Prof: F. Perla - Università degli studi di Napoli "PARTHENOPE"

VI CICLO A.A. 2005/06
A042
„
Prof: F. Perla
A cura di:
™Di Muzio Patrizia
™Pagano Ersilia
™Spicchiale Graziella
™Vespini Maria
In questo seminario presenteremo un
elenco delle personalità che hanno dato
importanti contributi all'informatica e alla
tecnologia delle apparecchiature per il
calcolo e per l'elaborazione dei dati.
Questo elenco comprende persone con
storie e vocazioni diverse che si possono
trovare anche nelle pagine storiche di
settori come logica, matematica, fisica,
elettronica, chimica, ingegneria.
Questi personaggi sperimentarono la
possibilità di collegare varie scienze,
trovando un dialogo comune, un
paradigma vasto che comprende molte
realtà apparentemente lontane
In effetti lo sviluppo dell'informatica e del
computer ha richiesto il contributo di una
amplissima varietà di studi, teorie,
sperimentazioni, tecnologie, iniziative e
imprese.
1847
nasce la logica
di G.Boole
1941
1884
nasce Z3 di Zuse
macch. censimento
il primo calcolatore
di H.Hollerit
elettromeccanico
programmabile
Un filo conduttore che lega questi tre personaggi:
Zuse come vedremo ha praticamente ideato il primo
computer elettromeccanico moderno, in grado di unire il
linguaggio binario di Boole con le schede perforate di
Hollerith. Le istruzioni venivano inserite con un nastro
perforato. I risultati erano annunciati dall'accensione di
un tabellone formato da lampadine
1847
nasce la logica
di G.Boole
1941
1884
nasce Z3 di Zuse
macch. censimento
il primo calcolatore
di H.Hollerit
elettromeccanico
programmabile
(1815-1864)
Logico e matematico inglese. George
Boole creò lo strumento concettuale che
sta alla base del funzionamento del
calcolatore e che, in suo onore, va sotto il
nome di 'algebra booleana'.
Boole sviluppò infatti un sistema algebrico, usato per
rappresentare e calcolare proposizioni logiche ed
argomenti; la sua algebra è orientata verso
un’aritmetica a due soli valori (0 e 1), attraverso i quali
è possibile rappresentare qualsiasi grandezza
numerica e determinare se una certa asserzione è vera
o falsa.
Si riporta un brano tratto dal libro di Carl B. Boyer, Storia della
Matematica: "Con Boole la matematica non viene più pensata
come una scienze limitata alla considerazione dei numeri e
delle grandezze continue. La caratteristica essenziale della
matematica non è tanto il suo contenuto quanto la sua forma.
Se un argomento qualsiasi viene presentato in maniera tale
che esso consita di simboli e di precise regole di operazioni
su questi simboli, le quali sono soggette soltanto alla
condizione di presentare una coerenza interna, tale
argomento fa parte della matematica".
George Boole ricevette la prima formazione matematica
dal padre che gli passo anche la passione per la
costruzione di strumenti ottici. Frequentò le scuole di
base a Lincoln, poi segui le scuole commerciali. Per
proprio conto studio greco e latino dove divenne
particolarmente abile.
Iniziò a lavorare giovanissimo come assistente insegnante e
dal 1835 aprì una propria scuola, ricominciando a studiare la
matematica da autodidatta. In questo periodo Boole studiò le
opere di Laplace e Lagrange e fu incoraggiato nei suoi studi
da Duncan Gregory che era a Cambridge come editore
dell'appena fondato Cambridge Mathematical Journal.
George Boole "a diciassette anni aveva cominciato a
studiare matematica perché - come dirà più tardi a sua
moglie - una biblioteca cui aveva libero accesso fu
smantellata e, non potendo comperare i libri che più gli
interessavano perché troppo costosi, trovò più
economico acquistare trattati di matematica, che si
leggono più lentamente".
Pur non potendo, per motivi economici, seguire il
consiglio di Gregory di frequentare i corsi a Cambridge,
Boole cominciò a pubblicare articoli sul Cambridge
Mathematical Journal e a studiare algebra.
Pubblicò un'applicazione del metodo algebrico di
risoluzione delle equazioni differenziali sulle
Transactions of the Royal Society e per questo lavoro
ricevette la medaglia della Royal Society.
