Charles Babbage: El padre de la computadora

Un día después de la Navidad de 1791 nacía Charles Babbage, y con él podría decirse sin temor a equivocarnos, que también nacía la computadora. Babbage, a pesar de las enfermedades que lo aquejaron en su infancia, se las ingenió para estudiar y obtener una formación que le permitió llegar a los inventos que hicieron historia.

Sin dudas un tipo fuera de lo común, un verdadero genio sin el cual la historia hubiera sido escrita de otra manera. Por ello en este artículo repasaremos la historia y la obra de Charles Babbage, para entender de forma más completa el desarrollo de la informática y de la computación.

Aquí se incluye el desarrollo de sus ideas hasta llegar a la máquina diferencial, la máquina analítica y sus obras literarias técnicas, un legado a la Humanidad del cual todas las ciencias se han beneficiado por siglos.

Qué vas a encontrar aquí: Quien fue Charles Babbage. La máquina analítica y la máquina diferencial de Babbage. Ada Lovelace y Charles Babbage. Los libros de Charles Babbage y mucho más!

Quien era Charles Babbage

En pocas palabras, Charles Babbage era un verdadero genio. Llamado posteriormente como “El padre de la computación”, este intelecto superior nació un 26 de diciembre de 1791 en Teignmouth, cerca de Londres, en Inglaterra.

Charles era el cuarto hijo de Benjamin Babbage y Betsy Plumleigh Teape. Su padre ostentaba una sólida posición económica, ya que era un banquero bien acomodado. Esto le permitió al pequeño Charles tener una educación formal de alto nivel.

También le permitió estudiar libremente en diversas casas de estudio, lo que le fue muy útil debido a la delicada salud que Babbage tenía cuando pequeño. La riqueza de su familia le permitió saltar de un establecimiento a otro, adaptándose a los cambios de su salud y también a sus necesidades intelectuales.

Aprendizaje de Babbage

Por ello asistió a los mejores colegios de Inglaterra, como por ejemplo, la King Edward VI Grammar School, el Trinity College en Cambridge, y también con diversos tutores privados en la ciudad de Totnes que delinearon una perspectiva diferente, que llevó a Babbage a convertirse más tarde en una pieza indispensable de la historia.

Ya con más edad, Babbage se interesó profundamente en las matemáticas, por lo cual ingresó a la Holmwood Academy en Enfield, conocida por su amplia biblioteca. En esta academia impartía clases Stephen Freeman, que en grupos cerrados de no más de 30 alumnos, daba clases de esta ciencia.

Más tarde abandonaría Holmwood para interiorizarse en otras ciencias y materias, para lo cual asistió a clases con Charles Simeon, otro tutor privado.

Sin embargo, la experiencia no le fue del todo satisfactoria, por lo cual con poco más de 16 años regresó a Totnes con el fin de recibir educación de manos de un tutor egresado de la Universidad de Oxford.

La expectativa de Babbage era poder ingresar en Cambridge, por lo cual este tutor privado lo preparó en todo lo relacionado a Humanidades Clásicas.

Finalmente este objetivo lo cumplió, pero quedo decepcionado tras comprobar que en esa alta casa de estudios todavía se seguía aprendiendo de las matemáticas de Isaac Newton, que había muerto hace 200 años.

Es decir que para Cambridge, no habían ocurrido cambios significativos en el modo de ver esta ciencia, perspectiva que Babbage y otros estudiantes no compartían.

Esto lo motivó a que una vez graduado, fundara, junto con otros estudiantes, la Analytical Society, una sociedad que tenía como fin modernizar las matemáticas en Inglaterra.

Tras graduarse tuvo la idea de desarrollar una forma práctica de calcular las tablas matemáticas. Este pensamiento le surgió tras comprobar la alta cantidad de errores que se cometían al compilarlas debido a factores como el cansancio o a la desatención.

Aparentemente, el factor predominante que parece haberlo motivado es su conocida fobia al desorden. Para esto se ayudó de sus amplios conocimientos en las tablas logarítmicas, y también en los desarrollos de Pascal y Leibniz sobre las máquinas de calcular.

Con estos elementos desarrolló y construyó una máquina de calcular que era capaz de llevar a cabo determinados cálculos con hasta ocho decimales.

Matrimonio de Charles Babbage

A los 22 años, Charles Babbage se casó con Georgiana Whitmore en Teignmouth. Ambos se mudaron más tarde a Marylebone, en Londres. De este matrimonio surgieron ocho hijos, tan solo llegando cuatro a la edad adulta.

