Agosto 1944 - nasce il primo calcolatore
Una delle pagine più importanti del progresso scientifico e tecnologico del Novecento - la nascita del calcolatore - viene coinvolta nella persecuzione antiebraica e nel sostegno al nazismo.
L'IBM riesce a lavorare contemporaneamente con i tedeschi e con gli Alleati.
L'articolo di Pietro Nastasi (già pubblicato sul numero 53 di Lettera Matematica Pristem) ricostruisce le cruciali vicende della nascita della tecnologia informatica.
Introduzione
A Roma, nell'archivio dell' Istituto per le Applicazioni del Calcolo è stato rinvenuto un trafiletto del giornale delle forze armate americane dell'agosto 1944 che dava l'annuncio della cerimonia con la quale l' IBM regalava alla Harvard University il primo calcolatore automatico universale a programma esterno: l'ASCC (o Harvard Mark I ) in realtà poco noto, perché presto superato (nel 1946) da ENIAC ( Eletronic Numerical Integrator And Computer ) il primo calcolatore elettronico , anch'esso a programma esterno, costruito dall'esercito americano.
La didascalia della foto che accompagnava l'articolo recitava: “ecco una veduta d'insieme del “super-cervello”, un nuovo strumento elettrico rivoluzionario che esplorerà vasti campi della Matematica pura e scienze affini ed è capace di risolvere praticamente un qualunque problema matematico noto”. Nella foto si vede anche l'inventore, il Commodoro Howard H. Aiken, della Marina degli Stati Uniti, che aveva impiegato otto anni a perfezionare lo strumento. Il calcolatore, donato recentemente alla Harvard University , pesa 35 tonnellate, è alto circa 2 metri e mezzo ed è circa 15 metri.
L'articolo inizia poi così: “un calcolatore elettrico di 35 tonnellate, capace di fare semplici addizioni o di trattare le equazioni della dinamica del sistema solare, è stato regalato alla Harvard University dalla International Business Machines Corporation ( IBM ). […] La sua costruzione è costata 250.000 dollari e sarà usato solo dalla Marina per tutta la durata della guerra. È stato assemblato nel febbraio scorso e dal mese di maggio ha cominciato a lavorare per l'Ufficio navale della Marina”.
Il resto dell'articolo non faceva altro che ripetere un luogo comune di tutta la stampa americana, solleticando l'immaginario pubblico con un mondo pieno di macchine automatiche capaci di eseguire compiti che sembravano specifici dell'uomo. La metafora più usata era quella di un gigantesco cervello elettrico. L' IBM è citata quasi di sfuggita, malgrado l'entità delle somme impiegate e delle energie intellettuali spese, mentre tutto l'interesse è sulla macchina e su Howard Hathaway Aiken (1900-1973). Questa lateralità dell' IBM – che non è specifica del giornale delle forze armate americane ma è condivisa da tutta la stampa americana – fu all'origine di una violenta, e mai sedata, lite fra Aiken e Thomas J. Watson (1874-1956), il potente Presidente della multinazionale americana. Malgrado la retorica dell'importanza della collaborazione tra scienza e industria, l'annuncio dell'impresa inaugurava quella che è ora chiamata era dell'informazione ma evidenziava anche le opposte esigenze dei due principali protagonisti, che cercheremo di spiegare analizzando separatamente le loro vicende.
L' IBM e la sua storia
Nel 1879 Hermann Hollerith (1860-1929), 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.
La crescita della popolazione USA e la richiesta del Congresso USA di inserire nuove domande nelle schede di rilevazione, avevano reso sempre più lungo il processo di elaborazione dei dati, con il rischio che i dati del censimento del 1890 non sarebbero stati pronti prima del censimento del 1900, a meno di migliorare la metodologia di elaborazione. 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. Hollerith scrisse e brevettò la sua invenzione e la sottopose alla School of Mines , che nel 1890 gli conferì il titolo di Ph. D.
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. In Germania, negli anni '20, una società autonoma utilizzava, su licenza IBM , la tecnica Hollerith: era la Deutsche Hollerith Maschinen Gesellschaft ( Dehomag ) di Willy Heidinger. Nel 1922, anno della super-inflazione tedesca indotta dai debiti di guerra, la Dehomag non fu più in grado di pagare i 450 milioni di marchi (circa 104.000 dollari dell'epoca) per l'uso del brevetto. Thomas J. Watson, presidente dell' IBM , offrì allora alla Dehomag la cancellazione del debito in cambio della cessione del 90% delle azioni. Da quel momento la ditta tedesca divenne a tutti gli effetti una filiale IBM , la più importante, dal momento che il comparto tedesco realizzava quasi la metà del fatturato dell'intero gruppo. Come vedremo, l'ufficio statistico del Reich hitleriano diventerà uno dei suoi migliori clienti.
Alcune informazioni sulla IBM
Evoluzione dell'IBM in Italia
1894
La Direzione Generale della Statistica di Roma sperimenta per la prima volta nel nostro Paese una macchina tabulatrice Hollerith.
1914
Le prime macchine a schede perforate vengono installate alla Pirelli e all'INA ( Istituto Nazionale delle Assicurazioni ).
1919
Macchine a schede perforate vengono installate anche alla FIAT e al Banco di Napoli.
1927
Le Ferrovie acquistano una macchina a schede perforate per controlli inventariali.
La società fornitrice utilizza l'acronimo SIMC, e non IBM, per diffondere i propri prodotti in Italia. SIMC significa Società Internazionale Macchine Commerciali , la traduzione di International Business Machine Corporation . La SIMC apre la sua prima rappresentanza commerciale a Milano. Nel 1930 verrà aperto un ufficio anche a Roma. È guidata da Giulio Vuccino (1894-1980) che, proveniente da Parigi, resterà in IBM fino al 1960.