Nel 1848 uscì il piccolo ma fondamentale volume della
Mathematical Analysis of Logic, contenente una prima
esposizione dei concetti che sarebbero stati raccolti in
forma più ampia ed articolata nel trattato del 1854 An
Investigation into the Laws of Thought, on Which are
Founded the Mathematical Theories of Logic and
Probabilities (Una ricerca sulle leggi del pensiero sulle
quali sono fondate le teorie matematiche della logica e
della probabilità).
Con quest’ultimo libro, Boole propose una nuova
impostazione della logica: dopo aver rilevate le analogie
fra oggetti dell'algebra e oggetti della logica, ricondusse
le composizioni degli enunciati a semplici operazioni
algebriche. Con questo lavoro fondò la teoria di quelle
che attualmente vengono dette algebre di Boole (o
semplicemene algebra booleana).
Nel frattempo, nel 1849,ebbe la cattedra di matematica al
Queen's College di Cork dove insegnò per il resto della
sua vita.
Nel 1855, Boole, il primo
professore di matematica
del College The College
of Cork (Ireland), sposò
Mary Everest, che era già
nota come matematico e
professore.
Mary, di 18 anni più giovane di
Boole, ebbe il compito di editor
per suo marito nei loro nove
anni di matrimonio.
Mary Boole
Successivamente Boole si dedicò alle equazioni
differenziali, argomento cui dedicò nel 1859 il testo
Treatise on Differential Equations (Trattato sulle
equazioni differenziali) che ebbe molta influenza in
materia.
Egli studiò anche il calcolo delle differenze finite,
pubblicando nel 1860 il trattato Treatise on the
Calculus of Finite Differences, e dei problemi
generali del calcolo delle probabilità
Boole pubblicò circa 50 scritti, nei quali studiò fra
l'altro le proprietà di base dei numeri, dell'aritmetica
e dell'algebra, come la proprietà distributiva.
Egli coltivò anche molti interessi nella letteratura e
nella filosofia: Aristotele, Cicerone, Dante e Spinoza
erano i suoi autori preferiti.
Boole morì per una grave forma febbrile causata da un
banale raffreddore all'età di soli 49 anni.
Purtroppo la scelta poco felice del trattamento medico
della moglie Mary, può aver affrettato la morte di Boole.
Infatti, dopo aver preso un raffreddore sotto la pioggia,
Boole fu posto a letto da sua moglie, la quale buttò
secchi di acqua sul suo corpo, convinta della teoria che
qualsiasi cosa avesse causato la malattia avrebbe anche
fornito la cura
e questo sembrava logico per lei ..
L'algebra booleana ha numerose applicazioni nello
smistamento delle linee telefoniche e nella progettazione
degli odierni computer. Il lavoro di Boole deve essere
visto come un passo fondamentale nell'attuale
rivoluzione informatica.
Oggigiorno, quando si usa un motore di ricerca su
Internet,utilizziamo i concetti matematici di Boole che ci
aiutano a localizzare le informazioni definendo una
relazione tra i termini che introduciamo.
Ad esempio, ricercando George AND Boole troveremo
ogni articolo in cui sia la parola George che la parola
Boole sono presenti. Cercando invece George OR
Boole troveremo ogni articolo in cui o la parola George
o la parola Boole sono presenti.
Tutto questo è ciò che chiamiamo "ricerca booleana",
detto in termini molto semplificati, ovviamente.
(1860-1929)
Nel 1879 Hermann Hollerith ,figlio di un
immigrato tedesco in USA, si iscriveva
al corso di laurea in Ingegneria
mineraria della School of Mines della
Columbia University .
Dopo la laurea, restò all'Università come assistente del
suo professore, W.P. Trowbridge, il quale - impegnato
in quello che divenne l' Ufficio americano dei
censimenti - portò con se il giovane Hollerith.
Nel 1887 non erano ancora
terminati i calcoli del censimento
americano del 1880, affidati
manualmente a centinaia di
impiegati. Allo stesso ritmo, con
una popolazione in continua
crescita, i dati del censimento del
1890 non sarebbero stati pronti
prima del censimento del 1900, a
meno di migliorare la
metodologia di elaborazione.
