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Il motore a differenza

Charles Babbage era un matematico e inventore inglese: inventò l’acchiappacavalli, riformò il sistema postale britannico e fu un pioniere nel campo della ricerca operativa e della scienza attuariale. Fu Babbage a suggerire per primo che il tempo degli anni passati poteva essere letto dagli anelli degli alberi. Fu anche affascinato per tutta la vita da chiavi, cifrari e bambole meccaniche.

Come membro fondatore della Royal Astronomical Society, Babbage aveva visto una chiara necessità di progettare e costruire un dispositivo meccanico che potesse automatizzare i lunghi e noiosi calcoli astronomici. Iniziò scrivendo una lettera nel 1822 a Sir Humphry Davy, presidente della Royal Society, sulla possibilità di automatizzare la costruzione di tabelle matematiche – in particolare, tabelle di logaritmi da usare nella navigazione. Poi scrisse un documento, “On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables”, che lesse alla società più tardi quell’anno. (Le tavole allora in uso contenevano spesso degli errori, che potevano essere una questione di vita o di morte per i marinai in mare, e Babbage sosteneva che, automatizzando la produzione delle tavole, poteva assicurare la loro accuratezza. Avendo ottenuto il sostegno della società per il suo motore a differenza, come lo chiamava lui, Babbage si rivolse al governo britannico per finanziarne lo sviluppo, ottenendo una delle prime sovvenzioni governative al mondo per la ricerca e lo sviluppo tecnologico.

Babbage affrontò il progetto molto seriamente: assunse un mastro macchinista, allestì un laboratorio a prova di fuoco e costruì un ambiente a prova di polvere per testare il dispositivo. Fino ad allora i calcoli erano raramente eseguiti a più di 6 cifre; Babbage pianificò di produrre abitualmente risultati a 20 o 30 cifre. Il motore a differenza era un dispositivo digitale: operava su cifre discrete piuttosto che su quantità lisce, e le cifre erano decimali (0-9), rappresentate da posizioni su ruote dentate, piuttosto che le cifre binarie che Leibniz preferiva (ma non usò). Quando una delle ruote dentate girava da 9 a 0, faceva avanzare la ruota successiva di una posizione, portando la cifra proprio come aveva operato la calcolatrice Step Reckoner di Leibniz.

La Difference Engine era più di una semplice calcolatrice, comunque. Meccanizzava non solo un singolo calcolo ma un’intera serie di calcoli su un certo numero di variabili per risolvere un problema complesso. Andava ben oltre le calcolatrici anche in altri modi. Come i computer moderni, il motore a differenza aveva una memoria – cioè un posto dove i dati potevano essere tenuti temporaneamente per una successiva elaborazione – ed era progettato per stampare il suo risultato in metallo morbido, che poteva essere usato successivamente per produrre una lastra da stampa.

Nonostante, il motore a differenza eseguiva solo un’operazione. L’operatore impostava tutti i suoi registri di dati con i dati originali, e poi la singola operazione veniva applicata ripetutamente a tutti i registri, producendo alla fine una soluzione. Ancora, nella complessità e nell’audacia del design, nanizzava qualsiasi dispositivo di calcolo allora esistente.

Il motore completo, progettato per essere grande come una stanza, non fu mai costruito, almeno non da Babbage. Anche se ricevette sporadicamente diverse sovvenzioni governative – i governi cambiavano, i finanziamenti spesso finivano, e lui doveva sostenere personalmente alcuni dei costi finanziari – stava lavorando alle tolleranze dei metodi di costruzione dell’epoca o quasi, e si imbatté in numerose difficoltà di costruzione. Tutta la progettazione e la costruzione cessarono nel 1833, quando Joseph Clement, il macchinista responsabile dell’effettiva costruzione della macchina, si rifiutò di continuare a meno che non fosse prepagato. (La parte completata del Difference Engine è in mostra permanente al Science Museum di Londra).