Teléfonos inteligentes, tabletas, laptops, almacenamiento en la nube, redes sociales, compras online, ecosistemas que integran a cuanto dispositivo electrónico digital usamos diariamente, son algo cotidiano en la era de la información y la tecnología que hemos tenido el privilegio de vivir ¿Cómo llegamos a este punto? Es una pregunta que nos solemos hacer a menudo y su respuesta está fundamentada en un conjunto de hechos históricos y aportes de personalidades de la ciencia y la ingeniería que sentaron las bases para que fuera posible contar con todos estos avances que nos hacen la vida mucho más fácil y abren todo un nuevo abanico de posibilidades a la humanidad. La base de todos nuestros dispositivos “inteligentes”, que son, en todas sus variantes, computadoras: máquinas electrónicas digitales programables que ejecutan comandos para procesar datos de entrada, obteniendo información que se envía a unidades de salida.

Los primeros indicios de dispositivo para computar (calcular, contar) de los que se tiene constancia se remontan a los años 300 AC aproximadamente. Nuestro protagonista es el ábaco, herramienta que sirve para realizar cálculos matemáticos, suma, resta, multiplicaciones, divisiones y extracción de raíces cuadradas y cúbicas.  Establecer su origen es complicado, ya que las tablillas se han perdido en el tiempo, se tiende a situar en Mesopotamia puesto que se ha encontrado evidencia del uso de estos métodos de cálculo en la literatura de filósofos de la época como Plutarco, Demóstenes y Herodoto. Luego se popularizó en países orientales, como China y Japón entre el siglo VIII y IX.

Ábaco Oriental

Máquina de Blaise Pascal, conocida como Pascalina es uno de los primeros ancestros documentados de una computadora, creada alrededor de 1642 por el gran matemático con tan solo 19 años de edad. Era una calculadora capaz de sumar y restar, con algunos pasos extra, de forma automática a través de una interfaz de entrada formada por 6 discos giratorios enumerados del 0 al 9 conectados a través de ruedas dentadas, un selector para efectuar suma o resta, una manivela para accionar el mecanismo mostraba el resultado en una interfaz de salida similar a la de entrada. La máquina fue mejorada por Gottfried Leibniz en 1670, nombró a su versión Stepped Reckoner. Esta era capaz de multiplicar y dividir, además, de forma automática.

Pascalina

Joseph Marie Jacquard inventó en 1802 un sistema de tarjetas perforadas para automatizar sus telares. En 1822 Charles Babbage empleo dichas tarjetas para crear una máquina de cálculo diferencial. Solamente 12 años después logro diseñar una maquina teórica analítica programable capaz de realizar las 4 operaciones aritméticas y almacenar hasta 1000 números de 50 dígitos. Se le considera el padre de la computación, sugirió que sus ideas podían considerarse para la construcción de un computador de propósito general. El proyecto nunca se llevó a la práctica puesto que la Máquina Diferencial de Babbage debería funcionar con un motor a vapor de 300 metros de largo por 10 de ancho aproximadamente y se enfrentaba a muchos problemas de ingeniería en la práctica que no eran solucionables en aquel entonces. Aun así, marcó un hito importante sentando una base teórica para el mundo de la informática como lo conocemos.

MARK I fue el primero ordenador electromecánico construido por la empresa IBM, proyecto efectuado bajo la dirección de Howard Aiken, matemático de Harvard. Su desarrollo fue iniciado en 1939, inspirado en la Máquina Analítica de Babbage y fue transportada a Harvard en 1944 y puesta en funcionamiento en mayo de ese año. La máquina pesaba aproximadamente unas 5 toneladas, medía unos 15.5 metros de largo, 2.40 de alto y unos 60 centímetros de ancho. Contaba con una unos 760 000 engranajes y más de 800km de cableado interno integrando 3 millones de conexiones, que era apreciable a través de su carcasa de cristal que permitía observar su funcionamiento. Demoraba entre 3 y 5 segundos durante cada operación. La secuencia de datos se introducía a través de una cinta de papel perforado y se transferían de un registro a otro por medio de señales eléctricas. Se podían escoger entre varios algoritmos para la ejecución de los cálculos. Posteriormente se le instaló un mecanismo subsidiario de secuencia que le daba la capacidad de definir hasta 10 rutinas con un máximo de 22 instrucciones cada una. Estaba formado por 3 tablones de conexiones y tres lectores de cinta de papel.