Hijos de Charles Babbage y Georgina Whitmore:

• Benjamin Herschel Babbage
• Dugal Bromhead Babbage
• Henry Prevost Babbage
• Charles Whitmore Babbage
• Edward Stewart Babbage
• Francis Moore Babbage
• Alexander Forbes Babbage
• Georgiana Whitmore

Cabe destacar que su esposa Georgiana Whitmore murió en 1827.

Los logros de Babbage

A partir de 1815, Babbage comenzó a enseñar Astronomía en la Royal Institution. También presentó una candidatura, que no obtuvo, como profesor en el prestigiosos Haileybury College.

En 1816 ingresaba en la Royal Society of London for Improving Natural Knowledge. Esto le permitió conocer y relacionarse con las mejores mentes de la época.

Ese mismo año, Babbage, junto a Herschel y Peacock publicaron la traducción del que era considerado como el libro de texto más moderno sobre cálculo, escrito originalmente por Sylvestre Lacroix.

Tras unos años, partió para Paris en 1819 para visitar la Société d'Arcueil, un prestigioso círculo de científicos franceses. También en 1819, pidió un cargo de profesor en la Universidad de Edimburgo, pero no le fue concedida.

Un año más tarde, Babbage participó activamente en la fundación de la Royal Astronomical Society, donde comenzó a desarrollar la idea de su máquina diferencial, de la cual hablaremos más adelante.

En 1824, finalmente le fue concedido un importante reconocimiento por el desarrollo de su máquina de cálculo de tablas matemáticas y astronómicas.

Tres años más tarde fallece su padre, Benjamin Babbage, quien le hereda bienes y dinero que le permitieron viajar y estrechar vínculos con personalidades de la política y la ciencia.

Un año después de esto, precisamente en 1828 publica sus renombradas “Tablas de logaritmos”, que comprenden del 1 al 108.000.

Cuatro años más tarde, en 1832, se le concede el título de Miembro Honorario Extranjero en la Academia de Artes y Ciencias de los Estados Unidos.

A partir de 1834 comenzó a llevar a cabo las primeras investigaciones y desarrollos para conseguir su Máquina Analítica, de la cual también hablaremos más tarde.

También Babbage llevó a cabo otras actividades, como su participación en el desarrollo del sistema postal de Inglaterra participó en el establecimiento del sistema postal moderno británico.

Por otra parte desarrolló un velocímetro y el llamado “Oftalmoscopio”. Asimismo, llevó a cabo la compilación de las primeras tablas actuariales.

Como sabes, Babbage fue un activo científico al cual le gustaba ser miembro de diversos organismos y foros, entre los que se destacan la Royal Statistical Society, la Royal Society of Edinburgh, la Academia de Ciencias de Baviera, la Royal Astronomical Society y la Academia de Ciencias de Hungría, entre muchas otras organizaciones.

Fue capaz de tomarse el tiempo para escribir cantidad de obras científicas y técnicas, como por ejemplo “Reflections on the decline of science in England”. Si quieres la lista completa, más abajo en este mismo post encontrarás todos los libros de Babbage.

Tras una vida repleta de logros e inventos, Charles Babbage muere en casa de Marylebone, a la edad de 79 años, un 18 de octubre de 1871. Fallece debido a una insuficiencia renal. Sus restos mortales descansas en el cementerio de Kensal Green, en Londres.

La máquina diferencial de Babbage

Como mencionamos más arriba, en 1820, Babbage participó en la fundación de la Royal Astronomical Society, donde comenzó a desarrollar la idea de su máquina diferencial.

Debido a que comenzó con esta tarea? Básicamente se podría reducir a lo siguiente:

A Babbage y otro científico, llamado Herschel les encomendaron simplificar los cálculos astronómicos con el fin de facilitar su publicación.

Ni bien los matemáticos se pusieron manos a la obra se dieron cuenta que existían muchas diferencias. Esto sucedía debido a lo aburrido y tedioso que era llevar a cabo los miles de cálculos que eran necesarios para hacer la tarea. Eso por supuesto llevaba a múltiples errores.

Por ello Babbage comenzó a pensar en la posibilidad de desarrollar una máquina que pudiera hacer esos cálculos de manera automática. Es decir una calculadora.

Babbage tenía en claro que una máquina, por más complicado que fuera su diseño y construcción, no tendría estos errores.

A pesar de las dificultades técnicas y económicas, y basándose en los trabajos de Blaise Pascal y Gottfried Leibniz, Babbage se puso a la tarea inmediatamente. Uno de sus primeros pasos fue la publicación de un libro llamado “Máquina de diferencias”, en 1821, y en donde explicaba y sentaba las bases de su proyecto.

