Torres Quevedo y el primer ordenador de la historia

Estoy en plena fase de lectura intensiva sobre las invenciones de Leonardo Torres Quevedo, y, aunque sea algo prematuro, me gustaría ir compartiendo mis hallazgos, sobre todo los relacionados con el mundo de la computación. Por otra parte, soy español y me paso la vida hablando de pioneros de la electrónica y la informática nacidos o que desarrollan su actividad en EE.UU., Japón, etc., y creo que no está mal de vez en cuando mirar qué sale de mi propia tierra. Sin ánimo de quitar mérito a nadie, hay una clara americanización de la historia de la computación, y para determinados temas hay que hacer el esfuerzo de ir a buscar la información y no que sea ella la que te encuentre.

El motivo por el que empiezo esta búsqueda es mi interés en una faceta de la computación que el público/usuario general asume de forma errónea: los ordenadores (léase sistemas digitales) cometen errores matemáticos en sus cálculos. El problema fundamental es que el número de dígitos que utiliza un ordenador para almacenar un número es finito, por lo que no todos los valores numéricos pueden representarse de forma correcta, y esto hace que los resultados de las operaciones conlleven errores, que a su vez se propagan si éstos son usados por otras operaciones. Y es aquí donde enlazo con Torres Quevedo, puesto que leí en algún sitio que fue pionero al proponer a principios de siglo XX uno de los formatos aritméticos más utilizado por los ordenadores hoy en día. “Pero esa es otra historia y será contada en otra ocasión”, no muy lejana.

El hecho en el que me centro esta vez es impresionante: Torres Quevedo definió la arquitectura de un ordenador y de sus componentes basado en sistemas electromecánicos, varias decadas antes de que se crease el primer ordenador. En 1920 creó un sistema capaz de ejecutar comandos desde un teclado y aún está por ver si la implementación del mismo se basa en los mismos fundamentos de sus escritos, con lo cual habría construido el primer ordenador de la historia.

Mi búsqueda en las bases de datos del IEEE y la ACM arroja pocos artículos: [Randell82][Yuste2005][Yuste2008]… Hay varios libros en español sobre el tema, algunos descatalogados y otros que no profundizan demasiado o que tienen información incompleta. El propio Randell trata los inventos digitales de Torres Quevedo en su libro “Origins of Digital Computers” (Springer, 1982), pero no he tenido la oportunidad de leerlo. Destaca el libro de Alfonso Hernando González el cual, como comento más abajo, está disponible online. El artículo de Randel [Randell82] me ha servido para andar este camino, además de los trabajos de Hernando [Hernando1991] y los artículos de Yuste y compañía.

Comencemos:

Leonardo Torres Quevedo nació el 28 de diciembre de 1852 en Santa Cruz (Cantabria, España). Estudió Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y su carrera profesional estuvo plagada de logros. Trabajó en diversas disciplinas tales como la aeronáutica, la automática, las telecomunicaciones y la mecánica. Sus inventos van desde las máquinas de cálculo analógicas, pasando por sistemas de control remoto por radio, hasta el diseño y fabricación de aviones semi-rígidos que se utilizaron en la primera guerra mundial. Su “Spanish Aero Car” aún sigue en funcionamiento en las cataratas del Niagara. Y también fue muy prolífico en el diseño de dispositivos de cálculo y en el de autómatas.

El eminente sabio español Leonardo Torres Quevedo (wikipedia)

Es famoso su Ajedrecista, el cual se considera el primer autómata de ajedrez, que realizaba el final de rey con torre contra rey, jugando – y ganando—contra un oponente humano. Se puede consultar su diseño en la publicación Le Nature de 1914 [Vigneron1914].

El Ajedrecista de Leonardo Torres Quevedo (wikipedia)

Una de sus principales motivaciones era explorar las posibilidades que ofrecían las técnicas electromecánicas  y poner a prueba los límites de las máquinas. En su trabajo Ensayos sobre automática [Torres1914] nos habla de la obra de Babbage, el cual propuso por primera vez la construcción de máquinas capaces, no solo de realizar operaciones matemáticas, sino de ejecutar un programa. La máquina analítica de Babbage fue concebida para ser puramente mecánica, permitía almacenar datos (lo que serían los registros de la CPU), disponía de operadores aritméticos, tal como la suma, multiplicación y división (el equivalente a la unidad aritmético lógica (ALU)) y sus programas permitían bucles y toma de decisiones (saltos condicionales). En este último apartado, el de la programación, destacó Ada Lovelace como la primera programadora de la historia, porque, aunque ni Babbage ni ella llegaron a ver la máquina construida, escribió los primeros algoritmos que podía ser ejecutados por una máquina motivada por los escritos de Babbage. La máquina analítica nunca llegó a construirse y Torres Quevedo parte de ella para realizar una implementación describir cómo se podría implementar mediante sistemas electromecánicos. En este escrito se enfrenta al diseño de una máquina capaz de realizar la operación ax(y-z)² para unos valores de entrada de las variables. La máquina disponía de los mismos bloques que la máquina de Babbage, pero adaptados a la tecnología electromecánica del momento: bloque aritmético (ALU), bloque de almacenamiento temporal (registros) y programa de solo lectura (ROM) que permitía realizar saltos condicionales.

