Charles Babbage – Padre de la Computación

Aunque pudiéramos considerar a la computadora el invento más característico de nuestro tiempo, sus antecedentes se remontan a más de 150 años cuando un matemático inglés diseñó y construyó una máquina que por su estructura y las funciones que debía desarrollar constituye, sin dudas, el primer prototipo de computadora jamás construido.

Charles Babbage, nacido el 26 de diciembre de 1791 en Devonshire, Inglaterra, fue uno de los dos niños sobrevivientes de Benjamín Babbage, banquero, y Beatriz Plumleigh Teapen. Siendo un niño débil y enfermizo, el pequeño Charles padeció de una severa fiebre, que hizo que sus padres temieran por su vida y, buscando su recuperación, decidieron enviarlo a Teignmouth por un tiempo, lo que ha ocasionado confusiones sobre su lugar de nacimiento en algunos de sus biógrafos.

En octubre de 1810 Babbage ingresó al Trinity College en Cambridge donde estudió matemáticas y química. Obtuvo su licenciatura en matemáticas en 1814, graduándose como el primero en su clase, y posteriormente ingresó a la maestría en matemáticas a Cambridge, de donde se graduó en 1817. En 1816 fue elegido miembro de la Royal Society donde jugó un papel preponderante en la fundación de la Sociedad Astronómica Real en 1820, y ya en 1828 ingresó en su universidad como profesor de Matemáticas.

Se dice que durante sus años universitarios, Babbage se mostró un tanto decepcionado al descubrir que las matemáticas de Newton, que había muerto 200 años antes, seguían vigentes en Cambridge, sin mayor evolución, e ignorando todos los avances que se habían dado en diversas partes del mundo. Babbage se convenció de que sus conocimientos de matemáticas eran superiores a los de sus maestros, y decidió fundar la Sociedad Analítica, junto con H.F.W. Herschel y George Peacock, con el propósito de renovar la enseñanza de las matemáticas en Inglaterra. Fue precisamente durante una de las reuniones de la Sociedad Analítica en la que se cuenta que Babbage estaba distraído contemplando una tabla de logaritmos que se encontraba frente a él y alguien se le acercó a preguntarle: "Bien, Babbage, ¿en qué sueñas?", a lo que él respondió, mientras señalaba la tabla: "Creo que todas estas tablas podrían ser calculadas por una máquina". Babbage había constatado que muchos de los cálculos consistían en operaciones que había que repetir de manera regular, y desde este punto de vista especuló que debería ser posible diseñar una máquina calculadora que pudiera hacer estas operaciones de forma automática.

La carrera de Babbage como inventor y como autor fue muy prolífica. Dentro de sus inventos más destacados se encuentra el dinamómetro, las tarifas postales uniformes, los atrapa-vacas motorizados, las luces ocultas de los faros, el oftalmoscopio heliográfico y el velocímetro. Además, calculó las primeras tablas de mortalidad confiables, utilizadas todavía por las compañías de seguros. Asimismo, se le considera uno de los pioneros de la investigación de operaciones. Publicó alrededor de 80 libros y artículos en áreas que van desde las matemáticas hasta la teología, astronomía y política.

La Máquina Diferencial

Babbage tenía un gran interés por las máquinas calculadoras, y estudió la posibilidad de construir una máquina capaz de calcular con exactitud. En 1822 construyó la primera de sus máquinas, que podía sumar números hasta de seis cifras. Animado por el éxito continuó sus estudios y, en 1823, diseñó una máquina más elaborada a la que llamó "Máquina Diferencial", que debía estar provista de una impresora. Pero para fabricar el primer modelo necesitaba dinero (1,500 libras esterlinas) que le fue proporcionado por el gobierno, comprometiéndose Babbage a entregar la máquina en dos años. Sin embargo, la construcción avanzaba muy lentamente y, al cumplirse el plazo en 1827, la máquina aún no estaba terminada.

La Máquina Diferencial era capaz de calcular los logaritmos de 1 a 108.000 con notable precisión e imprimirlos, y formuló los fundamentos teóricos de cualquier autómata de cálculo. Por entonces Babbage ya conocía los sistemas decimales de conteo, y estaba familiarizado con la descomposición de complejas operaciones matemáticas en secuencias sencillas. La presentó en la Real Sociedad Astronómica de Londres, recibiendo por ella la Medalla de Oro de dicha sociedad. Fue entonces cuando obtuvo una subvención para diseñar y construir una máquina en diferencias más grande. Babbage esperaba terminarla en 3 años pero la construcción se alargó
en el tiempo. En 1834 se paró su construcción.