MARK I

Producto de la gran demanda que implicaba la guerra en la década del 40 y la necesidad de crear sistemas de alta precisión para bombardeos, así como el manejo de datos de balística, el Ejército encarga en secreto la construcción de un computador para el propósito a la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pennsylvania. ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), puesta en marcha en diciembre de 1945, fue una de las primeras computadoras de propósito general, Turing – completa, digital y totalmente electrónica y totalmente programable desarrollada para solventar esta necesidad. Los ingenieros principales de este proyecto fueron John Presper Eckert y John William Mauchly. Las encargadas de la programación de dicha máquina fueron 6 mujeres: Betty Snyder Holberton, Jean Jennings Bartik, Kathleen McNulty Mauchly Antonelli, Marlyn Wescoff Meltzer, Ruth Lichterman Teitelbaum y Frances Bilas Spence. Requería la operación manual de unos 6000 interruptores, cuando requería modificaciones en el software demoraba semanas la configuración. Ocupaba 67 metros cuadrados de superficie, pesaba 27 toneladas. Funcionaba con 17648 válvulas electrónicas de vacío. Lograba realizar un promedio de 300 sumas o 5000 multiplicaciones por segundo. Consumía unos 160 kilowats/hora y elevaba la temperatura del local a unos 50 °C, por lo que requería climatización. Las válvulas se averiaban a razón de una por día en promedio. Afortunadamente solo tomaba unos 15 minutos diagnosticar la falla y reemplazar. El tiempo récord que se mantuvo operativa sin presentar algún fallo fue de aproximadamente unas 116 horas. Continuaba usando tarjetas perforadas para la entrada de los datos. Cabe recalcar que ENIAC tuvo análogas en su época, como la alemana Zuse Z3, diseñada por Konrad Zuse en 1941, la cual, si bien era una máquina electromecánica, fue la primera computadora parcialmente programable y Turing – Completa, era más pequeña que su competencia, pero menos potente, fue la primera en emplear lógica binaria de punto flotante, además. Desafortunadamente resultó destruida en un bombardeo en Berlín en 1943. Hoy se conserva una réplica en el museo de Múnich.

ENIAC

UNIVAC I fue la primera computadora comercial fabricada el 31 de marzo de 1951, principalmente por los mismos autores de la ENIAC, esta vez bajo la compañía Remington Rand, (Eckert – Mauchly Corporation antes de ser comprada por Rand en 1951). Esta vez las válvulas de vacío que se empleaban, alrededor de 5000, eran más duraderos. Fue la primera en venderse con propósito comercial en Estados Unidos. Incorporaba memorias de mercurio, reemplazando a las memorias de tubos de rayos catódicos, a pesar de ser más lentas tenían mayor fiabilidad. En el año 1958 lanzan al mercado UNIVAC II, la misma incorporó el uso de transistores, aunque continuaban predominando las válvulas de vacío. introdujo, además, el uso de memoria magnética. No es hasta 1962 en UNIVAC III que se reemplaza el código alfanumérico por base binaria y aritmética de coma flotante. Paralelamente IBM introducía en el juego la IBM 701 en el año 1952, pionera en incluir esta base en el continente americano e incorporar un set de instrucciones de 18 bits. La Universidad de California desarrolló un lenguaje de programación con sistema de compilación para esta máquina llamado “Kompiler”. En 1956 John W. Backus reunió un equipo de programadores integrado por Richard Goldberg, Sheldon F. Best, Harlan Herrick, Peter Sheridan, Roy Nutt, Robert Nelson, Irving Ziller, Lois Haibt y David Sayre que lanzarían el primer manual de FORTRAN en 1956, siendo al primer lenguaje de programación de alto nivel. Esto facilitó el desarrollo de software a terceros permitiendo que se creara todo un ecosistema compatible con estas computadoras.

UNIVAC I

Invención del transistor en 1947, fruto de los esfuerzos en los Laboratorios Bell de los Físicos Walter Brattain, William Shockley y John Bardeen dio lugar a una nueva forma de representar los estados lógicos ofreciendo muchas ventajas como: reducción del tamaño, consumo de energía, temperatura de trabajo y costo de fabricación, aumento de la velocidad de procesamiento con respecto a sus predecesores, las válvulas electrónicas de vacio. El invento del transistor marcó el inicio de una nueva generación de computadoras, permitió la reducción de costos, mejora en la velocidad de procesamiento y reducción del tamaño y aumento de la durabilidad. Los precios aun seguían siendo inasequibles para un usuario común ya que representaban una parte importante del presupuesto de una empresa, por lo que los ordenadores pertenecientes a esta generación estuvieron enfocados en uso empresarial y propósitos científicos. No es hasta 1954 que se construye TRADIC la primera computadora transistorizada elaborada por Bell y se lleva a la práctica este avance tecnológico, estandarizándose su uso en los ordenadores en 1956.