1931
Le macchine SIMC vengono utilizzate per elaborare i dati del censimento italiano. I risultati vengono pubblicati sul Popolo d'Italia (il quotidiano di Mussolini), dopo due soli anni dall'inizio del rilevamento.
1933
Prima stampante IBM presso l'INPS di Trieste.
1934
Ad ogni pensionato vengono rilasciate dall'INPS 24 schede perforate da restituire, una per volta, all'atto del pagamento della pensione. Le schede saranno poi utilizzate dall'INPS per rilevamenti statistici e contabili. Il sistema verrà riprodotto ed esteso su vasta scala per il pagamento delle pensioni negli Stati Uniti, a partire dal 1937.
La SIMC cambia il proprio nome in Hollerith Italiana S.A. ed apre un primo centro di assemblaggio delle macchine a schede perforate a Milano.
1935
Nasce, sempre a Milano, il primo stabilimento Hollerith Italiana S.A. , nel quale verranno prodotti l'elaboratore di schede perforate modello 080 e la macchina calcolatrice modello 601.
L' Hollerith Italiana apre due uffici di servizi a Torino e Milano, che offrono l'attività di calcolo automatico ad Enti e Società che non dispongono di macchinari propri. Tra i primi clienti figura il Ministero Italiano dell'Africa Orientale, che raccoglie notizie sul traffico commerciale con le colonie, società di assicurazione interessate a statistiche sugli incidenti automobilistici e grandi industrie che conducono indagini nel settore degli infortuni sul lavoro.
1936
Installazione del modello 601 presso la Cassa di Risparmio di Verona. Si avvia l'automatizzazione della riscossione delle imposte.
1937
Il modello 601 viene installato per la riscossione delle imposte anche presso l'esattoria comunale di Roma e la Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo. Nel 1948, i centri per la riscossione delle imposte meccanizzati saranno 13 e forniranno i loro servizi a 541 uffici tributari.
1938
Viene prodotta una variante del modello 601, per le esigenze di fatturazione dell'energia elettrica.
1939
Il nome della Società viene italianizzato in Watson Italiana S.A. Nazionale Macchine Aziendali , per soddisfare i desideri autarchici del governo fascista e evitare rischi alla casa madre (sebbene Watson e IBM fossero sinonimi).
1940-43
L'Italia fascista è in guerra contro gli Stati Uniti, ma questo non arresta l'attività della Watson Italiana , che conta 51 clienti nel nostro Paese. Proprio nel 1940, vengono installate macchine lettrici di schede perforate all'EIAR (Ente Italiano Ascolti Radiofonici, poi RAI), uno dei centri nevralgici della propaganda di regime.
1947
La Watson Italiana è rinominata IBM Italia.
Il sistema Hollerith
Il sistema Hollerith , sinonimo di calcolo automatico, si basa sulla traduzione dei dati in fori su schede di cartoncino mediante punzonatrici. Le schede possono poi venire lette con degli aghi metallici. Quando passano attraverso un buco, gli aghi chiudono un circuito elettrico che aziona dei contatori di scatti in grado di tradurre le informazioni in serie numeriche. Il sistema era completato:
– da una macchina verificatrice, che controllava la qualità del lavoro fatto dalla punzonatrice;
– da una macchina selezionatrice per ordinare le schede (per esempio in ordine alfabetico o numerico);
– da una calcolatrice per eseguire calcoli numerici sui dati letti dalle schede perforate e perforare i risultati su altre schede;
– da una tabulatrice, per stampare i risultati in chiaro.
Con questo sistema si eseguivano calcoli ad una discreta velocità. Ma, trattandosi di macchine idonee all'esecuzione di operazioni su serie di dati di varia natura, la loro gestione era abbastanza complessa. Questa tecnologia ha subìto una evoluzione relativamente lenta sino ad arrivare, verso il 1940, a macchine di tipo elettromeccanico in grado di riunire le funzionalità dei diversi componenti meccanografici. Si intuisce comunque come in queste macchine si potesse già intravedere il concetto di programma: serie di istruzioni preordinate, da eseguire in successione. Le istruzioni potevano venire somministrate sotto forma di codici perforati su una striscia di carta, in modo analogo a quello prefigurato per la macchina di Babbage. È ciò che fece Aiken nel 1944 per l' ASCC , per il quale si parla di calcolatore a programma esterno .
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. Viene spiegato anche il ruolo svolto dal movimento eugenetico che, alla fine, riuscì a strappare l' Immigration Act nel 1917 e il National Origins Act nel 1924 (che impose la quota del 2% della popolazione del 1890 per i nuovi immigrati).
Il movimento eugenetico americano fu guidato da Charles Davenport (1866-1944), un biologo con dottorato di ricerca conseguito a Harvard nel 1892, formatosi sugli scritti di due eugenetisti inglesi, Francis Galton (1822-1911) e Karl Pearson (1857-1936), entrambi noti ai matematici per i loro contributi alla Statistica.