La Máquina Analítica

Su trabajo con la máquina diferencial lo llevó a nuevas ideas, y así en 1834 ya tenía realizados los primeros bocetos de la Máquina Analítica, que nunca llegó a construirse pero su diseño sentó las bases de la computadora actual. Pretendía que fuese capaz de realizar cualquier secuencia de instrucciones aritméticas. Para esta realización contó con fondos del gobierno inglés y con la colaboración de la que está considerada como la primera programadora de la historia, Ada Lovelace, hija del poeta Lord Byron. El objetivo de la Máquina Analítica era ser una calculadora de propósito general, controlada por una secuencia de instrucciones, con una unidad de proceso, una memoria central, unidades de entrada y salida de datos (¿les suena conocido?), y la posibilidad de controlar paso a paso las instrucciones, es decir, lo que hoy conocemos como programa.

Esta máquina poseía la mayoría de las características de la computadora moderna. Babbage deseaba que fuera capaz de ejecutar cualquier operación matemática basándose en la alimentación de información por medio de tarjetas perforadas. La máquina de Babbage debería ser capaz de responder con rapidez y exactitud, y proporcionar la solución de los más complejos problemas matemáticos y algebraicos. Además de ese banco de información, la máquina poseía muchas de las características de una moderna computadora: estaba provista de memoria y podía comparar resultados, imprimía las respuestas, procesaba los datos y ¡modificaba su propio programa!

En esencia era una computadora de propósitos generales. La máquina analítica de Babbage podía sumar, restar, multiplicar y dividir en secuencia automática a una velocidad de 60 sumas por minuto, y su diseño requería miles de engranes y mecanismos. Los escépticos le pusieron el sobrenombre de "la locura de Babbage".

Los trazos detallados de Babbage describían las características incorporadas ahora en la moderna computadora electrónica. Si Babbage hubiera vivido en la era de la tecnología electrónica y las partes de precisión, hubiera adelantado el nacimiento de la computadora electrónica en casi un siglo. Irónicamente, su obra se olvidó a tal grado, que algunos pioneros en el desarrollo de la computadora electrónica ignoraron por completo sus conceptos sobre memoria, impresoras, tarjetas perforadas y control de programa secuencial.

Ada Lovelace ayudó a Babbage económicamente y escribió artículos y programas para la referida máquina, algunos de ellos sobre juegos. Sin embargo, este proyecto tampoco pudo realizarse por razones económicas y tecnológicas. Se sabe que Babbage nunca recibió remuneración alguna por sus trabajos, por lo que el Parlamento Inglés decidió ofrecerle un título de nobleza a cambio (le ofrecieron el título de Barón). Babbage rehusó aceptarlo, pidiendo mejor una pensión vitalicia que tampoco llegó a recibir. Sin embargo, ha recibido algo más valioso que cualquier título de nobleza: ser considerado el padre de la computación moderna.

A pesar de que Babbage no pudo construir la máquina analítica, su proyecto supuso sentar las bases de la computación y todos los conceptos por él expuestos en su diseño se demostraron que eran correctos años más tarde. Howard Aiken, director del Proyecto Mark I de la Universidad de Harvard, afirmó: "Si Babbage hubiera vivido 75 años más tarde, yo estaría desempleado".

Babbage, por supuesto, no pudo terminar su invento y, a su muerte, había invertido en él más de 20,000 libras esterlinas. Su genio matemático, demasiado avanzado para su época, intentó algo que sólo más de un siglo después habría de hacerse realidad. En 1830 apareció su libro Reflexiones sobre la Decadencia de la Ciencia en Inglaterra, al que siguieron, en 1832, Una Economía de las Máquinas y las Manufacturas y en 1837, "El noveno Tratado de Bridgewater".

Charles Babbage murió el 24 de octubre de 1871. La Sociedad Real a la que tan fuertemente cuestionara Babbage en vida, no se molestó en imprimirle un obituario, y el Times de Londres lo ridiculizó despiadadamente. Sin duda, fue un triste final para un brillante inventor, matemático, filósofo y sobre todo pensador, poseedor de una aguda mente y una profunda inteligencia.

