Charles Babbage

Publicado en la Revista Informática Médica. Nº 4: 34-37. Buenos Aires. Argentina

Charles Babbage

Nunca más podríamos sentir frustración después de leer la historia de Charles Babbage, un hombre antes de su tiempo, quien gastó más de la mayor parte de su vida en el vano intento de fabricar una máquina considerada por la mayoría de sus contemporáneos como totalmente ridícula.

En miles de dibujos detallados hechos 150 años atrás, Babbage proyectó los fundamentos por los cuales las computadoras hoy operan. Pero sus ideas fueron tomadas casi universalmente con un velo de ignorancia y malentendidos. Si la tecnología del siglo XIX hubiera sido igual a la del genio de Babbage, una computadora habría sido construida en 1822.

Pero la tecnología no estaba allí y Babbage estuvo destinando a ver los frutos de su trabajo solamente en papel y en teoría. Más de un siglo más tarde,  sin embargo, Howard Aiken, director del Proyecto Mark I de la Universidad de Harvard, remarcó: “Si Babbage hubiera vivido 75 años más tarde,  yo estaría fuera de mi empleo”. La histórica Mark I, terminada en 1944, fue conceptualmente muy semejante a la máquina de Babbage.

Charles Babbage, nació el 26 de diciembre de 1791 en Totnes,  Devonshire,  Inglaterra,  en la época fascinadora y tumultuosa de la Revolución Francesa. El fue uno de los dos niños sobrevivientes de Benjamín Babbage, un banquero,  y Beatriz Plumleigh Teape, ambos descendientes de dos bien conocidas familias de Devonshire.

Siendo un niño Charles Babbage exhibió un gran poder inquisitivo en las causas de los funcionamientos mecánicos. Al recibir un juguete nuevo le preguntaba a su madre que había adentro del mismo. Si la contestación que le daban no era de su satisfacción, el niño procedía a tomar el objeto para satisfacer su curiosidad.

Además de las cosas mecánicas, Charles Babbage mostró un temprano interés en lo oculto. Mientras era todavía un niño una vez trató de probar la existencia del diablo por medio del dibujo de un círculo que hizo con su propia sangre en un piso del desván mientras recitaba una  Oración al Señor. Sin resultados positivos en su experimento, el interés por lo sobrenatural continuó. Charles arregló con un amigo de su niñez que quien muriese primero aparecería al sobreviviente. Cuando su amigo murió a los 18 años de edad, Charles estuvo despierto toda la noche esperando una aparición que nunca vino. Aún en sus años de universidad, Charles formó un club de fantasmas para coleccionar apoyos de evidencias fiables en la existencia de lo sobrenatural.

Después de una educación clásica en una antigua escuela para niños, Charles entró en el Trinity College en Cambridge, Inglaterra. Allí continuó sus travesuras de niño y rebelión que fueron en gran parte consecuencia del aburrimiento de quien frecuentemente sabía más que sus instructores. A pesar de su comportamiento poco ortodoxo,  Charles estaba en el buen camino  para absorber las teorías avanzadas de matemática. Con varios otros, él formó una Sociedad Analítica para presentar y discutir trabajos originales en matemática e interesar gente para traducir trabajos de varios matemáticos extranjeros al inglés

La semilla es sembrada

En Cambridge los estudios de Charles lo condujeron a un examen crítico de las tablas de logaritmos que usaban para hacer cálculos precisos. Fue consciente de las dificultades y de lo tedioso que era compilar las tablas astronómicas y náuticas, que eran indispensables para la nación  marítima más grande de esa época, y por eso encontró y reportó errores en las tablas ya existentes. Un día que Charles estaba en la Sociedad Analítica contemplando un problema, pasó un amigo y al verlo tan abstraído le preguntó la naturaleza de su sueño. Se dice que Charles apuntó hacia una tabla de logaritmos y dijo: “Yo pienso que todas estas tablas podrían ser calculadas por máquinas”.

