Storia del calcolo

In questo capitolo sono illustrate le principali tecniche utilizzate nel passato per l’automatizzazione di calcoli matematici dall’antichità fino agli ultimi anni del ‘600.

Successivamente viene presentato il processo di meccanizzazione che ha portato allo sviluppo di macchine in grado di eseguire operazioni scritte su fogli perforati e alla prima elaborazione di dati automatizzata.

Infine sono presentate le principali aziende che per prime hanno prodotto macchine di tipo meccanografico.

Il calcolo automatizzato

Già dagli albori della civiltà scienziati e mercanti hanno dovuto affrontare calcoli aritmetici, spesso ripetitivi, che possono produrre errori. La necessità di velocizzare i calcoli e ridurre il margine di errore ha portato nella storia alla creazione di tecniche e strumenti per l’automatizzazione di tali operazioni.

In origine lo strumento utilizzato è stato l’abaco (Figura 2.1), uno strumento che risale al V secolo a.C.

I numeri sono rappresentati con le diverse posizioni dei gettoni nelle varie colonne. Ogni colonna è riservata alla rappresentazione delle unità, delle decine o delle centinaia di un certo numero. Le operazioni di somma e sottrazione sono effettuate con gli spostamenti dei gettoni stessi, il risultato è rappresentato dalla nuova disposizione dei gettoni.

Una particolare variante dell’abaco, diffusa in Oriente permette di eseguire operazioni più complesse, come ad esempio la radice quadrata, che con l’abaco tradizionale non sono possibili. Un meccanismo molto particolare è stato scoperto agli inizi del ‘900 nel relitto di una nave romana, presso l’isola di Anticitera (Figura 2.2).

La macchina è formata da un complesso sistema di ingranaggi molto piccoli, costruiti con una precisione millimetrica.

Lo scopo di questa macchina è quello di calcolare i movimenti degli astri, le eclissi e le fasi lunari.[1]

Il primo passo verso la meccanizzazione del calcolo è stato intrapreso nel secolo XVII. Dal punto di vista tecnico è stata fondamentale l’applicazione della ruota dentata nella creazione degli ingranaggi. Questa tecnologia, già nota, nell’arte orologiaia, è stata sfruttata per la costruzione delle prime calcolatrici meccaniche. La ruota dentata è utilizzata sia come elemento di memoria che come una componente attiva per il calcolo.

Il primo dispositivo meccanico in grado di eseguire somme e sottrazioni è la pascalina (Figura 2.4). Introdotta nel 1644 da B. Pascal (Clermont-Ferrand, 19 giugno 1623 – Parigi, 19 agosto 1662), per aiutare il padre a svolgere calcoli più rapidamente.

Più tardi, nel 1694, Leibniz (Lipsia, 1o luglio 1646 – Hannover, 14 novembre 1716) ha introdotto un nuovo strumento in grado di svolgere anche operazioni di moltiplicazione e di divisione (Figura 2.5).

Nonostante la meccanica delle prime macchine non sia stata affidabile a causa di alcuni difetti di produzione, è stata comunque un punto di ispirazione per la progettazione delle successive calcolatrici.

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Meccanizzazione

La costruzione delle prime macchine meccaniche nasce dall’esigenza di automatizzare azioni ripetitive, velocizzarle e diminuire il margine d’errore dovuto alla distrazione umana. Il processo di meccanizzazione inizia con la rivoluzione industriale nella seconda metà del XVIII secolo con l’utilizzo della macchina a vapore di J. Watt (Greenok, 19 gennaio 1736 - Handsworth, 19 agosto 1819) nel processo produttivo.

Un’innovazione importante messa in atto in questo periodo consiste nell’affidare semplici lavori ripetitivi a delle macchine alimentate a vapore. Questa intuizione ha permesso non solo di garantire un profitto più alto, derivante dall’abbattimento dei costi di produzione, ma anche di aumentare la precisione del prodotto finale.