 

AL JWARIZMI

Uno de los conceptos fundamentales de la Ciencia de la Computación es, sin duda alguna, el de algoritmo, el cual podemos definir como “una secuencia ordenada de operaciones o pasos que permite hallar la solución a un problema”. Esta definición no se refiere, por supuesto, exclusivamente a problemas a ser resueltos por una computadora ya que la podemos aplicar a múltiples actividades, científicas o no. El origen etimológico de la palabra tiene que ver con un gran matemático de la Edad Media conocido como Al-Jwarizmi. Aunque los algoritmos datan de tiempos babilónicos y los griegos diseñaron algoritmos aún famosos (por ejemplo, el de Euclides para calcular el máximo común divisor de dos números), fue Al-Jwarizmi el primero que diseñó algoritmos pensando en su eficiencia para el cálculo de raíces de ecuaciones.

Mohammad Ibn Musa abu Djafar Al-Jwarizmi nació alrededor del año 780 en Jwarizm (la actual Khiva, en Uzbekistán), en Asia central. Su fecha exacta de nacimiento y muerte no son conocidas con exactitud, pero se sabe que realizó sus trabajos bajo los califatos de al-Ma`mun y al-Mu'tasim en Bagdad, alrededor de los años 813-833, y probablemente murió en Bagdad alrededor del año 840. Su nombre significa Mohamed, hijo de Moisés, padre de Jafar, el de Jwarizmi.

Al-Jwarizmi fue matemático, astrónomo y geógrafo; se le considera el fundador de varias ramas de las matemáticas y el que usó por primera vez determinados conceptos básicos en esta ciencia. Sus ideas influenciaron en varios matemáticos medievales.

A Al-Jwarizmi se le considera el inventor del Álgebra, palabra que deriva de su libro Kitab al-Jabr wa-al-Muqabilah ("El Libro de las Ecuaciones y las Integrales"), que fue traducido al latín en el siglo XII. Es una compilación de soluciones de ecuaciones, de geometría elemental y de métodos relacionados con cálculos comerciales y de herencias, además de sistematizar la resolución de ecuaciones cuadráticas. El trabajo está basado en la tradición matemática de Babilonia.

Su obra de Aritmética, traducida al latín como Algoritmi de numero Indorum introduce el sistema numérico indio (sólo conocido por los árabes unos 50 años antes) y los algoritmos para calcular con él. En ella sintetizó los conocimientos griegos e hindúes aportando él sus propios descubrimientos. Explicó el uso del cero, desarrolló el sistema decimal, introdujo el sistema numeral Indio (ahora conocido como números árabes), desarrolló operaciones matemáticas entre ellas las operaciones con fracciones, perfeccionó la representación geométrica de las cónicas y entre otras muchas cosas más desarrolló las tablas trigonométricas con la función seno. Fue a través de sus trabajos sobre el sistema decimal que se conoció en Europa la numeración ahora conocida como arábiga pero que como se ve es de origen hindú. También colaboró en hallar las medidas del volumen y del radio de la Tierra ordenado por Mamun al-Rashid. Las palabras guarismo (cifra, número) y algoritmo también provienen de su nombre.

El trabajo de Al-Jwarizmi permitió preservar y difundir el conocimiento de los griegos e indios. Rescató de los griegos la rigurosidad y de los indios la simplicidad (en vez de una larga demostración, usar un diagrama junto a la palabra mira). Sus libros son intuitivos y prácticos y su principal contribución fue simplificar las matemáticas a un nivel entendible por no expertos. En particular muestran las ventajas de usar el sistema decimal indio, un atrevimiento para su época, dado lo tradicional de la cultura árabe. La exposición clara de cómo calcular de una manera sistemática a través de algoritmos diseñados para ser usados con algún tipo de dispositivo mecánico similar a un ábaco, más que con lápiz y papel, muestra la intuición y el poder de abstracción de Al-Jwarizmi. Hasta se preocupaba de reducir el número de operaciones necesarias en cada cálculo. Por esta razón, aunque no haya sido él el inventor del primer algoritmo, merece que este concepto esté asociado a su nombre. Al-Jwarizmi fue sin duda el primer pensador algorítmico.