La idea tomó asidero firme en la mente de Charles y después de la graduación volvió a su casa para empezar a esbozar una máquina por la cual todas las tablas matemáticas pudieran ser computadas por un proceso uniforme. Estaba convencido que técnicamente era factible construir una máquina para computar por diferencias sucesivas e igualmente para imprimir las tablas cuando ellas fueran computadas. También podrían ser evitados los numerosos errores de los cajeros. Es notable que esta ambiciosa aventura de Babbage fue emprendida 50 años antes que las máquinas de escribir fueran inventadas.

Mientras que todavía estaba formulando los planes para su máquina,  Babbage se casó a los 23 años con Georgiana Whitmore exactamente un año antes de la  Batalla de Waterloo que se desarrolló en 1815. Georgiana tuvo ocho hijos en 13 años, solamente tres sobrevivieron hasta la madurez. Cuatro hijos murieron en la niñez o durante la primera infancia y su única hija murió en la adolescencia tardía.

Se dice que Babbage no tomó casi interés en la educación de los niños y se retiraba a su biblioteca por muchas horas, y se  concentraba en problemas técnicos en una manera casi obsesiva. Cuando Georgiana murió a los 35 años de edad, la madre de Babbage asumió el cuidado completo de los niños. No se volvió a casar en sus 80 años de vida.

Dos años después de su casamiento, en 1816, Babbage tuvo su primer importante fracaso seguido casi inmediatamente de otro. Su aplicación para la cátedra de matemática en el East Indian College en Haileybury fue rechazada debido a razones políticas,  como lo fue también  su aplicación,  tres años más tarde, para el lugar académico en la posición de matemático en la Universidad de Edinburgh,  a pesar que tenía relumbrantes recomendaciones.

Afortunadamente, el padre de Babbage apoyó a Charles y su familia, mientras  continuaba su trabajo febril en las máquinas de calcular. A los 30 años, Babbage estaba listo para anunciar a la Royal Society que estaba lanzado en  la construcción de una máquina calculadora de mesa.

Su trabajo “Observaciones en la aplicación de la Máquina al Cómputo de Tablas Matemáticas”  fue recibido con gran aclamación y Babbage obtuvo el primer premio y medalla de oro en la Royal Society.

Atractivos para la Royal Society

Con el apoyo de la Royal Society, Babbage escribió una carta a su presidente, Sir Humphrey Davy, donde le decía  que el trabajo intolerable y la fatiga de la monotonía de una repetición continuada de semejantes  cálculos matemáticos tuvieron excitados sus deseos y posteriormente sugirió la idea de una máquina  que por la ayuda de la gravedad o cualquier otro poder móvil sería un substituto para una de las ocupaciones más bajas del intelecto humano.

Un comité formado por 12 personas consideró la súplica de Babbage para obtener fondos para completar su proyecto y en mayo de 1823 la Sociedad estuvo de acuerdo en que la causa era meritoria. En Julio, Babbage recibió 1500 libras para posibilitarle perfeccionar su invento de la manera que él recomendó.

En el desarrollo de su Máquina Diferencial, como Babbage la llamó, estudió las invenciones matemáticas de varios predecesores, como el notable trabajo de Charles Mahon, Tercer Conde de Stanhope. Mientras que él dibujó arduamente basado en los principios de Mahon,  lo que distinguió el diseño de Babbage de todo trabajo previo fue lo siguiente: que se propuso para calcular una serie de números siguiendo cualquier ley por la ayuda de las diferencias y que colocando unos pocos números en el inicio,  una larga serie de números rápidamente eran producidos por una operación mecánica.

Además de los problemas relacionados con la implementación de la Máquina Diferencial, también hubo problemas debido a un malentendido entre Babbage y el Gobierno Británico: ambos consideraban a la máquina como de su propiedad. Este malentendido causó inconvenientes durante los siguientes 20 años, y atrasó a Babbage en el trabajo de su máquina mientras esperaba que le suministraran  fondos más allá del subsidio inicial.

