La era de los ordenadores

En cuanto los humanos aprendieron a contar, empezaron a buscar maneras de facilitar el proceso. El ábaco, un aparato inventado en 450 a.C. y que todavía se utiliza en algunas partes del mundo, estaba hecho con guijarros (“calculi” en latín) montados sobre alambres. Los logaritmos, inventados hacia 1600 por el escocés John Napier (1550-1617), simplificaron la multiplicación y la división y sirvieron de base para la regla de cálculo. Aunque se construyeron muchos aparatos para calcular, la idea de utilizar máquinas para llevar a cabo operaciones lógicas es más reciente.

Los principios fueron descubiertos por el matemático inglés George Boole (1815-1864), que en 1854 publicó un libro en el que aplicaba el álgebra a la lógica. Utilizó símbolos algebraicos basados en las funciones «y», «o» y «no» para fundar la lógica simbólica.

En 1936 el matemático británico Alan Turing (1912-1954) demostró que, en teoría, una máquina no sólo podía calcular sino también manejar declaraciones lógicas y manipular símbolos. Mientras tanto, el ingeniero alemán Konrad Zuse (1910-1995) construyó una computadora utilizando interruptores eléctricos para combinar números binarios. Su tercer prototipo, el Z3, se programaba con trozos viejos de película. Funcionaba, pero era muy lento. En su siguiente computadora, Zuse quería utilizar válvulas electrónicas, que eran mil veces más rápidas, pero no consiguió financiación.

John Napier, George Boole y Alan Turing — John Napier (1550-1617) matemático e inventor escocés. George Boole (1815-1864) matemático y lógico británico. Alan Turing (1912-1954) matemático, lógico, informático teórico, criptógrafo, filósofo y biólogo teórico británico.

Ignorando los trabajos de Zuse, Estados Unidos y Gran Bretaña investigaron el asunto de los ordenadores durante la segunda guerra mundial. En el centro de desciframiento de códigos de Bletchley Park, al norte de Londres, un equipo construyó el primer ordenador de válvulas, que demostró que Turing tenía razón al pensar que las computadoras no tenían por qué limitarse a hacer cálculos.

Mientras tanto, el Laboratorio de Investigación Balística estadounidense había encargado una computadora que calculara la trayectoria de los proyectiles. El ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) tenía 18.000 válvulas, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 6.000 conmutadores. Era rápido, capaz de realizar 5.000 sumas por segundo, pero difícil de programar y sin memoria interna. Esta última barrera se superó en 1948 con el Mark 1, el ordenador con programa incorporado de la Universidad de Manchester.

La Manchester Mark 1 fue en un principio una máquina experimental a pequeña escala llamada “The baby”. Su diseño se pensó para demostrar el potencial que tendrían los programas almacenados en la computadora, por eso se considera la primera computadora que funcionaba con memoria RAM.

La primera generación de ordenadores funcionaba con válvulas; la segunda, que comenzó hacia 1955, con transistores; la tercera, iniciada hacia 1960, con circuitos integrados. En 1970 se diseñó el primer microprocesador u «ordenador de chips».

La máquina diferencial

El inventor británico Charles Babbage (1791-1871) fue el primero que intentó construir una calculadora de múltiples funciones. Empezó en 1821 con la máquina diferencial, un enorme aparato de 25.000 piezas, con la que pensaba elaborar e imprimir tablas matemáticas. Los números se inscribirían en los bordes de una serie de ruedas montadas en ejes verticales. Al girar los ejes, los engranajes y conexiones realizarían las sumas, con la ayuda de un dispositivo especial para «pasar» un dígito a la siguiente columna cuando dos números sumaran más de nueve.

En 1832 había construido la séptima parte de la máquina, pero entonces se le ocurrió una idea aún más ambiciosa, la máquina analítica. Ésta sería la primera calculadora de múltiples funciones, capaz de sumar, restar, dividir, y programable en cualquier secuencia. La máquina analítica no se llegó a construir, pero ha sobrevivido una serie de diseños que demuestran que Babbage había anticipado la arquitectura del ordenador electrónico. Su máquina incorporaba un «almacén», o memoria para registrar números; un «molino» capaz de manipularlos como el procesador de un ordenador; y un programa en forma de tarjetas perforadas.

Ada, condesa de Lovelace (1815-1852) matemática y escritora británica, escribió el comentario más importante de su época sobre el Proyecto de máquina analítica de Charles Babbage. El lenguaje informático ADA se llama así en su honor.

Turing y von Neumann

El matemático británico Alan Turing definió la naturaleza del ordenador antes de que se construyera. Se había propuesto descubrir si existía un proceso mecánico que se pudiera aplicar a cualquier proposición matemática para determinar si dicha proposición era demostrable. Con este fin, diseñó una máquina imaginaria capaz de seguir instrucciones para realizar una serie de operaciones matemáticas. Se dio cuenta de que eran las instrucciones las que determinaban el resultado, de modo que, en principio, se podría construir una máquina que realizara cualquier operación lógica de la que fuera capaz un ser humano. No tenía por qué limitarse a las matemáticas: podría jugar al ajedrez o elaborar anagramas. En 1945 Turing redactó un informe en el que proponía construir una calculadora electrónica.

Aquel mismo año, el matemático John von Neumann (1903-1957) esbozaba la estructura básica de una calculadora. Constaba de cuatro elementos: una memoria, una unidad de cálculo, una unidad de control que dirigiera las operaciones y unidades para introducir datos y extraer resultados. Decidió que su calculadora sería serial porque resultaba más fácil que diseñar una calculadora que realizara más de una operación a la vez.

Notación binaria

Hace más de 5.000 años, los babilonios utilizaban un sistema de numeración basado en el 60 (que fue el origen de la hora de 60 minutos y el minuto de 60 segundos). El matemático alemán Gottfried Leibniz (1646-1716) elaboró la primera exposición general de sistemas numéricos posicionales, en la que incluía el sistema binario, que usa el dos como base. En este sistema, cada posición sucesiva del número -en lugar de representar decenas, centenas, millares, etc., como en el sistema decimal- representa los números 1,2,4,8,16, y así sucesivamente. Por ejemplo, el número binario 10101 consta de un uno, ningún dos, un cuatro, ningún ocho y un 16: en total, 21. La notación binaria es ideal para los ordenadores, porque se puede registrar fácilmente con un conmutador de sólo dos posiciones: encendido (1) o apagado (0).

Gottfried Leibniz (1646-1716), polímata, filósofo, matemático, lógico, teólogo, jurista, bibliotecario y político alemán.

¿Pueden pensar los ordenadores?

Desde mediados del siglo XX se viene intentando construir ordenadores con inteligencia humana, pero hasta ahora ninguno se ha acercado a la capacidad del cerebro humano en toda la gama de inteligencia. No obstante, en campos limitados, los ordenadores pueden pensar tan bien como las personas. Existen programas de ajedrez capaces de ganar incluso al campeón del mundo.

Lo más difícil es idear programas capaces de elaborar una imagen del mundo y comportarse de acuerdo con ella. Aprender idiomas, reconocer objetos y establecer relaciones con otras personas son tareas que están por encima de las posibilidades de los ordenadores. Pero casi todos los expertos en inteligencia artificial opinan que esta barrera no es insuperable y que no existe ninguna razón por la que los ordenadores no puedan llegar a igualar la inteligencia humana.