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 . L'approccio doveva seguire le linee elaborate negli USA, allora il solo Paese con anni di esperienza in atti pubblici di sterilizzazione e altra legislazione eugenetica. L'identificazione era naturalmente il primo passo e, già nel 1927, Davenport aveva proposto un rilevamento sistematico di popolazioni di razza mista in ogni regione del mondo, che doveva coprire tutti gli Africani, gli Europei, gli Asiatici, i Messicani e coloro che in qualche modo si erano mescolati nei secoli della colonizzazione. La ricerca aveva avuto inizio nel febbraio del 1926 quando Davenport aveva conosciuto il ricco razzista Wickliffe Draper, che condivideva con lui la preoccupazione per gli ibridi umani. Il progetto prevedeva di eseguire i rilievi mediante questionari, proprio come si era fatto in varie contee degli Stati Uniti. Ora non si trattava più di coprire un solo Stato, ma ogni regione popolata del mondo e c'era dunque bisogno di un piano esemplificativo. Il primo impulso di Davenport fu di proporre il rilevamento a New York, ma corresse subito l'approccio riflettendo che individui di razza mista si sarebbero individuati più facilmente nelle colonie. In una lettera a Draper del 23 febbraio 1926, gli propose allora la Giamaica “perché c'era una maggiore proporzione di mulatti”. Nel giro di tre settimane Draper staccò un assegno di 10.000 dollari per un primo studio, di durata biennale, che censì 370 persone, scelte fra i detenuti del penitenziario di Kingston. Ma l'elemento di novità è rappresentato dal fatto che 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 . “L'eugenetica di massa – scrive Black – richiedeva sistemi efficienti. E l' IBM li approntò”. Alla velocità di 25.000 schede all'ora, le macchine Hollerith – nelle cui schede si poteva inserire una grande quantità di informazioni in virtù dei fori praticati strategicamente nelle loro righe e colonne – esaminavano i fori, impilavano le schede, ordinavano i dati e li tabulavano.
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.
Entra in scena la Germania
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.
Il medico esamina il corpo umano e determina se (...) tutti gli organi stanno funzionando a beneficio dell'intero organismo. Noi dell'IBM somigliamo moltissimo ai medici, in quanto svisceriamo – cellula per cellula – il corpo culturale tedesco. Noi riportiamo ogni caratteristica individuale (...) su una piccola scheda. Tali schede non sono cose morte, al contrario evidenziano la loro vitalità quando vengono riordinate alla velocità di 25.000 all'ora secondo determinate caratteristiche. Queste caratteristiche sono raggruppate come gli organi del nostro corpo culturale e saranno calcolate e determinate con l'aiuto delle nostre macchine tabulatrici.
Noi siamo fieri di poter collaborare a tale compito, che fornirà al nostro Medico della nazione [Hitler] il materiale di cui ha bisogno per i suoi esami. Il nostro Medico potrà quindi determinare se i valori calcolati sono in armonia con la salute del nostro popolo e, se non fosse così, egli potrà prendere le misure necessarie per correggere le circostanze malate.
La maggior parte del discorso, insieme alla lista dei funzionari del partito nazista che erano stati invitati, fu immediatamente spedita a Manhattan e tradotta per Watson. Il Presidente dell' IBM telegrafò a Heidinger una pronta nota di congratulazioni “per un lavoro ben fatto e sentimenti ben espressi!”.
Successivamente, un articolo dell'agosto 1934 dell' Hollerith Nahrichten , il bollettino dell' IBM tedesca destinato ai clienti, enfatizzò i benefici che l'eugenetica poteva trarre dall'elaborazione automatica dei dati. L'articolo, dal titolo Un'analisi approfondita delle interdipendenze statistiche attraverso il processo Hollerith , illustrava come calcoli complessi di dati potessero essere anche usarsi per stime probabilistiche e citava come primo esempio “il campo della medicina e la scienza della genetica e della razza”.
L'esperienza del progetto Giamaica e dei censimenti americani (che contenevano domande riguardanti il colore, la razza e l'anno di immigrazione negli USA), rendeva sicura l' IBM tedesca di poter mantenere ciò che prometteva. I tecnocrati della Dehomag , abbagliati dal turbinante mondo delle loro possibilità tecniche (“tutto ciò si può fare deve essere fatto”) e dalle possibilità di enormi profitti che si potevano realizzare in un periodo di grave crisi mondiale, ignorarono (“non chiedere, non sapere” era la parola d'ordine) i fini cui dovevano servire i loro mezzi: identificare e distruggere gli ebrei.
Per i nazisti, gli ebrei non erano tanto coloro che praticavano l'ebraismo ma quelli di sangue ebreo, indipendentemente dalla loro assimilazione, dai matrimoni misti, dall'attività religiosa e persino dalla loro eventuale conversione al cristianesimo. Si perdeva la caratteristica di cittadino del Reich per assumere quella di suddito , se tutti e quattro i nonni o solo due erano ebrei. Solo dopo la loro identificazione potevano dunque diventare oggetto della confisca dei beni, della ghettizzazione, della deportazione e infine dello sterminio (la “ soluzione finale ”). La ricerca dei registri comunali, parrocchiali e governativi in tutta la Germania – e poi in tutta l'Europa – era un compito di indicizzazione incrociata molto complesso, per la quale i computer sarebbero stati uno strumento essenziale. Altrettanto complesso era il compito di avviare i deportati ai campi di concentramento in maniera efficiente (cioè in modo che i tempi dei treni fossero minuziosamente delineati e all'arrivo i deportati fossero smistati alle camere a gas o al lavoro schiavistico con estrema precisione). Ma se i computer non esistevano ancora, esisteva tuttavia il loro precursore immediato, il sistema Hollerith .
Come evidenzia il documentato libro di Edwin Black, L'IBM e l'olocausto. I rapporti fra il Terzo Reich e una grande azienda americana (Milano, Rizzoli, 2001), l' IBM - soprattutto attraverso la Dehomag - progettò, eseguì e fornì l'assistenza tecnologica necessaria al III Reich per portare a compimento l'automazione della distruzione di massa. Lo stesso Watson intrattenne rapporti con Hitler, da cui venne insignito nel 1937 della Croce al merito dell'aquila tedesca , la più alta onorificenza nazista concessa ad un non tedesco. Nella sua veste di presidente della Camera di commercio statunitense, organizzò proprio nella Berlino nazista il Congresso della Camera di commercio internazionale e cercò in ogni modo di orientare l' establishment economico e politico statunitense in favore di quella Germania che l'opinione pubblica e i vertici governativi cominciavano a isolare e boicottare. Più di 2000 apparati della Dehomag furono spediti in tutta la Germania. Altre migliaia furono inviate nel resto dell'Europa nazificata, persino nei campi di concentramento e nelle stazioni ferroviarie. La Dehomag e altre collegate IBM , con il placet del quartier generale a Manhattan, progettarono su commissione i complessi dispositivi con le loro speciali applicazioni: i suoi tecnici inviavano i modelli delle schede perforate agli ufficiali nazisti e questi le restituivano con le richieste di modifiche, finché le colonne dei dati risultavano accettabili. L' IBM (che deteneva il monopolio mondiale sulla progettazione, stampa e fornitura delle schede perforate) istruì gli ufficiali nazisti, aprì succursali e uffici commerciali in vari Paesi nazificati e setacciò le cartiere per individuare quelle che fossero in grado di produrre un miliardo e mezzo di schede all'anno. Assicurò inoltre la manutenzione delle macchine, che venivano revisionate ogni mese, anche nel caso che fossero installate nei campi di concentramento o nelle loro vicinanze.
L'escalation della Dehomag - e dietro ad essa dell' IBM - negli anni prebellici e nei primi anni di guerra è impressionante. Dopo aver conquistato il mercato tedesco, la Dehomag segue l'esercito tedesco nei territori di conquista, aprendo nuove filiali e organizzando censimenti in Austria e in Cecoslovacchia. In altri casi, l' IBM anticipa le mosse della Wehrmacht istituendo nuove filiali e iniziando i censimenti in territori che verranno occupati solo in seguito, in modo che i nuovi governi nazisti abbiano già - al loro stesso insediarsi - tutti i dati per individuare, colpire e deportare gli ebrei della Polonia, Ucraina, Belgio, Olanda. La prova del nove è costituita dal caso francese, in cui la concorrenza della Bull - ed il conseguente mancato monopolio dell'IBM nel campo dei censimenti - avrà come effetto una minor efficiente organizzazione delle deportazioni e un minor numero percentuale di ebrei sterminati. Si tratta - come si può vedere - di accuse terribili, che tuttavia Black (nel volume citato) supporta con dati e documenti apparentemente inoppugnabili.
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. L'organizzazione stessa dei campi sarà effettuata mediante la medesima tecnologia (in molti lager c'era un ufficio Dehomag ). Anche l'organizzazione dei trasporti sarà regolata tramite le schede IBM .
Quanto seppe, di tutto ciò, l' IBM di New York? Qualcosa certamente. Quando una legge americana rese illegali i contatti diretti con la Dehomag e costrinse Watson a restituire l'onorificenza nazista, egli rimase comunque uno strenuo difensore dell'affidabilità economica del partner tedesco e un suo sostenitore in campo politico. Allo scoppio della guerra, Watson riesce tuttavia a superare il boicottaggio del periodo della neutralità americana facendo gestire dalla filiale di Ginevra (in diretto contatto con la casa madre) gli affari della filiale tedesca. Riesce anche a pilotare la gestione controllata della ditta da parte nazista, che viene adottata al momento dell'entrata in guerra degli USA (come per tutte le ditte di paesi ostili). E Watson, grazie ai suoi potenti appoggi nell'Amministrazione (era amico personale di Roosvelt) riesce anche a sfuggire a un'inchiesta del Ministero del Commercio estero. Ce n'era abbastanza perché avvertisse l'urgenza di far “dimenticare” questi inquietanti rapporti e preparare il trapasso.
La genesi di Harvard Mark I e l'opera di Howard Aiken
Nato da modesta famiglia e costretto dalla morte del padre a finanziarsi gli studi con il proprio lavoro di aiuto-elettricista, Howard Hathaway Aiken si laurea in Ingegneria nel 1923 nell'Università del Wisconsin. Dopo vari impieghi presso compagnie elettriche, riprende gli studi nel 1931. Per un anno, segue un corso di Ph.D. all'Università di Chicago, ma l'abbandona per trasferirsi a Cambridge (Mass.) e iscriversi al programma per laureati della Divisione di Fisica e Scienze applicate di Harvard. Nel 1937 ottiene la laurea specialistica e, due anni dopo, il Ph.D. La sua dissertazione, Teoria della conduzione di cariche spaziali , trattava delle proprietà dei tubi elettronici. Sconcertato dai problemi matematici che richiedevano una enorme quantità di calcoli, fu attratto dall'idea di progettare una macchina capace di eseguire automaticamente lunghi calcoli.
All'epoca di cui stiamo parlando, esistevano diverse macchine calcolatrici, usate anche a scopo scientifico: la macchina Hollerith , già a noi nota; l' Analizzatore differenziale di Vannevar Bush (1890-1974), per la risoluzione di equazioni differenziali; la macchina dell'ingegnere inglese Mallock per la risoluzione di sistemi di equazioni lineari; ecc. Nessuna di esse però svolgeva i calcoli automaticamente. Ed era questo che principalmente intrigava Aiken che, durante l'estate 1937, si mise a studiare tutti i tentativi precedenti di costruire strumenti di calcolo, partendo da quello di Charles Babbage (1791-1871).
La “macchina a differenza”
e la “macchina analitica”
Nel 1822 Babbage aveva costruito una macchina chiamata Difference Engine (perché basata sul metodo delle differenze successive ) per il calcolo di tabelle matematiche. Si trattava di un congegno meccanico capace di calcolare, con la precisione di 6 cifre, i valori di una funzione mediante addizioni ripetute.
Si abbia, per esempio, la funzione F(x)= x 2 + 4 e si calcolino a mano i suoi primi valori; i valori successivi si possono calcolare con semplici somme dalle differenze successive. Nel nostro esempio, avremo i valori: F(1) = 5, F(2) = 8, F(3) = 13 e F(4) = 20. Le loro differenze prime e seconde sono rappresentate dal seguente quadro:
Per questo polinomio particolare, le differenze seconde sono costanti. Volendo trovare F(5), basterà allora sommare il valore costante della differenza seconda alla terza differenza prima (7) e sommare il risultato (9) a F(4), ottenendo F(5) = 29, senza eseguire moltiplicazioni.