Finalmente, comenzada su construcción la Máquina Diferencial, sufrió muchas mejoras y modificaciones durante los siguientes cuatro años. El modelo inicial consistía en 96 ruedas y 24 ejes pero cada progreso en la puesta a punto creaba una necesidad especial de construir partes inéditas de la máquina. Babbage aparentemente había calculado mal su tarea. Construyendo la Máquina había gastado cerca de 50 veces más que el dinero que se le dio. Además necesitó dos toneladas de latón, alambres y maquinarias de reloj, que tuvieron que ser fabricadas especialmente pues no existían en ese entonces.

En 1827, en el medio de dificultades profesionales, Babbage sufre una serie de tragedias personales: las muertes de su padre, esposa y de dos de sus niños. Al mismo tiempo comenzaron a circular rumores con respecto al gasto de la máquina y le cuestionaban sobre su valor. Babbage estimó que ya había gastado cerca de 6.000 libras en la máquina. Estos sucesos tuvieron repercusión e hicieron decaer a Babbage. Su familia le aconsejó  viajar al extranjero por varios meses para que recobrara su equilibrio. A su regreso Babbage se acercó al Duque de Wellington,  entonces primer ministro,  para solicitarle un nuevo subsidio.

En la época de la victoria de Waterloo, Babbage había encontrado a alguien que verdaderamente podía entender los principios y las capacidades de la máquina y los dos fueron amigos por el resto de sus vidas. El gobierno Británico poco después le concedió otras 1.500 libras seguidas por 3.000 libras más, con una promesa para suministrar una suma mayor cuando la máquina estuviera completa. Babbage también había heredado 100.000 libras luego de la muerte de su padre.

Después de trabajar de lleno en la Máquina Diferencial, Babbage se enfrentó con más problemas. El principal ingeniero del proyecto, Joseph Clement, demandó más y más sumas exorbitantes para completar el trabajo. El asunto culminó con la ida del ingeniero y también echó a todos sus trabajadores. En el medio de sus considerables problemas, Babbage giró su atención a otras cosas y publicó numerosos trabajos técnicos, incluido su Economía de Manufacturas (1832), luego considerado un trabajo pionero en investigación operacional. El tema principal fue la división del trabajo, aplicado a operaciones mentales y mecánicas.

La Máquina Analítica

Mientras estaba privado de herramientas y dibujos por Clement, Babbage tuvo otra idea genial: diseñaría una máquina que sería más fácil para construir, que tendría mayor versatilidad y que operaría más rápido que la Máquina Diferencial. Su nueva inspiración era la Máquina Analítica y ejecutaría todos los cálculos de aritmética -en oposición a una máquina limitada- y podría combinar operaciones de tal forma que resolvería cualquier problema de aritmética concebible.

La Máquina Analítica incluyó a las prestaciones esenciales que tienen las computadoras digitales modernas, pero expresados en términos mecánicos. La máquina se dividía en dos partes: el “molino” en el cual los procesos aritméticos eran llevados a cabo, y el lugar de “guardar” el cual contenía los datos como resultados intermedios para que se pudiera trabajar con ellos.

La máquina analítica estaba diseñada para ser capaz de realizar cualquier operación matemática y se puede considerar como la primera máquina programable, aunque el programa era externo a la misma.

Según el diseño, se podían almacenar 1.000 registros, cada uno de ellos podían contener números de 50 dígitos. Los números podían ser seleccionados del lugar donde estaban almacenados, operar sobre ellos y el resultado era nuevamente almacenado en otro lugar. Podía utilizar funciones auxiliares que constituían su propia biblioteca, podía comparar números y actuar de acuerdo con el resultado de la comparación; en definitiva, su estructura era muy parecida a la de las primeras computadoras electrónicas. Precisamente su principal limitación era que para su funcionamiento no podía contar con la electrónica, teniendo que conformarse con la mecánica.