Además comenzó con la etapa de la financiación. Por ello en 1822, explica a en una carta dirigida a Sir Humphry Davy, conocido como el “Padre de la electroquímica”, los alcances de la máquina. Esta era capaz de calcular e imprimir, sí, imprimir, tablas matemáticas.

Tras esto, el gobierno británico comenzó a prestarle asistencia financiera, unas 1500 libras, con la cual sería de construir una máquina con capacidad de hasta 20 decimales, control secuencial, derivación y transición. Con ello se estaba dando el primer paso del cambio entre la aritmética mecánica hacia la computación.

La máquina diferencial de Babbage debería estar lista en dos años, sin embargo, no se pudo completar el plazo, siendo víctima de diversas acusaciones. Pero dado el potencial de la máquina, se volvió a financiar a Babbage.

Lamentablemente, uno de los principales mecánicos del proyecto renunció, en 1834, dejando todo el proyecto parado sin haber culminado.

Afortunadamente, lo aprendido quedó para los que siguieron, que supieron aprovecharlo y descubrir nuevos horizontes que nos llevaron hasta nuestro presente.

También quedaron los datos y los diseños. Esto permitió que en 1991 el Museo de Ciencias de Londres, logró poner en funcionamiento la máquina diferencial de Babbage.

Este trabajo fue completado a principios del siglo XXI con la incorporación de la impresora que el inventor había diseñado originalmente para su máquina.

La máquina analítica de Babbage

Como leíste, la máquina diferencial nunca pudo ser construida en su tiempo, pero aplicándola debidamente, era capaz de construir tablas de logaritmos y de funciones trigonométricas mediante un método que utilizaba polinomios.

A pesar de estas fantásticas funciones, lo cierto es que la máquina diferencial no podía usarse para llevar a cabo otros cálculos que no fueran los que se describen.

En este punto, Babbage descubrió que su máquina necesitaba ser capaz de modificar su forma de funcionar con el fin de adaptarse a otros escenarios. Es decir que debía ser capaz de que el operador la modificara para procesar la tabla requerida. En pocas palabras, su máquina debía poder ser programada.

Con esto en mente, Babbage comenzó a perfilar un dispositivo completamente mecánico llamado “Máquina Analítica”, una máquina más orientada hacia el propósito general.

Babbage pasó años desarrollando su diseño, hasta que finalmente le dio forma. Esta medía unos treinta metros de largo por diez de ancho. Bastante lejos de los estándares de tamaño de la actualidad.

Semejante artefacto necesitaba de una planta motriz, por lo cual Babbage la dotó de un motor de vapor.

El diseño resultó extraordinario, ya que a pesar de ser de naturaleza mecánica, podía ser programada. Esto se llevaba a cabo mediante un lenguaje de programación bastante similar al ensamblador.

En esto tiene mucho que ver Ada Lovelace, la quien hablaremos más abajo.

Este rudimentario lenguaje de programación permitía algunas operaciones básicas parecidas a las que se usan en los lenguajes modernos. Ejemplos de ello son la posibilidad de realizar bucles del tipo While-End o For-Next y la toma de decisiones como If-Then.

El hecho que se pudiera modificar su funcionamiento basado en instrucciones recibidas, hacía a la máquina analítica de Babbage uno de los inventos más increíbles de su época.

Para poder llevar a cabo el programa, Babbage dispuso una unidad de lectura de tarjetas perforadas similares a las utilizadas en telares y otros mecanismos. En estas tarjetas también se imprimían los resultados de las operaciones.

En este sentido Babbage puso en funcionamiento un sistema de tres tipos de tarjetas perforadas:

• Tarjeta perforada para operaciones aritméticas
• Tarjeta perforada para introducción de constantes numéricas
• Tarjeta perforada para operaciones que usaban la memoria de datos

Para poder leer estos tres tipos de tarjetas la máquina analítica poseía tres diferentes lectores de tarjetas.

También tenía una impresora, la cual permitía ajustar algunos parámetros como por el ejemplo el interlineado, y el número de columnas. Asimismo contaba con la posibilidad de cambiar la tipografía de la impresión entre dos tipos diferentes. Sin dudas una verdadera obra de ingeniería.

Algunas de las características más importantes de la máquina analítica de Babbage eran la capacidad de retener hasta 1000 números de 50 dígitos cada uno en su rudimentaria memoria.

Además tenía adosado un dispositivo llamado “Unidad aritmética”, el cual era capaz de hacer las operaciones aritméticas básicas.

También tenía una impresora y un mecanismo sonoro de campana que le avisaba a los operadores que había terminado con el trabajo encomendado.