La tabulatrice di Hollerith in funzione presso
l'Ufficio Censimenti degli Stati Uniti nel 1890.
È da questo problema che nasce lo sviluppo delle
calcolatrici a schede perforate e il cosiddetto sistema
Hollerith , usato per elaborare i dati del censimento
americano del 1890.
L'esperto di statistica Herman
Hollerith inventa un sistema
per rappresentare il nome, l'età,
il sesso, l'indirizzo e altri dati
essenziali di ogni persona
sotto forma di fori praticati su
una scheda di cartoncino e
contati poi elettricamente.
Hollerith si definì con orgoglio
il primo ingegnere statistico
della storia.
Chiamati dai contemporanei "pianoforti per statistiche"
le sue macchine sono i progenitori dei moderni sistemi
di elaborazione dati.
H. Hollerith, elaborò quindi una tabulatrice
riutilizzando l'idea delle schede perforate di Babbage,
questa volta però non per specificare il programma,
ma i dati da elaborare o i risultati dell'elaborazione.
Ogni scheda rappresentava le risposte date da un
certo individuo. Ad esempio sulla scheda, "maschio"
poteva essere rappresentato da una perforazione e
"femmina" dalla mancanza di perforazione. Domande
più complesse richiedevano gruppi di perforazioni o
assenza di essi.
Tutti i dati relativi ai nuclei familiari degli Stati Uniti (nome,
indirizzo, età ecc.) contenuti nei 13 milioni di moduli
raccolti per il censimento del 189O vengono trasformati
dunque in una serie di fori su una scheda mediante uno
speciale strumento a pantografo.
Vediamo qui lo strumento per
perforare le schede: la
presenza di un fac-simile
ingrandito della scheda
consente la perforazione nella
zona interessata.
L'idea venne a Hollerith in treno, osservando un
controllore che perforava i biglietti dei viaggiatori.
La scheda è divisa in 240 zone, ciascuna delle quali ha
un particolare significato: ad esempio, un foro in una
data zona indica che l'età del censito è di 3O anni, in
un'altra zona che abita a Chicago, e cosi via.
Per leggere le informazioni registrate sulle schede, queste
vengono inserite una alla volta in un apposito meccanismo
ad aghi.
Premendo una leva, gli aghi percorsi da corrente elettrica
si abbassano: dove c'è un foro, l'ago passa, tocca il
mercurio sottostante e fa cosi scattare di un'unità il
relativo contatore.
La presenza di 40 contatori sulla macchina "tabulatrice"
permette di contare simultaneamente diverse risposte
fornite dalle persone censite, mentre un'altra macchina
"selezionatrice" suddivide rapidamente in blocchi le
schede secondo l'età, il sesso, il luogo di nascita ecc.:
non appena viene letto un foro o un gruppo di fori
specifici, si apre automaticamente un determinato
sportellino nel quale l'impiegato ripone la scheda.
Durante il funzionamento si registrarono nelle tabulatrici
alcuni guasti meccanici, del tutto occasionali, ma uno
degli operatori addetti alle macchine ammise
candidamente: "..il guasto in realtà, è dovuto al fatto che
spesso qualcuno estrae il mercurio dalle vaschette con
un contagocce, per schizzarlo poi nelle sputacchiere e
godere cosi di una immeritata pausa di lavoro.."
Preparazione delle schede perforate per il censimento U.S.
Sfruttando questa idea, il
Governo degli Stati Uniti
ottiene i risultati del
nuovo censimento in
appena due anni e
mezzo, contro i sette del
censimento precedente
sebbene la popolazione
era intanto cresciuta da
50 a 63 milioni.
Il successo nel censimento americano fece si che le
macchine di Hollerith fossero immediatamente
impiegate anche nei censimenti austriaci e norvegesi e
nel primo censimento della storia russa, tenutosi nel
1896.
Il prestigioso periodico Scientific American
dedica una prima pagina al censimento US del 1890.
Per aumentare il numero di informazioni registrate
su ogni scheda, Hollerith sceglie le dimensioni della
banconota da un dollaro (che rimarrà, da allora, il
formato standard delle schede) e cambia la
dimensione e la posizione dei fori.