El control entero del proceso se llevaba a cabo a través de un juego de tarjetas perforadas semejantes a las usadas en el telar de Jacquard, inventado en 1801 y todavía hoy en uso. Estos telares permitieron a la tejeduría efectuar elaborados patrones tan fácilmente como los antiguos telares hacían tejidos sencillos simplemente indicando el diseño a través de tarjetas con agujeros.

Babbage propuso el uso de tarjetas para especificar la operación que se tenía que llevar a cabo y para dar la dirección del operando para que se almacenara. Toda la información se almacenaba en estas grandes tarjetas perforadas que contendrían tanto los datos como los programas y el mecanismo de funcionamiento se basaba en alambres, que según pudieran atravesar o no los orificios de las tarjetas, ponían en marcha los engranajes oportunos.

Una importante característica de la Máquina Analítica fue su habilidad para hacer saltos condicionales. Medios mecánicos  fueron proveídos para permitir que una serie de tarjetas puedan ser avanzadas o retrasadas, y que pudieran ir saltando algunas tarjetas,  o repitiendo alguna de ellas.

En suma Babbage tuvo que gastar 14 años y unas 17.000 libras en las Máquinas Diferencial y Analítica, ninguna de las cuales serían construidas durante su vida.

Tiempo y otra vez puestos prestigiosos que le habían sido prometido escaparían a su posibilidad de accederlos y el gobierno Británico le sacaría su apoyo financiero y además la sensación general hacia él y su máquinas fueron adversas. 

Irónicamente el sueño de Babbage fue parcialmente reconocido por un imprentero sueco, George Scheutz, quien construyó una calculadora similar, luego de leer un artículo sobre la Máquina Diferencial en el Edinburgh Review en 1834. Scheutz y su hijo comenzaron a trabajar en la máquina en 1837 diseñándola para calcular tablas de mortalidad. Bastante diferente en principio a la de Babbage, la Máquina Tabuladora de Scheutz era más pequeña y tenía 14 lugares para números,  pero podía imprimir tablas.

Para sorpresa de todo el mundo Charles Babbage hizo todo lo posible para asegurar el éxito de la máquina nueva y pasó a ser de una indudable ayuda para que llegara a obtener una Medalla de Oro en Francia en 1855. El primer modelo fue comprado por u$s 5.000 en 1856 y enviado al Observatorio de Dudley en Albany, Nueva York, y un duplicado fue hecho para el gobierno Británico y usado  en el  Departamento General de Registros.

Esta cooperación de Babbage no es imposible de comprender cuando se considera lo siguiente: su propia máquina había inspirado a la de Scheutz; y la de éste era infinitamente menos ambiciosa que la suya y por lo tanto más fácil para terminarla de fabricar; y su existencia probó que una máquina calculadora de este tipo no solamente podría ser hecha,  sino que también podía trabajar.

Ya en su madurez, a los 71 años, Babbage estuvo de acuerdo en mostrar al público por primera vez su Máquina Diferencial. La presentó en la Gran Exposición Industrial en Londres en 1862, en un pequeño stand de 1,20 m de frente por 1,50 m de profundidad. Fue rodeado por otras exhibiciones y no más de seis o siete personas la podían examinar por vez.

Las desilusiones que tuvo lo llevaron a decir que nunca había tenido un día feliz en su vida y uno de sus amigos dijo que Babbage era un hombre a quien el género humano había odiado en general, los ingleses en particular y el  gobierno Inglés más que a todos. El 18 de octubre de 1871 a escasos dos meses de su 80° cumpleaños Babbage estaba cerca de la muerte: “Es un largo tiempo que está viniendo”, le dijo a un amigo. “Ahora me estoy yendo, como ellos lo llaman, al otro mundo: pregúnteme cualquier cosa sobre mis sentimientos o pensamientos y yo le contestaré”.

La Historia no recuerda que preguntas o respuestas pudieron tener lugar, pero es de hacer notar que solamente un manojo de flores hubo en su entierro que tuvo lugar seis días más tarde. 

Esto prueba que la grandeza de un hombre no siempre puede ser juzgada por la opinión de sus contemporáneos.