"INICIOS DE LA COMPUTACIÓN (1725-1930): EL TELAR DE JACQUARD Y LAS TARJETAS PERFORADAS" por Francisco Chacón Horrillo

El procesamiento y almacenamiento de los datos supuso un hito en la aparición de los ordenadores desde sus orígenes hasta los actuales computadores personales. Sin embargo, el procesamiento automático de los datos ya existía antes de la invención de los primeros ordenadores. La primera aparición de una máquina que pudiera almacenar datos la encontramos en las antiguas tarjetas y cintas perforadas. Ya en 1725, el francés Bouchon Basile utilizaba rollos de papel (precursores a las tarjetas) como forma de establecer el patrón de reproducción de los telares de esa época (según algunas fuentes se inspiraría para ello en el funcionamiento de un organillo), siendo mejorado rápidamente en 1726 por el trabajador del textil Jean-Baptiste Falcon mediante el uso de tarjetas de papel. Estas tarjetas estaban unidas entre sí, siendo más fácil cambiar entre dos programas. Sin embargo, el telar de Basile-Falcon era semiautomático y necesitaba de una constante interacción manual.

Reproducción del telar de Basile Bouchon de 1725, en el Museo de las artes y el trabajo (París).

Esta técnica sería mejorada por Joseph Marie Jacquard, en su telar completamente automático y del mismo nombre, que data del año 1801 y por lo cual sería conocido como "el programador de telares", paradigma y fuente de inspiración en el desarrollo de la primera máquina computacional. Realmente hay otro telar automático propiedad de Jacques de Vaucanson (1740), pero no recibió tanta acogida como éste. En este telar el tipo de diseño era introducido por medio de tarjetas perforadas dispuestas en fila y donde cada agujero de cada tarjeta controlaba la subida y bajada de un conjunto de hilos, pudiendo cambiar de patrón solamente cambiando la tarjeta y permitiendo incluso que tejedores con poca experiencia pudieran diseñar patrones.

Tarjetas perforadas en un telar de Jacquard (Museo de Houston)

Hasta ese momento las tarjetas perforadas sólo habían sido utilizadas entre los telares, asistiendo en 1832 al descubrimiento del posible antecesor de ordenador. Así el ruso Korsakov[Korsakov], mientras trabajaba en el departamento de estadística de la policía, se replanteaba la idea de diseñar una posible "máquina inteligente"; fue así como inventó el "homeóscopo líneal", el “homeóscopo lineal sin partes movibles", el "homeóscopo plano", el "ideóscopo" y el "comparador simple". Todas ellas con el mismo fin, facilitar las tareas de almacenamiento y búsqueda de la información mediante el uso de tarjetas perforadas. Pese a haber anunciado tal invento y haberlo ofrecido como de uso público, fue rechazado por una gran mayoría de expertos de la Académica de Ciencias de St. Petersburgo; rechazando el gran potencial de una máquina de búsqueda nunca antes diseñada. Los inventos olvidados de este gran genio serían revividos tras la Segunda Guerra Mundial (1961).

Máquinas de búsqueda de Korsakov

Ya en 1835 el inglés Charles Babbage, pionero en del desarrollo del computador moderno junto con Honrad Zuse y Howard Aitken, diseñaría una mejora a la máquina de cálculo de Diferencias (Difference Engine) inventada para reducir los errores introducidos en el cálculo de las tablas matemáticas. Esta nueva máquina, conocida como Máquina Analítica (Analytical Engine), permitiría reutilizar el resultado de los cálculos como entrada de nuevos datos y constaba de una unidad de control (The control Barrell), otra aritmética (The mill) y otra de almacenamiento (The store). Esta máquina realizaría una serie de acciones por medio de una serie de instrucciones implementadas en unas tarjetas perforadas, de forma similar a como se introducían los diseños en los telares de Jackard. La unidad de almacenamiento fue diseñada en un principio para alojar 1000 entradas de número de 50 dígitos como máximo, estos números serían imprimidos justificándose el resultado sobre tres columnas con una mezcla de diferentes tipos de letra. La idea de dotar a dicha máquina de un lenguaje de programación la tuvo Ada Augusta, condesa de Lovelace, y primera programadora de la historia; quien sugirió el uso de tarjetas perforadas mediante algoritmos codificados por ella misma. También descubrió la presencia de ceros en las tarjetas perforadas, que serían identificados como números decimales, así como describió en uno de sus legados la máquina de Babbage.