Un settore dell’industria nel quale la meccanizzazione ha avuto un ruolo fondamentale è il settore tessile. Questo settore è stato innovato con l’invenzione di telai meccanici. Un tipo di telaio meccanico è stato costruito da J. M. Jacquard (Lione, 7 luglio 1753 - Oullins, 7 agosto 1834) (Figura 2.6): la sua particolarità è quella di essere controllato attraverso fogli perforati che istruiscono la macchina su quali pattern utilizzare nella creazione dei tessuti.

Molti considerano il telaio di Jacquard come il precursore dei moderni computer per l’utilizzo di schede perforate. Le schede perforate, infatti, sono un elemento fondamentale per le prime macchine meccanografiche e nel telaio automatico assumono un ruolo simile a quello dei primi calcolatori, cioè quello di contenere un’informazione che può essere codificata ed elaborata da una certa macchina per ottenere un certo output.

L’idea di codificare un’informazione attraverso una sequenza di fori in una scheda è antecedente all’invenzione del telaio meccanico.

Nel 1702 Giovanni Barbieri inventò un organetto meccanico (Figura 2.7), alimentato con una manovella, capace di leggere un cartoncino perforato e, con esso, la prima scheda perforata. Ogni colonna rappresenta un’unità di tempo e i fori presenti in quella colonna le note che devono essere suonate. Per anni l’organetto è stato l’antenato dei moderni lettori MP3.

La differenza fondamentale tra questo tipo di organetto e il telaio introdotto da Jacquard è nel metodo in cui viene alimentata la macchina. Nel caso dell’organetto, sia la compressione dell’aria, che l’alimentazione della scheda avvengono manualmente, perciò è necessaria la figura del suonatore di organetto affinché sia possibile la lettura della scheda. Nel caso del telaio, invece, il meccanismo è alimentato da un motore a vapore che lo rende, quindi, autonomo.

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La meccanizzazione su larga scala

Il primo sistema di informatizzazione diffuso è stato introdotto dall’ingegnere Hollerith (Buffalo, 29 febbraio 1860 – Washington, 17 novembre 1929).

In occasione del censimento americano del 1890, Hollerith ha ideato un sistema che prevede innanzitutto la raccolta dei dati, successivamente la loro codifica su schede perforate e, infine, la suddivisione di tali schede in diverse categorie per effettuare calcoli di tipo statistico.

Le schede perforate utilizzate da Hollerith sono in grado di codificare i seguenti campi: genere, origine, età, stato civile, istruzione. Nella Figura 2.9 il questionario utilizzato per il censimento.

Le schede hanno dimensioni simili a quelle del dollaro americano. Questa scelta è stata presa per poter sfruttare le macchine già utilizzate per la stampa delle banconote e ridurre, quindi, i costi di produzione. Graficamente, sono divise in diverse aree che contengono ciascuna tutte le risposte possibili per una certa domanda.

Differentemente dalle schede perforate utilizzate nei primi calcolatori illustrate nelle pagine successive, i fori nelle schede sono tondi.

Le perforazioni sono effettuate da operatori tramite una semplice macchina perforatrice manuale dotate di un un punzone mobile (Figura 2.11).

Le schede perforate sono lette da una macchina chiamata selezionatrice (Figura 2.12), costruita dallo stesso Hollerith. La funzione della macchina è quella dividere le schede in 11 diversi sottoinsiemi in base alle informazioni contenute in modo tale da poter eseguire successivamente dei calcoli statistici.

La macchina è composta da una stazione di lettura (Figura 2.13) e un mobiletto chiamato sorter formato da 11 colonne, ognuna delle quali ha un coperchio inizialmente chiuso. La stazione di lettura è costituita da punzoni collegati con un circuito elettrico.

Il compito dell’operatore è quello di posizionare la scheda sulla stazione di lettura e azionare la scheda per leggerla. A questo punto la macchina apre una delle colonne del sorter e l’operatore deve inserire la scheda in quella colonna.

La meccanizzazione del censimento ha ridotto da 8 a 6 anni il tempo di analisi di tutti i dati raccolti, mentre il dato sul numero della popolazione è stato rilasciato dopo 6 settimane.

