Computación, la emulación de la mente humana

Natalia Repila19 octubre, 2016

Durante siglos, los inventos que han marcado el desarrollo de la computación poseen una base común: intentan imitar el funcionamiento de la mente. El progreso del sector en las últimas décadas es clave para entender la era tecnológica en la que estamos sumergidos. Todas las creaciones, desde los primeros proyectos matemáticos que facilitaban los cálculos más triviales, hasta el logro de procesar una cantidad de información impensable en el mínimo espacio, se han inspirado en las cualidades intelectuales de las personas.

A lo largo de la historia, las iniciativas en materia computacional han girado en torno a mecanizar las aptitudes de los hombres. Un ejemplo evidente se dio cuando se reemplazaron las calculadoras humanas (los grupos de personas que rellenaban metódicamente las llamadas tablas de tiro de artillería) por máquinas capaces de cumplir esa labor, minimizando el tiempo de acción en el período de la Segunda Guerra Mundial. Un progreso que mostraba cómo la mecanización del cálculo podía sustituir el poder de la mente e incluso de los músculos.

Con esa idea se han alcanzado los sistemas informáticos contemporáneos. Hoy en día, la arquitectura de un ordenador tiene ciertas semejanzas con el sistema nervioso. Al igual que los órganos del cuerpo humano transmiten información a través de los nervios, los dispositivos periféricos de estos terminales envían datos a través de cables trasmisores a una unidad central que, como el cerebro, se sirve de una memoria encargada de procesar y almacenar los datos. No obstante, para llegar a los avances obtenidos tras la última gran guerra, el perfeccionamiento de la ciencia ha estado influido por intentar comprender y plasmar las habilidades de la mente del hombre en diferentes artefactos.

De la mecanización a la programación

La evolución desde el cálculo manual hasta la tecnología actual ha sido posible gracias a los proyectos científicos que han tratado de cubrir una necesidad de las personas: lograr hallar dinámicas rápidas y con resultados exactos para resolver cálculos. En definitiva, mecanizar la contabilidad. Debemos remontarnos varios siglos atrás para localizar los inicios de la inventiva más precaria que dieron origen al desarrollo de la informática.

El ábaco se puede considerar la primera máquina de cálculo matemático. Existen voces que localizan el origen de este aparato en China, Egipto o incluso en Babilonia; lo que parece más evidente es que este objeto tomó forma alrededor del 500 a.C. Las civilizaciones antiguas utilizaron el ábaco como un instrumento de cálculo. Un artilugio sencillo y rudimentario, pero a la vez efectivo, con el que se impuso un sistema de conteo en base diez. El ábaco estaba compuesto por barras montadas en una base rectangular y una especie de discos, usualmente de madera, que se podían desplazar y resbalar por las diferentes varillas para representar valores y sumas. Aunque carece de un programa para considerarse un sistema de computación, fue el inicio de la ejecución de cálculos y almacenamiento de datos de forma mecánica. A día de hoy existen culturas orientales que aún lo utilizan y, dada su sencillez, también es común para la enseñanza matemática infantil.

Dando un gran salto en el tiempo, durante el cual surgieron otros dispositivos basados en sistemas logarítmicos, en 1642 el francés Blaise Pascal creó la pascalina. Alrededor de cincuenta versiones le costó a Pascal dar con una de las primeras calculadoras mecánicas. La pascalina permitía la realización de sumas y restas. Constaba de una manivela que, al girarla en un sentido o en otro, dependiendo de si se quería sumar o restar, una serie de engranajes dentados avanzaban para representar los resultados por el sistema de adicción (visualmente era similar al cuentakilómetros de un vehículo). En 1673, el alemán Gottfried Wilhelm Leibniz perfeccionó el aparato con una versión en la que también se podían ejecutar multiplicaciones. La pascalina no supuso un gran triunfo a la hora de su comercialización, pero sentó las bases de las calculadoras mecánicas posteriores.

En el término programa encontramos el más cercano y próspero avance en materia de computación. El francés Joseph Marie Jacquard concibió un telar automático en 1801, el inicio de las máquinas programables. A través de placas de madera agujereadas, el telar engendraba diseños complejos y automatizados. El artilugio reproducía patrones de tejido gracias a la información codificada que formaban las perforaciones de las placas. La creación de este invento aumentó la producción del sector textil y motivó la fabricación de las tarjetas perforadas procesadoras de datos, base de la programación informática.

Impresionado por el arquetipo de Jacquard, el científico británico Charles Babbage abandonó todos sus trabajos para dedicarse a formular un proyecto de cálculo, inspirándose en las tarjetas perforadas. Sus hallazgos son claros precedentes de la programación tal y como la conocemos a día de hoy. Babbage erigió una serie de inventos, como la máquina diferencial, con el fin de solucionar problemas matemáticos complejos. Estudiosos de la materia afirman que Babbage habría acelerado el desarrollo de la computación de haber nacido un siglo más tarde, puesto que en el siglo XIX no contaba con la tecnología suficiente para ver finalizados sus prototipos. Babbage diseñó la máquina analítica en 1816, un modelo que no pudo llevarse a cabo en su época. Aunque el científico siguió perfeccionando el proyecto durante toda su vida, fue cien años después de su fallecimiento cuando un equipo de ingenieros, siguiendo sus instrucciones, pudieron llevar a la práctica sus ideas y construir el aparato.

La máquina analítica tenía grandes similitudes con el ordenador moderno. Según el diseño, su tecnología le permitía ejecutar cualquier tipo de cálculo matemático: sumar, substraer, multiplicar y dividir en secuencia automática, a una velocidad de 60 sumas por minuto. El dispositivo estaba programado por una serie de tarjetas taladradas que contenían datos, las cuales pasaban a través de un dispositivo de lectura, eran almacenados en una memoria y posteriormente los resultados se reproducían a través de unos moldes. El proyecto de Babbage recogía la base de las características incorporadas en la computadora electrónica. Incluso, definía aspectos técnicos modernos como la memoria para guardar la información, una impresora para registrar los resultados permanentemente o el control del programa secuencial para los cálculos matemáticos. Los proyectos pertinentes para llegar a la era tecnológica actual han estado influidos por el diseño de Babbage, considerado como el padre de la computación moderna.

El gran avance

El progreso científico en el S.XX se dio a pasos agigantados: las épocas marcadas por grandes conflictos suelen traer consigo importantes avances tecnológicos. En el pasado siglo, los años que abarcan las dos guerras mundiales fueron importantes para el avance en la construcción y evolución de los primeros ordenadores analógicos. Estos aparatos ejecutaban cálculos a partir de engranajes giratorios. Los sistemas analógicos sirvieron de gran utilidad de cara al combate, gracias a su resolución de ecuaciones numéricas se lograba vaticinar la distancia y la trayectoria del objetivo de tiro de ciertas armas, como en el caso de las bombas lanzadas por vía área o los torpedos submarinos.

A mediados del siglo XX, los avances científicos permitieron que los primeros sistemas informáticos analógicos evolucionaran de su origen mecánico hasta la digitalización. Un grupo de científicos construyeron las máquinas Colossus en Londres, los pioneros calculadores electrónicos. Estos artefactos tuvieron un fuerte protagonismo durante la Segunda Guerra Mundial, pues conseguían descodificar los mensajes interceptados y cifrados procedentes de la Alemania Nazi. Su utilización fue un secreto guardado durante años tras la guerra, lo que ha provocado que no hayan tenido el reconocimiento que merecen como precursores de la tecnología presente.

A lo largo de la segunda mitad del pasado siglo, en Norteamérica, el trabajo de investigación partió de la base electrónica. Pocos años después de la creación del Colossus, en 1946, un grupo de ingenieros de la Universidad de Pennsylvania construyeron la primera computadora electrónica, el ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Esta máquina podía ser reprogramada para la resolución de diferentes cálculos numéricos y calcular las trayectorias de los proyectiles, se cumplía uno de los propósitos de los prototipos iniciales: lograr el cálculo de las tablas de tiro de artillería. Aunque pesaba treinta toneladas y dista de los terminales modernos, el ENIAC marcó el comienzo de la primera generación de los ordenadores contemporáneos. Cabe decir que, aunque el triunfo del ENIAC se lo llevaron los ingenieros estadounidenses John Preper Eckert y John William Mauchly, fueron seis mujeres, injustamente olvidadas por la historia, quienes se encargaron de programarlo.

El plan del ENIAC culminó cuando Von Neumann, un prodigioso matemático húngaro, se integró al equipo norteamericano y mejoró aspectos del proyecto inicial, que desembocaron en la creación del EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Al contrario que el ENIAC, este dispositivo se diseñó para construirse binario, poseía una memoria en la que coexistían datos instructivos para que el terminal pudiera ser programado en un lenguaje específico; en el ENIAC se modificaba la programación manualmente. Su mecanismo posibilitaba interferir en el programa del terminal sin alterar la disposición física de la máquina. El trabajo de Von Neumann fue un éxito rotundo y estuvo en funcionamiento hasta 1961. El proyecto supuso un pilar fundamental para el desarrollo de la tecnología posterior, tanto es así que los ordenadores digitales vigentes hoy en día se ajustan a la arquitectura de almacenamiento del EDVAC.

Durante los años posteriores, alrededor de la década de los 60, el uso del transistor ha guiado las investigaciones respecto a la computación. Los propósitos giraban en torno a idear modelos compuestos de elementos más rápidos, manejables, de menor tamaño y, por lo tanto, con un aminoramiento importante del coste de construcción para la comercialización de esas máquinas, denominadas ordenadores de segunda generación.

Los últimos avances en esta ciencia han partido del proyecto de Von Neumann. A día de hoy, la investigación se ha propuesto conseguir el aumento de la velocidad y de la capacidad de los terminales informáticos, el recorte de los gastos de producción y la mejora del sistema de los circuitos integrados. Pero, sin duda, el protagonista de la etapa actual está protagonizado por la microminiaturización, comprimir al máximo el tamaño de los elementos que forman la arquitectura de las máquinas. No obstante, asimismo existen otro tipo de trabajos en el sector que parten del estudio de los computadores moleculares. Estos prototipos, aún en una fase teórica, pretenden conseguir a través de la aplicación del ADN, de unidades químicas, la resolución de problemas de forma más rápida y con menor consumo de energía que los ordenadores vigentes.

El progreso científico ha llegado a límites insospechados que se acercan cada vez más a ese primer objetivo de simular, igualar o superar con creces la inteligencia del hombre. Hasta el último de los grandes inventos en el desarrollo tecnológico se ha inspirado en las capacidades del cerebro humano para la resolución de problemas. Los hallazgos científicos en materia de la informática siguen marcándose como objetivos superar la precisión de la mente, metas que guían las creaciones en la evolución de la computación.