Analogamente, i valori di un qualunque polinomio di grado n , si calcoleranno con sole addizioni, a partire dalle diferenze n -sime. La macchina a differenza di Babbage aveva registri per contenere i numeri di ogni riga della tavola fino a polinomi di settimo grado.
Dopo la costruzione, Babbage aveva ottenuto una serie di sovvenzioni governative per un totale di 12.000 sterline che dovevano servire per la costruzione di una machina più grande e più potente, capace di calcolare tavole con la precisione di 26 cifre (utili per la navigazione). Ma questa macchina, benché progettata, non venne mai costruita, perché Babbage aveva nel frattempo concentrata la sua attenzione su un progetto più ambizioso: la “ Macchina analitica ”, la cui organizzazione descrisse nella Nota del 1837: On the Mathematical Power of the Calculating Engine . Questa macchina aveva sostanzialmente la struttura di un computer : un processore, una memoria e dispositivi di ingresso e di uscita. Doveva avere un congegno per il controllo delle operazioni e per fare i calcoli secondo le istruzioni codificate su schede perforate di carta; un deposito dove conservare le informazioni e un dispositivo per la stampa dei risultati. Babbage e la sua amica, Lady Ada Lovelace (1815-1852), la figlia illegittima del poeta Lord Byron (1788-1824), intuirono le grandi potenzialità della macchina in direzione dell'automazione, ma il loro sogno era molto più avanzato della tecnologia meccanica dell'epoca e la macchina non fu mai costruita.
Aiken riprese le idee di Babbage e nella Nota dell'estate del 1937: Proposta di una machina calcolatrice automatica , scrisse - quasi con irritazione - che molti problemi sfuggivano ancora alla loro risoluzione non per carenze teoriche, ma per l'insufficienza di mezzi di calcolo. A partire dalla constatazione che le schede perforate dell'IBM erano capaci di tutte le operazioni che deve fare un calcolatore automatico per rispondere alle necessità della scienza, ne fece un puntiglioso elenco:
· estendere ai numeri relativi (con molte cifre) le quattro operazioni;
· raggruppare e ordinare queste operazioni con l'uso delle parentesi (tonde e quadre);
· maneggiare potenze a esponente intero o razionale;
· calcolare logaritmi e loro inversi, funzioni trigonometriche e loro inverse, funzioni iperboliche e diverse funzioni trascendenti (funzioni ellittiche e funzioni di Bessel).
Aiken dettagliò inoltre come queste funzioni complesse potessero ridursi a ripetute combinazioni delle operazioni aritmetiche e come una semplice tavola di 100 numeri avrebbe permesso di calcolare rapidamente tutti i logaritmi. Provò, infine, come anche il segno di un numero potesse rappresentarsi mediante un numero e come si potessero usare aree di deposito temporaneo dove conservare informazioni, mentre la macchina faceva altri calcoli. Aiken delineava altresì le linee generali della costruzione di un calcolatore automatico: dal momento che le calcolatrici IBM del tempo potevano eseguire le quattro operazioni aritmetiche, il problema si riduceva ad espandere la loro capacità e dotarle di un conveniente metodo di controllo automatico delle loro operazioni. Anche in questo caso diede un elenco delle principali componenti che il calcolatore doveva contenere:
· un erogatore di energia e un motore elettrico per azionare la macchina;
· 4 pannelli di controllo, guidati da istruzioni inserite su rulli di carta perforata e sincronizzati al resto della macchina;
· aggiustamenti manuali per il controllo del calcolo delle funzioni;
· 24 insiemi di interruttori per inserire le costanti numeriche;
· 2 lettori di nastri per immettere costanti addizionali e un lettore di schede perforate standard ;
· 12 unità di deposito temporaneo e 5 unità di operazioni aritmetiche;
· varie tavole di funzioni (seno, coseno, ecc.), accumulatori, equipaggiamenti per perforare e stampare le schede.
Tutte queste componenti dovevano poter trattare numeri a 23 cifre. La velocità di calcolo era stimata, sulla base di quella delle macchine IBM dell'epoca, in 750 moltiplicazioni all'ora per numeri di 8 cifre con un notevole incremento (in velocità e precisione) rispetto ai metodi manuali di calcolo. Aiken, in sostanza, immaginava la macchina come un centralino, sul quale montare vari pezzi di apparati di usuali macchine calcolatrici. Sebbene la Nota di Aiken non contenesse dettagli specifici di come le varie componenti dovessero funzionare assieme, tuttavia l' Harvard Mark I risultò alla fine molto vicino alla descrizione fatta.
Convinto della fattibilità del progetto con la tecnologia esistente (cioè elettromeccanica , e non elettronica, per assicurarne l'affidabilità), Aiken provò a cercare un costruttore e contattò varie Compagnie del settore delle calcolatrici ( Marchant , Monroe e National Cash Register ). Nessuna però dimostrò interesse alla cosa. Il Presidente della Harvard University lo avvertì anche che rischiava l'incarico, se avesse continuato a inseguire quello che appariva un sogno. Fu però incoraggiato a chiedere il sostegno dell' IBM dall'astronomo Harlow Shapley e da Theodore H. Brown, professore di Statistica economica alla Scuola di Economia e consulente della stessa IBM . Alla fine del 1937, Brown lo presentò a J.W. Bryce, capo dell'ufficio ricerca dell' IBM , che accolse e sponsorizzò l'idea di Aiken. Fu così che Thomas J. Watson decise che il calcolatore automatico sarebbe stato costruito e donato a Harvard se lo stesso Aiken avesse lavorato al progetto.