La scelta delle stesse dimensioni delle banconote in
dollari non era una scelta capricciosa o casuale ma
rispondeva alla constatazione che il maggior
numero di impianti meccanografici erano installati
negli Stati Uniti dove erano già in commercio, ad
uso principalmente delle banche, contenitori e
scaffali modellati sul formato del dollaro; questa
astuta simbiosi venne tuttavia a cadere quando la
Federal Bank decise di ridurre le dimensioni delle
banconote.
Le macchine di Hollerith vengono perfezionate per
compiere diverse operazioni sulle schede perforate e
dagli uffici governativi ben presto si diffondono nelle
aziende e nelle industrie di maggiori dimensioni per
risolvere problemi contabili e amministrativi.
Il principio di Hollerith fu usato anche per il calcolo
di tiro delle navi da guerra fino alla II guerra
mondiale. Nel 1928, sulla base dello stesso
principio, lo scienziato inglese J. Comrie calcolò le
orbite lunari dal 1935 al 2000.
Per quanto riguarda l’Italia, le prime sperimentazioni
risalgono al 1894, a seguito di contatti tra Hollerith e
Luigi Bodio, direttore generale dell’ISTAT. Il primi centri
meccanografici operanti stabilmente furono installati nel
1914 dalla Pirelli e dall’INA (Istituto Nazionale delle
Assicurazioni); nel 1940 se ne contavano già 60 e si salì
poi ai 150 del 1950 e ai 650 del 1957, il momento di
massima espansione prima della progressiva
sostituzione con centri elettronici.
Nel 1896 Hollerith fonda la Tabulating Machine
Company che, dopo varie fusioni e cambiamenti di
nome, diventa nel 1924 la International Business
Machines Corporation ( IBM ). È grazie al possesso
del brevetto Hollerith che la IBM ha costruito le sue
fortune, aiutata anche da una politica commerciale
che prevedeva non la vendita delle macchine, ma il
loro affitto. Per questo aprì succursali in ogni parte
del mondo.
Le grandi potenzialità del sistema Hollerith vennero
evidenziate per la prima volta in un lavoro che l'IBM
eseguì per il movimento razzista americano, da
sempre ossessionato dalla notevole immigrazione
dall'Est e dal Sud Europa così lontani dal mito della
razza nordica , anglosassone: statura alta, capelli
biondi e occhi azzurri. La bandiera agitata era il
pericolo per gli Stati Uniti di un suicidio razziale , in
conseguenza della rapida riproduzione degli inadatti
( unfits ), sommata al precipitoso declino delle
nascite nelle razze migliori .
Ciò spiega come il Congresso USA abbia dibattuto,
tra il 1875 e il 1924, una successione sterminata di
progetti sull'immigrazione, ognuno dei quali
allargava ogni volta la sfera di inammissibilità.
Sulla scorta dei successi ottenuti e incoraggiato dal
successo del fascismo in Italia e dal crescere del
nazismo in Germania, il movimento eugenetico
americano mise in cantiere alcuni progetti maturati a
lungo. Il più ambizioso era quello di identificare
ovunque e sottoporre a misure eugenetiche ogni
individuo di razza mista .
Venne proposto in primo luogo il rilevamento della
Giamaica “perché c'era una maggiore proporzione di
mulatti”.
Il progetto Giamaica evidenziò il pionieristico uso di
una tecnologia mai usata a tale scopo. Per la prima
volta, le informazioni personali e le caratteristiche
eugenetiche furono inserite nelle schede perforate e
elaborate dalle macchine Hollerith dell' IBM
Il progetto Giamaica sugli incroci razziali rappresentò
la “prima volta” dell' IBM . Cinque anni dopo, sotto la
direzione del nuovo Presidente, Thomas J. Watson, l'
IBM avrebbe adattato la stessa tecnologia per
automatizzare la guerra razziale e la persecuzione
degli ebrei nel terzo Reich.
Il coinvolgimento dell' IBM nella Germania nazista
era cominciato l'anno stesso della presa del potere
(1933) quando l'azienda progettò ed eseguì il primo
censimento hitleriano. Da questo momento, il
coinvolgimento dell' IBM divenne sempre più
intenso.