Automáta para el cálculo de ax(y-z)^2 (“Ensayos sobre automática” 1914)

Tras este esfuerzo intelectual, construye varios sistemas digitales prototipos y es en 1920 cuando presenta en París el Aritmómetro. Esta invención, permitía escribir qué operación aritmética se quería realizar mediante una máquina de escribir y la máquina ejecutaba un programa acorde a la operación elegida. Supuestamente, internamente disponía de un programa de solo lectura que controlaba los operadores aritméticos, la memoria temporal, etc. Si esto es cierto, estaríamos antes un ordenador que ejecutaba un programa (probablemente almacenado en un tambor, tal como describe él mismo). Para cambiar el programa era necesario construir un nuevo tambor e introducirlo en la máquina [Hernando1991]. De ahí a las tarjetas perforadas  había un paso.

Hay que resaltar que Torres Quevedo no estaba considerando el uso de grandes memorias de almacenamiento, lo que sería la RAM, si no tan solo, el almacenamiento de valores temporales o de resultados finales de las operaciones – más en la línea de lo que son los registros de la CPU. Es probable, que la complejidad de almacenar y direccionar grandes cantidades de datos estuviese fuera del alcance de la tecnología de la época.

En [Hernando1991] se indica que la obra Ensayos sobre automática es “uno de los textos cumbres de la historia de la informática”. Hernando resalta que Torres Quevedo destaca la importancia de las máquinas digitales, que permiten controlar sistemas reaccionando a las condiciones del entorno o de los propios datos calculados. Claramente un comentario visionario. También  propone la creación de una rama específica de estudio llamada Automática, la cual, de haberse desarrollado en ese momento, habría adelantado en el tiempo  facetas de la electrónica y la informática que tardaron en aparecer varias décadas. También, el inventor hace énfasis en que los autómatas no sólo deben centrarse en realizar cálculos matemáticos de forma automática, sino que debían abordar cualquier tipo de problema, de nuevo adelantándose a las propuestas de Turing y Von Neumann. Hernando realizó su Tesis Doctoral sobre la obra de Torres Quevedo y ha puesto a disposición su libro del año 2000 basado en la misma en su blog.

Sin embargo, parece ser que el impacto de las teorías e inventos sobre computación ha sido nulo en el desarrollo de la informática, debido a su falta de difusión [Hernando1991]. De no haber sido así, la historia de la informática habría seguido otros derroteros, apareciendo el ordenador mucho antes. Los logros de Leonardo Torres Quevedo son anteriores a Turing (que nació en 1912) y varias décadas anteriores a los ordenadores de los 40 en los que se basó la informática moderna.

Con esta entrada tan solo quería difundir la relación de Torres Quevedo con la historia de la informática sin entrar en detalles sobre el funcionamiento de sus inventos. Espero disponer de tiempo para poder analizar los diseños de este gran científico e inventor y poder contarlos con detalle en el futuro.

Queda pendiente poder acceder a más información sobre el Aritmómetro para confirmar si realmente se trata del primero ordenador de la historia.

Enlaces de interés

The Babbage Engine, Computer History Museum (consultado 30/11/2018)

Biografía de Leonardo Torres Quevedo, ITEFI-CSIC (consultado 30/11/2018)

Actas del Simposio “Leonardo Torres Quevedo: su vida, su tiempo, su obra”, 1987, 1991 y 1995 (consultado 30/11/2018)

Blog de Alfonso Hernando González (consultado 30/11/2018)

Referencias

[Randell1982] “From Analytical Engine to Electronic Digital Computer: The Contributions of Ledgate, Torres, and Bush”, Brian Randell, Annals of the History of Computing, IEEE, 1982

[Vigneron1914] «Les automates», H. vigneron Le Nature, 1914 (El ajedrecista)

[Torres1914] “Ensayos sobre Automática. Su definición. Extensión teórica”, L. Torres  Quevedo, Revista de la Real Academia de las Ciencias, 1914 [PDF]

[Hernando1991] “Torres Quevedo como precursor de la informática moderna”, A. Hernando González, Actas del Simposio Leonardo Torres Quevedo: su vida, su tiempo, su obra, 1991 [PDF]

[Yuste2005] “Scanning Our Past from Madrid: Leonardo Torres Quevedo”, A.P. Yuste, M.S. Palma, Proceedings IEEE, 2005

[Yuste2008] “Early Developments of Wireless Remote Control: The Telekino of Torres-Quevedo”, A.P. Yuste, Proceedings IEEE, 2008