Evolución del tamaño del transistor

La producción industrial de Microchips marcó el inicio de la tercera generación de computadoras, ya que permitió reducir sustancialmente el tamaño, costo de producción, consumo energético y mejorar la capacidad de procesamiento que tenían. El primer indicio de un circuito integrado del que se tiene constancia tuvo lugar en Alenia en el año 1949, el ingeniero de Siemens AG Warner Jacobi completa la primera solicitud de patente para circuitos integrados con amplificadores de semiconductores, la cual no fue registrada. Paralelamente la integración de circuitos estaba siendo conceptualizada por el científico británico de radares Geoffrey Dummer a principio de la década de los 50. En 1958 el Físico e Ingeniero Electrónico de la Empresa Texas Instruments Jack Kilby desarrolla el primer circuito integrado. El microchip agrupaba varios componentes electrónicos en un circuito usando una placa de germanio, material del que se fabricaban los semiconductores de la época. Robert Noyce desarrolló su propio circuito integrado 6 meses después. Resolvió algunos problemas prácticos del circuito de Kilby, facilitando el proceso de producción industrial. En 1968 sería cofundador de Intel Corporation. Este hito permitió una drástica reducción en el tamaño de las computadoras que se producirían posteriormente.

Microchip diseñado por Jack Kilby

Todos estos avances y el desarrollo de las técnicas de Fotolitografía contribuyeron a sentar las bases para que Intel Corporation produjera en el año 1971 el primer microprocesador. Donde se agrupaban los componentes de la computadora encargados del procesamiento de instrucciones en un solo circuito. Bautizado como Intel 4004, fue diseñado para una calculadora. Contenía 2300 transistores que operaban bajo un sistema de instrucciones de 4 bits y una frecuencia máxima de 700KHz. Podía realizar hasta 60 000 operaciones por segundo. Desde entonces se fueron miniaturizando los transistores y perfeccionando las técnicas de Fotolitografía, logrando aumentar la frecuencia de trabajo, la cantidad de transistores por milímetro cuadrado y optimizar, además, los sets de instrucciones y las arquitecturas. Como consecuencia la potencia de cómputo, en promedio, se duplicaba cada año hasta llegar a darnos los poderosos equipos con los que contamos hoy, por ende, las aplicaciones de dichos equipos cada vez eran mayores y su uso más extendido en diferentes áreas.

Intel 4004

Introducción de la Interfaz Gráfica de usuario (GUI, por sus siglas en ingles). Cubre un marco evolutivo de 5 décadas de mejoras incrementales, en la medida que evolucionaba la capacidad de procesamiento y la visión de los ingenieros y diseñadores implicados. La primera computadora que mostró el paradigma de escritorio en una pantalla compuesto por un mapa de bits es el Xerox Alto, en 1970, que evolucionaria luego en el Xerox PARC, cuya construcción fue iniciada en 1974. En 1975 los ingenieros de Xerox hicieron la primera demostración de interfaz gráfica de usuario, ya incluía el primer editor de texto gráfico WYSIWYG, menús emergentes e íconos. Serviría de inspiración a los futuros aportes de Apple y Sun Microsystems. Macintosh, ordenador de Apple, con la participación de algunos antiguos desarrolladores de Xerox, que introduciría formalmente el concepto de ventanas, íconos, ratón y dispositivo apuntador (conocido como WIMP, por sus siglas en inglés). Paradigma que sería adoptado posteriormente por Microsoft en Windows 3,1, dejando en un segundo plano las interfaces gráficas de líneas de comandos y pasando a ser la competencia de Apple.

GUI de la computadora Apple II

La evolución de las computadoras estuvo condicionada fundamentalmente por la necesidad y el desarrollo de avances en la ingeniería electrónica aplicables a disímiles áreas. El trabajo de varios ingenieros apoyado en conocimientos que nos legaron mentes brillantes que los antecedieron dio lugar a cada uno de los aportes que en conjunto hacen posible el funcionamiento de las potentes computadoras modernas. Curiosamente, un suceso tan nefasto como La Segunda Guerra Mundial contribuyó al desarrollo de las tecnologías de la comunicación. La competencia es un factor imprescindible que condiciona el avance de la tecnología, de lo cual acaba beneficiándose posteriormente toda la sociedad.

Fuentes:

Miguel, M. (2013). El microchip, un hito de la tecnología. ThinkBig. https://blogthinkbig.com/historia-del-microchip

Garrido, C. (2008). Historia de la computación [Tesis de maestría, Univeresidad de San Carlos de Guatemala]. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/55955091/07_2010-with-cover-page-v2.pdf?Expires=1634146221&Signature=DmbhHZfTvEqE~jS2kWklcClhxSPpAEVwmy4Cm1iymhpMz7qor8JmYCS1k9RwvlFLFnHxdDEm1U3OFjrJE60uXFe5te9mjOwIld1V5aKQ6vRCcbQuNAzZHyRIR8E~JqvsyFV6Q-O1xnKP4Zh6TaFqeitJsZu0i~3dgYonGbCnZKzmxtzPg99-u8Ke0gy-KZNQwLL7nMcMwNpgu5AkVu~qWJLVbNCbJHu8429ea4BCFcrUWkG0yHIyYy8oeGdMhcaevsukFEsa20D2bK9vU2GY6j-SXIyP41hjPqulztKp~npF7rrb5cyqoRn8iVJsbLheNg6CQgCF98gs-qyzcmS3Hw__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA