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Le Prime macchine da Calcolo

La storia delle macchine da calcolo ha origini molto antiche, il primo vero strumento realizzato per eseguire calcoli risale al 2000 A. C., era l'abaco, utilizzato nell'antica Cina, poi anche dai Greci e dai Romani. La posizione di alcune palline riferite ad una barra orizzontale determinava la rappresentazione numerica.
Di epoca più recente è il "virgulae numeratrices" di Napier,strumento ideato per la costruzione delle tavole dei logaritmi. Le prime vere macchine compaiono nel XVII° secolo:"macchine" nel senso che non si limitano a fornire un semplice supporto fisico agli operandi, ma sono insiemi di organi meccanici che consentono l'automatizzazione delle operazioni.
La prima macchina calcolatrice fu ideata e costruita dal tedesco Wilhelm Schickart nel 1623. Essa effettuava le quattro operazioni aritmetiche ed estraeva la radice quadrata di un numero. In seguito tale macchina fu messa a punto dal francese Blaise Pascal e fu chiamata Pascalina. Essa era costituita da una serie di ruote dentate che rappresentano le unità, le decine, le centinaia, ecc., che portano sulla circonferenza le cifre da 0 a 9 e sono collegate tra loro mediante ingranaggi. Quando una ruota compiva un giro completo, faceva scattare di una posizione la ruota alla sua immediata sinistra, in modo da automatizzare il riporto, una delle operazioni di maggior ostacolo alla rapidità del calcolo mentale. Pascal costruì più di 50 versioni della sua macchina, ma essa non ebbe successo commerciale, poiché troppo costosa.
In seguito anche Gottfried Wilhelm von Leibniz costruirà una macchina calcolatrice che ha in più il traspositore, un meccanismo in grado di memorizzare un numero e di utilizzarlo per moltiplicarlo con il risultato di una successiva addizione. Purtroppo nessuno dei due esemplari della sua macchina riuscì a compiere una operazione esatta, a causa della scarsa precisione con cui vennero costruiti i suoi ingranaggi. Tra i suoi grandi meriti, Leibniz ebbe quello dell'invenzione del codice binario, codice che è alla base del funzionamento di tutti gli elaboratori costruiti, compresi quelli dei nostri giorni.
All'inizio del '700 anche l'ingegnere e matematico veneziano Giovanni Poleni provò a costruire una macchina in grado di eseguire calcoli aritmetici, ma anche la sua "macchina aritmetica" commetteva errori.
La prima macchina da calcolo prodotta in serie fu, nel 1820, l'aritmometro di Charles Thomas di cui furono venduti circa 1500 esemplari. Egli, nella costruzione della sua macchina, sfruttò il principio del pignone dentato ideato da Leibniz.
Nel 1804 il francese Joseph Jacquard diffuse su scala industriale un sistema per automatizzare il controllo dei telai di tessitura. Il telaio era guidato in modo automatico nei suoi movimenti da una serie di fori praticati su una serie di schede di cartone. Nasce così la scheda perforata che serve a trasmettere ad una macchina le istruzioni necessarie al suo funzionamento. Il dispositivo di lettura delle schede era costituito da file di aghi che potevano attraversare solo dove c'erano i fori: i fili venivano così alzati automaticamente permettendo il passaggio della trama e il lavoro procedeva molto più in fretta, aumentando la produzione. La reazione alla diffusione di questi telai fu immediata: essi rischiavano di gettare in miseria i 4/5 della popolazione di Lione e conseguentemente il Consiglio della città né ordinò la distruzione. Tuttavia nel 1812 operavano in Francia 11.000 telai a scheda ed essi si diffusero rapidamente in Germania, Italia, America e Cina.a

La storia delle macchine da calcolo ha origini molto antiche, tantè che il primo vero strumento realizzato per eseguire calcoli risale al 2000 A. C.. Si tratta, ovviamente dell'Abaco, in cui la posizione di alcune palline riferite ad una barra orizzontale determinava la rappresentazione numerica. L'abaco nasce in Cina ma si diffonde velocemente anche in Grecia e nell'antica Roma.