L'8 gennaio 1934, con un investimento di un
milione di dollari, l' IBM aprì una fabbrica a Berlino
per costruire le macchine Hollerith e coordinare
l'elaborazione dei dati. All'inaugurazione, il
dirigente della collegata tedesca, Willi Heidinger,
illustrò con molto fervore cosa avrebbe fatto la
tecnologia tedesca per il destino biologico della
Germania, dichiarando che la statistica della
popolazione era la chiave per sradicare i segmenti
malati e inferiori della società tedesca.
Come evidenzia il libro di Edwin
Black, L'IBM e l'olocausto.
I rapporti fra il Terzo Reich e una
grande azienda americana (Milano,
Rizzoli, 2001), progettò, eseguì e
fornì l'assistenza tecnologica
necessaria al III Reich per portare a
compimento l'automazione della
distruzione di massa
Saranno i fori delle schede IBM a decretare chi verrà
deportato, chi verrà mandato nei campi di lavoro e chi in
quelli di sterminio. La scheda personale accompagnerà
il deportato sino alla sua ultima destinazione e sarà
proprio il numero della scheda IBM quello che verrà
tatuato sulla pelle dei deportati. Ad esempio, 174517 era
il numero, e quindi anche il nome , tatuato sul braccio
sinistro di Primo Levi al suo arrivo a Auschwitz.
Hollerith erfasst" (included in Hollerith system) - cards of prisoners
transferred from Auschwitz to Mauthausen Concentration Camp (in the
depths of Germany), where this computing system was in use.
Auschwitz Memorial archival material
(1910-1995)
Gli studi sulla possibilità di risolvere con l'ausilio delle
macchine i pesanti calcoli necessari all'ingegneria
risalgono al periodo compreso fra le due guerre mondiali.
I risultati si concretizzarono nella realizzazione dei
calcolatori elettromeccanici, considerati i progenitori
degli attuali computer .
Contrariamente a quanto si crede, il primo di questi
progetti in grado di soddisfare le caratteristiche di un
moderno elaboratore non vide la luce nel campus di
un'università americana, ma nel più modesto
soggiorno di una famiglia berlinese.
L'ingegner Konrad Zuse, il suo
inventore, cominciò i suoi studi a
Berlino nel 1935. E conseguì
brillanti risultati, anticipando di
alcuni anni le macchine costruite
dai colleghi statunitensi
Emil Zuse
Konrad Zuse era nato il 22 giugno del 1910, a
Berlino. La famiglia era probabilmente originaria di
Voigtshagen, in Pomerania, forse ugonotti
emigrati in Germania per sfuggire alle
persecuzioni cui erano sottoposti in Francia. Il
padre, Emil, ricopriva una posizione
amministrativa alle poste.
Nel 1912 Emil Zuse viene
trasferito a Braunsberg,
nella Prussia Orientale,
dove lo segue l'intera
famiglia. Terminate le
scuole inferiori Konrad fu
ammesso al Gymnasium
Hosianum.
Konrad con la madre e la sorella
In quegli anni nasce
l'amicizia con Herber Weber,
che in futuro diventerà il suo
primo finanziatore; Emil
viene però nominato capo
dell'Ufficio Postale a
Hoyerswerda e la famiglia
Zuse dovrà nuovamente
trasferirsi.
Konrad viene iscritto al più vicino, e moderno,
Realgymnasium, dove l'insegnamento viene dominato
dal nuovo concetto di Arbeitsunterricht, istruzione
pratica.
Nello stesso periodo Zuse inizia a sviluppare le proprie
abilità meccaniche e artistiche che lo accompagneranno
per il resto della vita.
Nel 1927 consegue la maturità e
si iscrive al corso di ingegneria
meccanica presso la Technische
Universität di BerlinoCharlottenbug.
Come lui stesso scrive nella propria autobiografia i
tempi per i sogni erano finiti. Aveva preso in affitto una
piccola stanza nella capitale tedesca, che non aveva mai
smesso di considerare come la propria vera casa, e ora
doveva confrontarsi con la burocrazia e le dimensioni
dell'ateneo.
Un ulteriore ostacolo era posto dallo scarso rilievo dato
all'aspetto creativo, che Konrad definiva artistico, della
progettazione. Di lì a breve avrebbe abbandonato
l'ingegneria meccanica per quella civile.