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Le prime aziende

In questo capitolo sono illustrate le principali aziende che nei primi anni del ‘900 hanno ideato e diffuso le prime macchine meccanografiche.

IBM

L’azienda leader nel settore della meccanografia è IBM (International Business Machines Corporation), attiva già dal 1888 con il nome Tabulating Machine Company fondata da H. Hollerith.

Nel 1911 nasce la CTR (Computing- Tabulating-Recording) dalla fusione della Tabulating Machine Company di Hollerith con la International Time Recording Company e la Computing Scale Company.

Nel 1915 la CTR viene amministrata da T. Watson che ha contribuito a creare l’immagine di un’azienda forte e competitiva. Nel 1924 il nome dell’azienda viene cambiato in IBM.[2]

Nei primi anni ’50 l’azienda possiede l’85% del mercato americano e il 60% di quello europeo. Successivamente negli anni ’60 l’azienda diventa leader indiscusso nel settore.

Attualmente IBM ha dichiarato nel 2015 di volersi concentrare sull’analisi e la ridistribuzione di dati raccolti dalla rete.[3]

Olivetti-Bull

Il principale concorrente della IBM fu in Europa la Olivetti- Bull, nata nel 1949 dall’accordo tra l’azienda italiana Olivetti e la francese Compagnie des Machines Bull.

La Olivetti è nata in Italia nel 1908 producendo macchine da scrivere. Intorno agli anni ’50 l’azienda ottiene una posizione di rilevanza nel settore della meccanografia per l’ufficio.[4]

Il Groupe Bull nasce invece nel 1931 in Francia per la produzione di macchine meccanografiche utilizzate in ambito statistico.[5]

Come la IBM, anche la Olivetti Bull era attenta alla formazione degli operatori, con corsi di aggiornamento per garantire assistenza agli impianti forniti.

L’azienda riuscì ad affermarsi in una fetta importante del mercato europeo.[6]

Remington Rand

La Remington ha origine nel 1873 da P. Remington con la produzione di macchine da scrivere. Nel 1886 questa azienda viene ceduta dallo stesso fondatore.

Successivamente nel 1927 viene fondata la Remington Rand dalla fusione di Remington Typewriter Company, Rand Kardex Company e Powers Accounting Machine Company.

Nel 1949 l’azienda ha prodotto il suo primo calcolatore con pannelli programmabili, il Remington Rand 409, venduto in due modelli: UNIVAC 60 e UNIVAC 120.[7]

Il predominio di IBM

La figura che predomina nel mercato ICT è l’azienda IBM, nonostante le aziende concorrenti siano anch'esse molto forti e abbiano introdotto nel mercato elaboratori guadagnando una significativa fetta di mercato. Il principale concorrente di IBM è stato l’UNIVAC di Remington che, intorno agli anni ’50 sembra non avere rivali.

Il dominio di IBM ha influenzato lo sviluppo della meccanografica per quanto riguarda l’adozione di certi standard di codifica o di progettazione, come per esempio le dimensioni delle schede perforate. L’adozione comune di un certo standard è stato fondamentale per le aziende per poter rendere compatibili i propri prodotti con i lavori già svolti in precedenza con macchine concorrenti.

Il motivo di successo della IBM non è legato tanto alla progettazione tecnica delle macchine, ma alla politica commerciale attuata dall’azienda che mette in primo piano le esigenze del cliente: viene garantita un’assistenza ventiquattro ore in tutti i giorni dell’anno e offerta una formazione gratuita sull’utilizzo del prodotto. Veniva data al cliente, quindi, una sicurezza sul corretto funzionamento del prodotto e un’assistenza ottimale. Un altro punto forte dell’azienda è il settore commerciale: vengono offerte delle promozioni che arrivano a ridurre fino al 35% il prezzo di listino, quando, in genere, le aziende concorrenti non offrono alcun tipo di agevolazione.

La serie di elaboratori IBM di maggior successo è la 360, introdotta intorno agli anni ’60 (Figura 2.17).[8]

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