Dopo essersi familiarizzato con la tecnologia IBM presso la Columbia University , alcuni dei migliori ingegneri IBM furono assegnati al progetto, fra i quali C.D. Lake, un genio della Meccanica. Durante le estati del '38 e del '39, Aiken lasciò Cambridge e passò a Endcott (N.Y.) per lavorare con gli ingegneri IBM . Già alla fine del 1939, il progetto era talmente avanzato da non richiedere più il coinvolgimento di Aiken. Proprio nel giugno di quell'anno, Aiken aveva ottenuto il Ph.D. e nominato Istruttore di Fisica. Due anni dopo, con l'entrata in guerra degli Stati Uniti (8 dicembre 1941, il giorno dopo Pearl Harbor), Aiken veniva arruolato nella Riserva della Marina americana e si portò dietro la coscienza precisa dell'enorme aiuto che il suo calcolatore poteva dare allo sforzo di guerra. Giocò allora ogni carta a sua disposizione perché ne fosse convinto anche il vertice della Marina e si desse da fare per accelerarne la costruzione.
Nel gennaio 1943, il calcolatore era stato costruito e aveva cominciato a funzionare nei laboratori IBM . Un anno dopo, nel febbraio 1944, Mark I fu smontato da Endcott e spedito per mare a Harvard, dove fu riassemblato negli scantinati del laboratorio di Fisica. Durante i due mesi necessari, Aiken riuscì a farsi assegnare un contingente di personale della Marina per lavorare su Mark I . Ne facevano parte, tra gli altri, la luogotenente Grace M. Hopper (1906-1992), una matematica nota per aver sviluppato il linguaggio COBOL ; il guardiamarina Robert Campbell, un fisico di Harvard che in gioventù era stato campione nazionale di scacchi; la guardiamarina Ruth A. Brendel, una matematica che era stata istruttrice alla Università di Buffalo, e il guardiamarina Richard Bloch, un giovane studente di Harvard. Così, già nel maggio del 1944, Mark I ricominciò a lavorare per la Marina.
Non è possibile seguire la serie cospicua di progetti sviluppati con Mark I . Qui possiamo citare il calcolo dei valori delle funzioni di Bessel - ciò spiega perché gli operatori lo chiamavano anche Bessie - e delle funzioni di Henkel. Entrambe queste famiglie di funzioni trovano applicazione nella progettazione delle navi, in balistica e nella propagazione delle onde radio. Attraverso John von Neumann (1903-1957), che frequentò nel 1944 il Computational Laboratory di Harvard, è possibile che Mark I sia servito anche per i calcoli del Manhattan Project .
Come scrisse Aiken nella prefazione del Manuale operativo del calcolatore automatico a sequenza controllata , Mark I rappresentava la realizzazione di un sogno matematico . Il Manuale dava una descrizione dettagliata (accompagnata da disegni e fotografie) della costruzione fisica, dei circuiti elettrici, della programmazione e del sistema operativo di Mark I , la cui struttura massiccia conteneva 765.299 componenti diverse, comprendenti più di 3000 relé e 225 interruttori collegati a 850 Km. di fili elettrici.
Una cronologia delle macchine calcolatrici
Cronologia delle macchine calcolatrici
1801 Joseph-Marie Jacquard inventa un telaio automatico che usa schede perforate per il controllo dei disegni.
1822 Charles Babbage (1791-1871) costruisce una macchina chiamata Difference Engine (perché basata sul metodo delle differenze successive) per il calcolo di tavole matematiche. Dopo la costruzione, Babbage ottiene – con l'aiuto del Duca di Wellington – una serie di sovvenzioni governative, per un totale di 12.000 sterline che dovevano servire per la costruzione di una machina più grande e più potente, capace di di calcolare tavole con la precisione di 26 cifre utili (per la navigazione). La macchina non venne mai costruita.
1837 Babbage descrive il progetto della Macchina analitica nella Nota: On the Mathematical Power of the Calculating Engine . La macchina ha sostanzialmente la struttura di un computer : un processore, una memoria e dispositivi di ingresso e di uscita. E ancora: un congegno di controllo delle operazioni e dei calcoli secondo le istruzioni codificate su schede perforate; un deposito delle informazioni e un dispositivo di stampa.
1854 George Boole (1815-1864) descrive il suo sistema di ragionamento logico-simbolico che sarà alla base dei computers .
1890 La crescita della popolazione USA e la richiesta del Congresso di inserire nuove domande nelle schede di rilevazione, rende sempre più lungo il processo di elaborazione dei dati, con il rischio che i dati del censimento del 1890 non siano pronti prima del censimento del 1900. Herman Hollerith (1860-1929), figlio di un emigrato tedesco, vince la gara per la fornitura di un sistema di elaborazione dei dati del censimento 1890. La Compagnia da lui fondata ( Hollerith Tabulating Company ) diventa, dopo varie fusioni, la International Business Machines ( IBM, 1924).
1925 Vannevar Bush (1890-1974) progetta l' Analizzatore differenziale per l'integrazione di equazioni differenziali (costruito poi nel 1931 con fondi della Rockefeller Foundation ).
1933 L'inglese Mallock progetta e fa costruire (in un unico esemplare) una calcolatrice elettrica per la risoluzione di sistemi di equazioni lineari. Il costo si aggira intorno alle 1700 sterline.