Contemporaneamente agli studi, la sensibilità artistica e
in particolar modo l'inclinazione verso le arti figurate,
avevano avvicinato il giovane Zuse all'Akademische
Verein Motiv, una associazione universitaria nata nel
1847, principalmente composti da studenti di
architettura e caratterizzata da una forte tradizione
teatrale.
Alle rappresentazioni prodotte dal circolo, il grande
scienziato contribuiva come attore, scenografo e autore
degli effetti speciali ottenuti con macchine di sua
invenzione. Dopo una breve esperienza durata meno di
sei mesi alla Henschel, una società attiva nell'industria
aeronautica, decise di allestire un laboratorio e dedicarsi
alla costruzione di calcolatori.
Era il 1935, Konrad Zuse si era
da poco diplomato e la sua
famiglia era tornata a Berlino, al
numero 7 della Methfellstrasse.
Come era comprensibile i genitori, le cui possibilità
economiche erano limitate, accolsero con un certo stupore
l'idea del figlio, ma vollero comunque accordargli la
propria fiducia concedendo per il suo scopo il soggiorno e
due camere del proprio appartamento. Rimanevano i
problemi finanziari e Emil Zuse, da poco ritiratosi in
pensione, ritornò alle Poste ancora per un anno.
Anche la sorella, Lieselotte, di due anni maggiore e
laureata in scienze economiche, provvedeva alla
sussistenza di Konrad e del suo progetto con l'intero
stipendio.
All'aiuto della famiglia si aggiungeva quello di Herbert
Weber, l'ex compagno di scuola conosciuto a Braunsberg,
e dei colleghi dell'Università.
Furono raccolte diverse migliaia di Reichsmark, per la
costruzione di quello che sarebbe diventato lo Z1. A
onor del vero il primo elaboratore della storia era nato
con il nome di V1. La V, abbreviazione di Versuchmodell,
o modello sperimentale, fu infatti sostituita soltanto in
seguito dalla lettera Z, per evitare l'assonanza con i ben
più micidiali missili frutto della ricerca bellica nazista.
Il calcolatore quasi terminato nel salotto di casa,
Berlino 1937
Alcuni componenti del calcolatore, prevalentemente meccanico.
Questa architettura, che non venne adottata dall'ENIAC o
dal Mark I, i primi computer realizzati negli Stati Uniti quasi
dieci anni più tardi, rispecchia la definizione di calcolatore
enunciata
1945 creato
da John
Neumann
.
Zuse
avevanel
invece
la von
propria
macchina
per risolvere
in maniera automatica i lunghi calcoli che spesso
impegnavano gran parte del lavoro degli ingegneri. Si
trattava di un apparecchio programmabile, in grado di
processare numeri in formato binario e le cui
caratteristiche più apprezzabili, viste con il senno di poi,
furono la netta distinzione fra memoria e processore
Lo Z1 conteneva tutti i componenti di un moderno
computer, anche se era completamente meccanico, come
ad esempio: unità di controllo, memoria, micro sequenze,
logica floating point, ecc.
Per un'addizione occorreva mezzo secondo e uno intero
per una sottrazione, ma per una moltiplicazione ne
impiegava ben tre e quasi il doppio per una divisione.
Risultati la cui utilità potrebbe essere messa in dubbio al
confronto dei Gigaflop e dei Terabyte cui il progresso
tecnologico ha ormai portato a ragionare, ma del tutto
apprezzabili alla vigilia della Seconda Guerra Mondiale.
Tra i primi collaboratori di
Zuse ricordiamo Helmut
Schreyer, il cui apporto fu
determinante per il
passaggio alla soluzione
elettromagnetica.Quando
Schreyer vide la macchina
ebbe l'idea di introdurre i
tubi a vuoto, all'epoca
utilizzati come
componenti per le radio.
Nel salotto di casa Zuse, Helmut Schreyer e Konrad Zuse assemblano i
componenti dello Z1.
Con questa tecnologia, e dopo sei mesi di intenso lavoro, i
due riuscirono a sviluppare un meccanismo in grado di
rappresentare le operazioni di congiunzione, disgiunzione
e negazione.
L'algebra correva in soccorso del grande scienziato e gli
permetteva di realizzare una macchina programmabile.