Lamentablemente, y tal como pasó con la máquina diferencial, Babbage no pudo construir su máquina analítica. Esto fue debido a la falta de presupuesto, pero sobre todo por la complejidad del diseño. Este usaba aleaciones de metal difíciles de forjar y una precisión casi imposible de cumplir para los estándares de fabricación de la época.

Sin embargo, parte de su máquina fue construida por uno de sus hijos, Henry, en 1910. La misma carecía de muchos de los avances de la máquina analítica original, como por ejemplo memoria, y además no podría ser programada.

Sin embargo, era completamente funcional, y sirvió para demostrar que Babbage padre tenía razón en su diseño. Esta máquina fabricada por su hijo fue capaz de realizar un listado con todos los múltiplos de PI.

Ada Lovelace y la programación de la máquina analítica

En un punto de su desarrollo, Babbage estaba preocupado debido a que sentía que se estaba estancando. Cuanta la historia que Babbage, Ada Lovelace y su marido eran amigos, ya que compartían interesas científicos en áreas como las matemáticas y la mecánica.

Como mencionamos, en ese momento, Babbage estaba teniendo dificultades con el desarrollo. Ada, conocedora de esta situación, se comprometió a ayudarlo, colaborando en lo que pudiera con la máquina analítica, un proyecto que llamaba mucho su atención.

Afortunadamente, Babbage aceptó la ayuda. Decimos afortunadamente debido a que de este equipo surgieron muchas ideas que se trasladaron a nuestros días y sentaron las bases de la informática moderna.

La primera tarea de la que se hizo cargo Ada fue la traducción de un artículo científico sobre la máquina analítica. Este artículo había sido escrito por un científico italiano llamado Luigi Federico Menabrea, muy interesado en el trabajo de Babbage.

Sin embargo, fue mucho más allá de traducción, ya que también le añadió un anexo, al cual llamó “Notas”. En este texto Ada explicaba el funcionamiento y la posible programación de la máquina de Babbage.

Cabe destacar que este anexo terminó teniendo mayor extensión que el texto traducido.

El algoritmo, el primer programa y la máquina analítica 

En estos textos, Ada Lovelace aseguraba que era necesario hacer una diferenciación clara entre el procesamiento y los datos, de lo cual Babbage no se había cuenta. Recordemos que Babbage por aquellos días estaba completamente inmerso en el desarrollo y diseño de su máquina, pero no de sus aplicaciones reales.

En este punto, lo que sostenía Ada Lovelace es que si se pudieran separar los datos de forma sencilla y clara del procesamiento encargado de gestionarlos, era posible aplicar la máquina analítica a casi cualquier tarea solicitada.

Ada Lovelace lo que planteaba era la utilización de una algoritmo, un concepto todavía desconocido por aquellas épocas. Una mente verdaderamente privilegiada, no cabe ninguna duda.

En estas Notas, Lovelace, desarrolló todo lo relacionado con el funcionamiento y los procedimientos aplicables a la máquina analítica. Utilizando un severo método de estudio e investigación, Ada consiguió centrarse y sumergirse en las aplicaciones de la máquina de Babbage y no en su funcionamiento en sí.

Esto le permitió visibilizar procedimientos en los cuales la máquina analítica de Babbage pudiera ser útil. A esto Ada Lovelace lo llamaba “La ciencia de las operaciones”.

Había nacido la informática.

Para ejemplificar y poder poner a prueba la máquina analítica, Ada desarrollo un procedimiento que le permitía calcular los “Números de Bernoulli”, una sucesión de números racionales de importancia para la “Teoría de los números”.

Este procedimiento es descripto por muchos científicos e historiadores como el primer programa informático de la historia. Por lo cual ubica a Ada Lovelace como la primera programadora.

Lamentablemente, como mencionamos, Charles Babbage jamás pudo construir su máquina analítica, por lo cual Ada Lovelace nunca pudo poner a prueba sus teorías.

Obra de Charles Babbage 

Además de ser un prolífico inventor, Babbage era también un escritor notable. Todas sus obras están relacionadas con la investigación, las matemáticas y la ciencia. Algunas de sus obras más destacadas, y las cuales siguen siendo referencia hasta nuestros días son:

• Babbage's Calculating Engines
• Examples of the Solutions of Functional Equations
• Memoirs of the Analytical Society
• Observations On The Temple Of Serapis At Pozzuoli Near Naples
• On the Economy of Machinery and Manufactures
• Passages from the Life of a Philosopher
• Reflections on the Decline of Science in England, and on Some of Its Causes
• Science and Reform
• Table of the Logarithms of the Natural Numbers
• The Exposition of 1851
• The Ninth Bridgewater Treatise

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