1935-1938 Konrad Zuse (1910-1995), un ingegnere annoiato dai lunghi calcoli di Statica e da quelli, più complessi, della Compagnia aerea Henschel (per il calcolo degli sforzi causati dalle vibrazioni delle ali), progetta e costruisce il cosiddetto Z-1 , un computer meccanico basato sull'Aritmetica binaria. Progetta poi, con l'aiuto di Helmut Schreyer, anche Z-2 (1938). Durante la seconda guerra mondiale, da militare di Fanteria, chiede e ottiene il sostegno finanziario per la costruzione sperimentale di Z-2 . Passa poi a costruire Z-3 , che è il primo computer a essere usato. Z-2 e Z-3 sono elettromeccanici. Z-3 , completato nel 1941, ha una memoria composta di relé e una unità aritmetica elettromeccanica. Z-3 verrà usato dall'industria aeronautica tedesca per la risoluzione di sistemi di equazioni nella trattazione di problemi dei telai sotto sforzo. Quando Zuse propose di passare a una versione a valvole, i tempi sembrano troppo lunghi per completarla prima della fine della guerra, che si ritiene prossima. Alla fine della guerra, Zuse si rifugia in Svizzera, dove ricostruisce Z-4 per l'Università di Zurigo e fonda una società di computers , poi assorbita dalla Siemens .
1936-1939 John Vincent Atanasoff (1903-1995) e Clifford E. Berry (1918-1963) sviluppano, all'Università dell'Iowa, il cosiddetto ABC – Atanasoff-Berry Computer – un calcolatore con la parte aritmetica elettronica per la soluzione di sistemi di equazioni lineari.
1937 Alan Turing (1912-1954) sviluppa l'idea di una “ Macchina Universale ”, capace di eseguire un qualunque algoritmo descrivibile, e forma la base per il concetto di computabilità .
In USA, con un approccio puramente computazionale, iniziano a lavorare al progetto di un calcolatore automatico due ingegneri: Howard Aiken (1900-1973) della Harvard University , il cui Mark I inizia a funzionare nel 1943, e George R. Stibitz (1904-1995) dei Bell Telephone Laboratories , che costruisce una unità aritmetica guidata da relé telefonici (chiamata il Modello-K perché costruita su un tavolo di cucina, kitchen ).
1939 Stibitz progetta il successore del Modello-K , il Complex Number Calculator (o “ Bell Labs Model 1 ”), un computer parzialmente automatico, capace di eseguire operazioni aritmetiche sui numeri complessi.
Un anno dopo, la macchina è già costruita ed è la prima ad essere usata a distanza attraverso le linee telefoniche. Una telescrivente viene istallata nell'ingresso della sala di riunioni della conferenza annuale dell' AMS al “ Dartmouth College ” (NY) e viene collegata alla macchina di Stibitz. Tra i convenuti, che provano il sistema, ci sono Norbert Wiener (1894-1964) e John Mauchly (1907-1980).
1940-1944 Dall'altra parte dell'Atlantico, il problema più urgente è quello di decifrare i messaggi dei nazisti (cifrati con ENIGMA ) . Un team installato a Bletchley Park (tra Oxford e Cambridge), guidato da Turing, costruisce una serie di macchine che culminano (dicembre ‘43) nel famoso Colossus . Costruito dalla Telephone Research Establishment , diventa operativo nel 1944.
1943 Sotto la guida di John Brainerd (1904-1988), Preside della “ Moore School of Electrical Engineering ” della University of Pennsylvania, e con John Mauchly e Presper Eckert (1919-1995) per la implementazione, inizia la costruzione di ENIA C ( Eletronic Numerical Integrator And Computer ). Il legame con il Ballistic Research Laboratory dell'esercito USA è tenuto da Herman Goldstine (1913-2003). ENIAC diventa però operativo solo nel 1946. Il primo febbraio 1946 una conferenza stampa annuncia ENIAC , completato nell'autunno 1945, mentre la cerimonia ufficiale è del 15 febbraio 1946.
A gennaio, il calcolatore concepito da Aiken, l' Automatic Sequence Controled Calculator ( ASCC o Harvard Mark I ) era stato costruito e aveva cominciato a funzionare nei laboratori dell' IBM a Endcott (NY). Come riconobbe poi lo stesso Aiken, l'implementazione era dovuta agli ingegneri dell'IBM: Hamilton, Lake e Dufee. Era il primo calcolatore di grandi dimensioni, elettro-meccanico e non elettronico, perché Aiken lo volle affidabile e polifunzionale. Lungo più di 15 metri, alto circa due metri e mezzo e profondo un metro, Mark I pesava ben 5 tonnellate! Questa struttura massiccia conteneva 765.299 componenti diverse, comprendenti più di 3000 relé e 225 interruttori collegati a 850 Km. di fili elettrici.
Il calcolatore non aveva memoria incorporata ma era gestito da nastri contenenti le istruzioni.
Un anno dopo, nel febbraio 1944, Mark I viene smontato da Endcott e spedito per mare a Harvard, dove è riassemblato negli scantinati del laboratorio di Fisica. Già nel maggio del 1944, Mark I ricomincia a lavorare per la Marina.
1946-1949 In Europa, si inizia la costruzione di EDSAC ( Electronic Delay Storage Automatic Computer ) che diventerà operativo il 6 maggio 1949.
1948-1951 J. Presper Eckert e John Maucly iniziano e completano la costruzione di UNIVAC ( Universal Automatic Computer ).
1949 Diventa operativo EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer ) progettato e costruito secondo l'architettura progettata da von Neumann.
Conclusioni
L'1 settembre 1939 Hitler invade la Polonia. Nella primavera del 1940, segue l'occupazione del Lussemburgo, dell'Olanda e del Belgio. All'inizio dell'estate, l'Italia entra in guerra. Era chiaro che, prima o poi, anche gli USA sarebbero entrati in guerra. Lo fecero l'8 dicembre 1941, il giorno dopo Pearl Harbor.
Watson cominciò a preparare il dopoguerra. La continua difesa di Hitler - il suo principale cliente in Europa - rischiava ora di compromettere la sua posizione di cittadino leale al Paese. Così, il giorno dopo la capitolazione dell'Olanda (16 maggio 1940), scrisse alla Segreteria di Stato chiedendo se era opportuno che lui restituisse la medaglia nazista conferitagli nel 1937. La fredda risposta del Segretario (sono problemi personali) lasciava capire che l'amministrazione era apertamente anti-nazista. Così, pochi giorni dopo, Watson restituì la medaglia e si mise a capo di un comitato per la raccolta di 3 milioni di dollari per il sotegno ai rifugiati olandesi.