Per considerarsi affidabile, lo Z1 aveva bisogno di ulteriori
modifiche e miglioramenti, ma i risultati ottenuti furono
sufficienti a ottenere un finanziamento di 7.000 Reichsmark
dal Dr. Kurt Pannke, proprietario di un'azienda di
calcolatori.
Zuse quindi utilizzò ampiamente
l’algebra booleana ed impiegò
una rappresentazione binaria dei
numeri .
I programmi erano perforati
su vecchie pellicole di film.
Z1, fu completato nel 1938 ma
non parve funzionare
correttamente, a causa dei
troppi meccanismi implicati nel
calcolo.
A dimostrazione del carattere
empirico della macchina
costruita, basti ricordare che,
anziché usare i comuni nastri
perforati cartacei dei telex allora
in uso, Zuse riciclò dei vecchi
film 35 mm perforati a mano
come strumento di input del suo
calcolatore.
Z1 (1938)
1989: Konrad Zuse accanto alla ricostruzione del mitico modello Z1
Anziché demordere, Zuse decise di integrare nel suo
secondo progetto, detto Z2, i relé elettromagnetici,
come proposto dal collega ingegner Helmut Schreyer
(1912-1985), sostituendo buona parte degli inaffidabili
meccanismi dello Z1; sostituì le parti meccaniche
dell'unità aritmetica con i relè telefonici.
Si trattava di commutatori elettromeccanici del tipo
"aperto/chiuso", che aumentavano la velocità di
calcolo, in quanto operavano parecchie centinaia di
volte al minuto.
Siccome il relè può essere posto in due soli stati fisici
(con o senza corrente), Zuse dovette utilizzare
l'aritmetica binaria, assegnando all'uno il passaggio
della corrente e allo zero lo stato contrario. In tal modo
poteva rappresentare i numeri nel calcolatore.
Z2
Lo Z2, completato nel 1939 senza nessun
finanziamento e utilizzando relé di seconda mano, si
dimostrò funzionante e più veloce dello Z1, ma
difficilmente utilizzabile per fini pratici.
L'unità aritmetica era connessa alla memoria, che
rimaneva quella dello Z1.
Zuse proseguì i suoi studi,
senza ottenere
riconoscimenti dal Terzo
Reich, troppo impegnato
nelle sue imprese belliche;
riuscì comunque ad ottenere
una piccola sovvenzione
dall'Istituto Tedesco di
Ricerca Aerodinamica, che
gli permise di completare lo
Z3, presentato il 12 maggio
1941.
Z3 (1941)
Lo Z3 (interamente a relé) si può definire il primo
elaboratore programmabile a scopi generali funzionante.
La macchina impiegava quasi 2500 relé e trattava i dati in
dimensioni fisse (convenzione rimasta fino ad oggi, es.
16, 32 bit); di tale macchina non rimane niente in quanto
andò distrutta nel bombardamento di Berlino dell’aprile
1945 (sopra una fedele ricostruzione completata nel
1960).
Lo Z3 era il primo calcolatore
universale governato da un
programma. Si trattava di una
piccola macchina, con un
lettore di nastri, una console
per l'operatore e due tipi di
pannelli contenenti i 2600 relè.
Era fornita di una memoria di
64 numeri di 22 bit ed eseguiva
una moltiplicazione in trecinque secondi.
Il relé, componente
base del modello Z3
Poteva anche estrarre le
radici quadrate, ma, in
ogni caso, i valori iniziali
dovevano essere
introdotti a mano nella
memoria.
Il programma era costituito da una serie di istruzioni
fornite progressivamente su nastri alla macchina e che
le indicavano le operazioni che doveva eseguire. Un
simile calcolatore era chiamato "universale" dal
momento che non era abilitato ad eseguire una sola
serie di calcoli.
L'unità di input a nastro perforato.
Poco tempo dopo, Zuse costruì lo Z4, basandosi sullo
stesso principio, ma migliorandone la velocità e la
potenza.
Durante i bombardamenti sistematici angloamericani del
1944, le installazioni di Zuse furono frequentemente
danneggiate e lo Z4 dovette essere spostato varie volte.
Spesso avveniva che Zuse e i suoi
collaboratori si avventurassero per
le strade di Berlino, devastate dalle
incursioni giornaliere dell'aviazione
alleata, alla ricerca di qualunque
cosa potesse tornare utile. Lo
stesso inventore asserisce nella
propria autobiografia di aver testato
diversi programmi nel corso di un
bombardamento.