Máquina tabuladora de Hollerith (1890)

En 1860 la población estadounidense se había multiplicado por 10 y el crecimiento no daba signos de ralentizarse. Un problema evidente era el censo, que en 1880 tardó 7 años en completarse y su realización era ya impracticable, lo que repercutió incluso en su propia Constitución ya que la representatividad asignada a cada territorio se medía por su volumen demográfico. La población crecía y crecía y el método empleado en la elaboración del censo era totalmente manual, realizándose anotaciones(marcas) en una serie de pequeñas casillas para luego sumar o restar el resultado[Hollerith]:

…who have not come directly in contact with a census office, can form any adequate idea of the labor involved in the compilation of a census of 50,000,000 persons, as was the case in the last census, or of over 62,000,000, as will be the case in the census to be taken in June, 1890. The fact, however, that Congress at its last session in "An Act to provide for the taking of the eleventh and subsequent censuses," fixes the maximum cost of the next or eleventh census, exclusive of printing and engraving, at $6,400,000, will perhaps impress one with some idea of the magnitude of such an undertaking…(p.238)

Herman Hollerith (1860-1929), ingeniero e inventor y que durante este tiempo estaba trabajando en la oficina del censo estadounidense, empezó a interesarse por diseñar algún método(máquina) de tabulación de estadísticas de población eficiente con los métodos habidos en ese momento, ya que los presentes los tachaba de "bárbaros". El trabajo del censo lo constituían dos tareas: enumerar(encuestar) y tabular los resultados.El trabajo del encuestador era valorado gratamente y cada vez recibía una mayor remuneración[Hollerith]:

…referring to the records of the tenth census, we find the cost of the enumeration to have been $2,095,563.32....An increase of population of thirty per cent. during the decade can reasonably be assumed, so that the cost of the enumeration at the eleventh census, at the same per capita rate, would be not less than $2,724,232.32..(p.239)

En una carta dirigida al General Francis A. Walker, Hollerith se queja de los métodos disponibles y aprovecha para presentarle el modelo de máquina tabuladora que había diseñado [Hollerith]:

...To form some idea of the questions involved in the first plan, let us assume that the record relating to each person at the next census be written in a line across a strip of paper, and that such lines are exactly one-half inch apart, it would then take a strip of paper over 500 miles long to contain such records. These must be gone over, again and again, until all the desired combinations have been obtained. This is practically the method followed in compiling the tenth census.....In the next census, therefore, if such cards are to be used it will require a stack over ten miles high…(p.243)

Como respuesta le sugiere que el trabajo sea realizado de forma mecánica, mediante el uso de una serie de tarjetas individuales(que sólo habían sido utilizadas antes para fines de control en autómatas, tejedoras como la de Jackard o en billetes de tren; esta vez serían utilizados con fines estadísticos) o registros que fuesen interpretados por un lector. Este tipo de tarjetas era dividido en casillas de un cuarto de pulgada, donde para cada casilla utilizaba una nomenclatura específica y el resultado a cada pregunta podía identificarse mediante una perforación en la casilla correspondiente(“cierto”). Si la pregunta era el sexo de la persona, ésta disponía de dos casillas u opciones (por ejemplo, M y F) y sería perforada aquélla que correspondiese con esa persona.

Modelo de tarjeta utilizado en el censo de 1980, disponía de tamaños similares a los billetes de dólar[Columbia].

Podríamos saber si una cualquiera de esas tarjetas había sido mal colocada comparando el número y lugar de perforaciones con el resto de tarjetas del mismo tipo. Los habitantes de un mismo distrito utilizaban la misma numeración y entre distintos la numeración era diferente. Esto permitía que las tarjetas del mismo distrito fueran perforadas de igual manera y en una sola operación, lo que nos permitía ahorrar tiempo.

Los agujeros en la tarjeta eran realizados por una máquina perforadora similar a un teclado en forma de punzón (Pantographic card punch), donde la tarjeta se mantenía fija sobre una montura y el punzón era movido en cualquier dirección por medio de una palanca. Sobre esta especie de teclado reposaba una plantilla de tarjetas que para ese momento disponía de 12 filas(al igual que las actuales) y 20 columnas y que llegaba a perforar un total de 500 tarjetas al día, además de ser precisas y ergonómicas. El operador posicionaba la aguja sobre el agujero deseado de la plantilla y, al presionar, era perforado un agujero en la correspondiente posición de la tarjeta rectangular.