Ai primi di agosto 1940, la richiesta dal Dipartimento della guerra di convertire a scopo bellico la produzione IBM (ad eccezione della macchina Hollerith ) e di produrre, in particolare, mitragliatrici, fu prontamente accolta. Nel giro di un anno, Watson aveva incorporato la Munitions Manifacturing Corporation , ampliato i suoi impianti ed era in grado di produrre un cannone antiaereo da 20 mm, fucili automatici tipo Browning, maschere antigas, ecc. L' IBM si riservò naturalmente la parte progettuale e di ricerca relativamente alla sfera più strategica dei progetti militari, dallo studio sulle traiettorie balistiche ai sistemi di controllo automatico e a unità radio elettroniche. Sviluppò altresì unità Hollerith mobili, trasportate da trattori di due tonnellate e mezzo. Le prime 60 di tali unità mobili erano già in servizio nella primavera 1942 e altre 260 vennero prodotte nel corso della guerra.
Infine, l' IBM e la sua tecnologia furono coinvolte nelle operazioni più segrete degli Alleati. I decifratori di ENIGMA a Bletchley Park (tra Oxford e Cambridge) usavano macchine fornite dall' IBM inglese ( British Tabulating Machine Company ) che riforniva anche l' Intelligence britannica di Singapore e del Cairo. Contemporaneamente, uno staff IBM lavorava con i servizi crittografici americani. L'incredibile sta proprio in questo: le macchine IBM venivano contemporaneamente usate dai nazisti e dagli Alleati .
I risultati di questa campagna dell' IBM non si fecero attendere: quando, nel 1942, gli USA proibirono ogni rapporto di commercio con la Germania, il nome dell' IBM non figurò mai nelle liste nere delle ditte tedesche presenti in USA e di quelle americane in qualche modo connesse al nazismo.
Proprio all'inizio di quell'anno, il 5 gennaio 1942, Watson aveva comprato un'intera pagina del New York Times (e di altri quotidiani nazionali) con un titolo a caratteri cubitali: NOI TUTTI e poche righe di testo, in corpo grande: “ Il nostro slogan ora è Noi Tutti, cioè ogni individuo leale agli Stati Uniti. Stiamo svolgendo un compito lungo e difficile, ma quando gli Stati Uniti decidono di combattere per una causa, questa è di Noi Tutti, e nulla può o potrà fermarci. Il Presidente Roosevelt, il nostro Comandante supremo, può essere certo che Noi Tutti gli saremo dietro, determinati a proteggere il nostro Paese, la nostra forma di governo, e la libertà che abbiamo così cara ”.
Tuttavia, malgrado le altisonanti dichiarazioni di lealtà e i potenti agganci di Watson alla Casa Bianca e al Pentagono, un funzionario del Dipartimento di Giustizia, Harold J. Carter, tra il ‘42 e il '43 scrisse un documento di circa 80 pagine in cui descrisse la vera natura dell'IBM: non si trattava dell' I.G. Farben o della Siemens, ma di un monopolio americano che continuava a sviluppare, tramite la filiale svizzera, assai floridi affari con il regime nazista, aggirando, in nome del profitto, le disposizioni e le leggi. Un organismo economico sovranazionale, che perseguiva proprie strategie, spesso non coincidenti se non in collisione con quelle nazionali. In conclusione, Carter chiedeva l'apertura di un'inchiesta formale sull'IBM, avanzando persino l'ipotesi che si potesse passare alla sua requisizione, dal momento che la ditta originaria poteva considerarsi di proprietà governativa, essendo allora Hollerith un dipendente dell'Ufficio censimento. Nessuna inchiesta formale venne però autorizzata.
Il pericolo era stato comunque serio e Watson giocò la carta vincente: all'inizio del '43 mise a disposizione della Marina uno strumento potente: Mark I ! Doveva costituire (e costituì) il pezzo forte della strategia IBM , che doveva culminare con un blitz mediatico che mettesse in risalto l'importanza del dono di Mark I all'Università di Harvard e alla Marina USA con tutto lo sforzo progettuale, costruttivo e finanziario che la sua costruzione aveva comportato. A questo serviva la conferenza stampa e il lussuoso fascicolo di sei pagine con la descrizione della macchina.
Per Aiken, che come sappiamo vedeva in Mark I il coronamento di un sogno matematico ed era all'oscuro della strategia IBM , la cerimonia del dono doveva essere imperniata sui rapporti scienza-industria e sulle potenzialità del calcolatore. Si spiega così l'acceso diverbio, mai più sanato, tra Watson e Aiken in occasione della cerimonia di donazione di Mark I , il 14 agosto 1944. È probabile che sia corretta la versione, di fonte IBM , secondo cui Aiken aveva fatto trapelare alla stampa la notizia della donazione prima ancora del blitz mediatico voluto dall' IBM con l'ovvia conseguenza che era stata Harvard (e implicitamente lo stesso Aiken) a ottenere il massimo riconoscimento, malgrado l' IBM avesse investito nella costruzione di Mark I più di mezzo milione di dollari. Ci volle tutta l'arte diplomatica del Presidente della Harvard University per convincere Watson a lasciare la sua stanza d'albergo e presenziare alla cerimonia, dove il suo classico sorriso per la stampa non riusciva a nascondere la rabbia in corpo. Anni dopo, il figlio – ricordando l'episodio – diceva che “se Aiken e il padre avessero avuto una pistola in mano, quando ne discussero, nessuno dei due sarebbe uscito vivo dalla stanza”.
