa macchina. Pubblicò volumi di divagazioni su ogni argomento sotto il sole tranne quello del lavoro della sua vita; tutto quello che si sa del motore analitico è tratto dalle note di Lovelace e decifrando i volumi di quaderni e diagrammi di Babbage. Si aspettava che il suo motore analitico immaginario raggiungesse la perfezione completa prima di metterlo alla prova davanti al pubblico. Fortunatamente abbiamo le note di Lovelace e la sua filosofia, che ha creato la visione di una macchina informatica generalista nel futuro.

Gli appunti di Ada su Analytical Engine hanno creato il primo programma per computer. Il motore analitico non fu mai costruito (per mancanza di tecnologia appropriata), ma dai disegni si evidenzia che doveva essere programmato per mezzo di schede perforate, simili a quelle usate nei telai di tessitura disegnati da Joseph Marie Jacquard. I mazzi di schede rappresentavano il programma e fornivano i valori iniziali per i calcoli. Un meccanismo complesso permetteva alla macchina (un prototipo) di ripetere un mazzo di schede, in modo da eseguire un ciclo (loop). L’hardware, nel progetto, doveva coinvolgere molti meccanismi nuovi e intricati e quindi è stato concepito su vasta scala. L’unità di elaborazione centrale, che Babbage chiamava il Mulino (Mill), avrebbe dovuto essere alta quindici piedi (4,5 m); la memoria, o Store, che conteneva un centinaio di numeri di 50 cifre avrebbe dovuta essere lunga venti piedi (6 m). Altri elementi includevano una stampante, un mazzo di schede e un plotter grafico. Babbage stimava che sarebbero occorsi tre minuti per moltiplicare due numeri di 20 cifre. Una macchina di quelle dimensioni per funzionare avrebbe richiesto la potenza di una macchina a vapore. Una rappresentazione fumettistica della disegnatrice Sidney Padua cerca di dare testimonianza di queste dimensioni.