Le sorti del Terzo Reich iniziavano a vacillare e nei
primi mesi del 1945, quando ormai lo Z4 poteva
considerarsi terminato, il calcolatore dovette essere
smontato per l'evacuazione. Zuse trasferì la propria
strumentazione a Göttingen, ma le armate sovietiche e
alleate proseguivano l'avanzata. Infine si diresse verso
la Baviera. Con lui si trovavano una dozzina di
collaboratori e la moglie Gisela, sposata nel mese di
gennaio.
Il viaggio si concluse a Hinterstein, un villaggio in aperta
campagna, dove il 7 maggio lo raggiunse la notizia della
resa. Nascosto nello scantinato di una modesta
abitazione, lo Z4 era probabilmente l'unico computer
esistente in quel momento in Europa, ma l'incapacità di
comprendere la portata dell'invenzione era tale che le
truppe di occupazione vi dedicarono scarsa attenzione.
Z4 a Hinterstein .
Il calcolatore rimase a Zuse che negli anni
seguenti dovette mantenersi con la pittura. Lo Z4
fu infine consegnato, pur rimanendo di proprietà
dell'inventore e dopo aver subito una serie di
modifiche, alla Technische Universität di Zurigo.
Valido anche come pittore,
qui il suo autoritratto
Al termine del conflitto mondiale, Zuse riuscì
anche a sfruttare commercialmente le sue
intuizioni, fondando la Zuse KG; almeno 300
calcolatori basati sull'evoluzione dello Z4 furono
venduti in tutta Europa, oltre ad una serie
completa di accessori per computer, prima della
cessione delle attività nel 1969 alla casa
costruttrice tedesca Siemens.
Z4 (1949)
Z5 (1952)
Z11 (1954/1955 )
Z22 (1956 )
Zuse KG (1949)
Zuse KG (1957)
Zuse KG (1964)
Zuse capì anche l’importanza della programmazione e
può essere considerato l’inventore del primo
rudimentale linguaggio di programmazione: Plankalkul
(calcolo di programmi).
Mentre costruiva il suo Z1 Konrad aveva iniziato a
formulare i principi basi del suo Plankalkül, un
linguaggio di programmazione a tutti gli effetti. Konrad
aveva infatti maturato l'idea secondo cui il suo Z1 fosse
in grado non solo di analizzare le relazioni fra i numeri
inseriti, ma anche di giocare una partita a scacchi.
Paul Rojas, a oltre cinquant'anni di distanza, e solo dopo
la morte dello scienziato, fu in grado di dimostrare che
Zuse aveva ragione.
Il programma di Zuse per giocare a scacchi:
http://www.zib.de/zuse/English_Version/Inhaltsverzeichnis/
Simulationen/Plankalkuel/Chess/JavaApplet/chess.html
Il Plankalkül sarebbe stato completato fra il 1943 e il 1945,
ma comprendeva già i concetti di modularità inclusi nei
moderni linguaggi di programmazione. Fra cui quello di
variabili globali, ovvero visibili all'intero programma, e
locali, leggibili solo da una funzione, le cui proprietà
coincidevano poi con quelle di subroutine. A non venire
trattata era soltanto la possibilità di distinguere fra i vari
tipi di variabile, un numero intero .
Dopo la Seconda Guerra mondiale Konrad Zuse cercò
invano di diffondere le idee contenute nel Plankalkül, ma i
suoi sforzi si rivelarono vani, il mondo accademico lo
ignorò e molte di queste dovettero essere riscoperte.
Alla fine il Plankalkül venne pubblicato nel 1972 ed il
primo compilatore venne implementato nel 2000 presso
la Technische Universität Berlin, cinque anni dopo la
morte di Zuse.
Il computer, che secondo l’inventore rappresenta una
scoperta decisiva per l’umanità, resta il suo interesse
principale fino alla morte, avvenuta nel 1995. Attualmente,
si può vedere una riproduzione del suo Z3 nel museo
Tedesco di Monaco, mentre un esemplare dello Z1,
ricostruito dallo stesso Zuse, è esposto presso il museo
dei Trasporti e della Tecnologia di Berlino.
Konrad Zuse nel 1992