 

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L'Abaco Cinese

Per oltre 3000 anni l'evoluzione degli strumenti da calcolo è praticamente inesistente, tant'è che bisogna attendere il 1617 per avere i "virgulae numeratrices" di Napier (detti anche bastoncini da calcolo di Nepero), ideati per la costruzione delle tavole dei logaritmi.

Ma le prime vere macchine compaiono nel XVII° secolo, quando le "macchine" non si limitano più a fornire un semplice supporto fisico agli operandi, ma sono un insiemi di organi meccanici che consentono l'automatizzazione delle operazioni.
La prima macchina calcolatrice fu ideata e costruita dal tedesco Wilhelm Schickart nel 1623: permetteva di effettuare le quattro operazioni aritmetiche ed era in grado di estrarre la radice quadrata di un numero. Successivamente tale macchina fu messa a punto dal francese Blaise Pascal ed è passata alla storia come Pascalina.

 

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La Pascalina

La Pascalina era sostanzialmente costituita da una serie di ruote dentate che rappresentavano le unità, le decine, le centinaia, ecc.. Le ruote erano collegate tra di loro mediante ingranaggi e sul bordo di ognuna di essere erano incise le cifre da 0 a 9. Quando una ruota compiva un giro completo, faceva scattare di una posizione la ruota alla sua immediata sinistra, in modo da automatizzare il riporto, una delle operazioni di maggior ostacolo alla rapidità del calcolo mentale. Pascal costruì più di 50 versioni della sua macchina, ma nessuna riuscì a imporsi come “strumento di massa” a causa dell’alto costo di vendita.

Sulle orme di Pascal, il matematico Gottfried Wilhelm von Leibniz realizzò una macchina dotata del “traspositore”, un meccanismo in grado di memorizzare un numero e di utilizzarlo per moltiplicarlo con il risultato di una successiva addizione. L’impresa era lodevole, ma la scarsa precisione con cui vennero costruiti gli ingranaggi non consentì di ottenere risultati soddisfacenti nelle prove effettuate: praticamente il risultato dei calcoli era sempre errato.

Più che per la sua macchina da calcolo, Leibniz avrà un peso indiretto nello sviluppo dei calcolatori per l’invenzione del codice binario.

All'inizio del ‘700 incontriamo l'ingegnere veneziano Giovanni Poleni che provò a costruire una macchina in grado di eseguire calcoli aritmetici, ma anche questo strumento commetteva diversi errori.

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La Macchina di Poleni

La prima macchina da calcolo prodotta in serie fu, nel 1820, l'Aritmometro di Charles Thomas, di cui furono venduti circa 1500 esemplari, e che sfruttava in modo completo gli studi e le tecniche sviluppate da Leibniz. 

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L'Aritmometro

Nel 1804 il francese Joseph Jacquard inventa il Telaio Jacquard, un tipo di telaio per tessitura che ha la possibilità di eseguire disegni complessi. I movimenti del telaio sono “guidati” automaticamente da una serie di fori praticati su delle schede di cartone.

Nasce così l’idea di scheda perforata per programmare i compiti di una macchina. Sempre parlando del telaio, il dispositivo di lettura delle schede era costituito da file di aghi che potevano attraversare solo dove c'erano i fori: i fili venivano così alzati automaticamente permettendo il passaggio della trama.

Questo sistema permetteva di velocizzare notevolmente il lavoro di tessitura, aumentando significativamente la procedura. E qui incontriamo anche quella che in seguito si sarebbe sviluppata come la guerra tra “operai e robot”: infatti l’utilizzo dell’invenzione di Jacquard rischiava di gettare in miseria i 4/5 della popolazione di Lione. Il Consiglio della Città né ordinò la distruzione ma, nel 1812, in Francia erano operativi circa 11.000 telai a scheda e la diffusione in Germania, Italia, America e Cina era già iniziata.

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Il Telaio Jacquard