Da Pascal a Turing. Breve storia del personal computer
Con l’idea di calcolatore artificiale che aiuti l’uomo nelle sue incombenze quotidiane, come fu per Etienne Pascal per agevolare la sua attività di esattore delle tasse, si apre la strada al più complesso sistema degli elaboratori elettronici che faranno la loro comparsa soltanto a metà del novecento. Il moderno computer deve la sua nascita alla calcolatrice, che Pascal e Leibniz, inventarono rispettivamente nel 1649 e nel 1672, entrambi gli esemplari non erano perfettamente funzionanti, erano interamente meccanici, non andavano oltre le quattro operazioni aritmetiche (divisione, sottrazione, addizione, moltiplicazione), erano sicuramente da perfezionarsi. Secondo Pascal, non era degno dell’essere umano passare tante ore a fare dei calcoli ripetitivi, così pensò un’estensione della ragione umana nella pascalina, che potesse aiutarlo nei conti contabili. Il modello di Leibniz, successivo a quello di Pascal, presentò qualche miglioria, oltre ad essere più potente. Fare più operazioni ed essere così più “intelligente”. La stepped reckoner, inoltre, presentava un arcaico meccanismo di memoria, che permetteva l’operazione della moltiplicazione: il cilindro di Leibniz. Quest ultimo memorizzava il movimento delle rotelle interne alla macchina (che corrispondevano ad una determinata cifra immessa o estratta come risultato finale) di modo che questa cifra potesse essere utilizzata per le operazioni della divisione e della moltiplicazione. I moderni personal computer hanno la loro unità di memoria nel disco rigido (memoria fissa) o nella R.A.M (random access memory, detta anche memoria volatile). Il cilindro di pascal poteva essere azzerato, un po’ come un file può essere rimosso dal disco rigido.
Nel 1834 Il filosofo Charles Babbage pensò una macchina chiamata “macchina analitica”, era innovativa rispetto agli esemplari grezzi di Pascal o Leibniz, in quanto presentava maggiore complessità di struttura e di calcolo, quindi più intelligente. La macchina analitica, anche se non faceva nulla che non era realizzabile con una semplice calcolatrice, era programmabile (concetto che la avvicina al moderno di software o sistema operativo). Programmabile, ovvero capace di eseguire una serie di operazioni automaticamente in seguito alle istruzioni che le venivano impartire da un programma, senza che fosse necessaria la presenza di un operatore, così come la macchina di Pascal evitava, come per il calcolo con l’abaco, il riporto manuale, mediante il meccanismo del riporto automatico. Le macchine come estensione e potenziamento della ragione umana. L’idea della macchina analitica, compresa la sua componentistica interna venne a Babbage osservando la struttura degli stabilimenti industriali. Come uno stabilimento industriale trasforma materie prime in prodotti finiti tramite operazioni meccaniche, così la calcolatrice trasforma numeri in altri numeri mediante operazioni aritmetiche. Per le due parti principali della macchina Babbage utilizza proprio la terminologia dei reparti industriali: Mill (mulino, fabbrica = unità di calcolo) Store (magazzino = memoria). Così come in uno stabilimento industriale non è sufficiente avere materie prime, semilavorati o prodotti finali e macchinari per la trasformazione senza un metodo di produzione, in altre parole senza delle direttive verbali così nella macchina analitica sarà presente un programma (oggi diremmo software) per realizzare in un determinato modo quelle operazioni.
Il filosofo Charles Babbage anticipa la struttura e il funzionamento dei moderni computer, introducendo i programmi di calcolo e la memoria. I programmi, come abbiamo visto per le istruzioni impartite alla macchina analitica, sono fatti in modo tale che ad un input noi avremo un output determinato. Questo è possibile perché il software dà una stringa di operazioni fissa che poi la macchina esegue, sempre. Questo concetto, fondamentale per il funzionamento di qualsiasi automa, si chiama algoritmo. Il robot o computer non avendo volontà, pensieri, emozioni (non essendo intelligente come l’uomo anche se Turing in un articolo uscito su mind del 1950 “computer machinery and intelligence”, non esclude che le macchine in futuro possano realmente pensare) risponde ai comandi che gli vengono impartiti in maniera matematica, le sue diverse reazioni agli stimoli saranno universalizzate tramite l’utilizzo di stringhe di comportamento fisse.
Supponiamo di avere una macchina telescrivente con uno schermo, una tastiera, componenti interne, un programma di scrittura. Voglio scrivere la parola “ciao”, allora la macchina sarà programmata (mediante stringhe di operazioni, chiamate algoritmo) in modo tale che se schiaccio “c” sulla tastiera (e ciò vale anche per le altre lettere) avrò una sequenza di operazioni interne che sempre mi daranno la lettera “c” sulla tastiera. Ipotizziamo questa sequenza in forma logica.
- Input “c” sulla tastiera
- Il programma trasmette allo schermo la seguente stringa: se cliccata la lettera” c” allora trasmetti su schermo “c”
- output “c” sulla tastiera
Il secondo punto (2) è un algoritmo, che viene impartito alla macchina da un programma (software). E’ stato il logico Alan Turing a creare questa forma logica, aprendo la strada all’informatica. Questo meccanismo viene utilizzato nella macchina omonima (macchina di Turing, 1936), una macchina capace di leggere gli input su un nastro che scorre sotto il suo occhio (collegato ad un programma), e che darà determinate risposte in base alle direttive del programma. Questo meccanismo ha poi portato alla nascita dei personal computer.
Giovanni Sacchitelli