Operaria trabajando con una herramienta perforadora [Columbia

Sin embargo, la máquina anterior sólo realizaba las perforaciones e ideó alguna forma de poder leer el contenido almacenado en ellas. Por ello, para leer una perforación realizada previamente o guardar cada una de las muestras estadísticas, disponíamos de un lector de tarjetas(press or circuit-closing device) que consistía de una placa de caucho con el tamaño adecuado a la tarjeta sobre los que reposaban un conjunto de recipientes abiertos de mercurio, por encima de la tarjeta había una serie de alambres (resortes) en forma de muelles; uno para cada posible agujero en la tarjeta. Cuando este conjunto de resortes era presionado contra la tarjeta, algunos de ellos (los que habían quedado encima de un agujero) podían llegar a entrar dentro de los botes de mercurio, y así cerrar el circuito eléctrico.

Distintas imágenes y diseños de la presa[Columbia,Hollerith]

Con el fin de llevar a cabo el conteo diario de los resultados se utilizaron una serie de contadores de 3 pulgadas y que disponían de una esfera dividida en 100 partes y con 2 manecillas, una contaba las unidades y la otra las centenas. Este contador consistía esencialemente de un electroimmán de tal forma que cada vez que se producía el cierre de un circuito(por cada tarjeta leída), éste aumentaba en una unidad.Por cada vuelta completa de la manecilla de las unidades, la de las centenas se incrementaba en una unidad; pudiendo obtener hasta 100.000 resultados suficiente para aquella época. Al final del día, era anotado en un papel las estadísticas de cada una de estas esferas(hasta un total de 40) y los contadores eran reseteados; pudiendo también ser intercambiables y extraídos de su ubicación actual.

Diseños de los contadores y recuento estadístico diario [Columbia,Hollerith

Bajo el propósito de clasificar las tarjetas en un mismo grupo se utilizaba una especie de archivador, una especie de caja dividida en compartimentos donde cada uno de ellos era cerrado con una tapa accionada mediante un muelle. Si un circuito era cerrado, una armadura era atraída hacia el imán, liberándose así la mencionada tapa y permaneciendo abierta hasta que el compartimento fuese de nuevo cerrado.

Diseños del archivador e insercción de un registro [Columbia,Hollerith]

Finalmente, la combinación de todas las piezas de esta compleja máquina tabuladora y que podemos ver aquí:

Diseños completo del tabulador[Columbia].

Conseguía realizar mecánicamente múltiples operaciones como seleccionar, ordenar o contar tarjetas del mismo tipo; de tal forma que en un concurso de ideas innovadoras propuesto por la Oficina del Censo en 1890, saliera vencedor su equipamiento y completar el censo en menos de 2 años.

Primera mitad de siglo: máquinas contadoras, registradoras y tabuladoras.

Ya hemos comentado la importancia que tuvo Hollerith en los primeros inicios de la computación y donde primaba la necesidad de almacenar los datos estadísticos para un mejor desempeño de las funciones administrativas e industriales durante casi un siglo. Diseñaría una de las primeras máquinas en contar, sumar, realizar informes -que podían imprimirse- e incluso una especie de duplicados de tarjeta a otros formatos. Un invento por el que recibiría una patente años más tarde [Patente-Hollerith]. Esto trascendería en una sucesión de fusiones corporativas, empresas emergentes y mejoras en la patente de Hollerith en torno a la gigante IBM, que empezaría a hacerse con el monopolio del comercio informático.

En 1896, Hollerith, tras la aceptación recibida, decide fundar la Tabulating Machine Company, con el fin de fabricar más máquinas, y que se fusionaría con otras 2 empresas, formando la CTR que, tras pasar a manos de Thomas Watson en 1914, cambiaría su nombre en 1924 por el de International Business Machines Corporation. Con la fundación de la Tabulating Machine Company en 1896, Hollerith empieza a tener distintos clientes, sobre todo oficinas de censo de todo el mundo, y compañías de seguros. Éstos alquilaban sus máquinas tabuladoras y compraban sus tarjetas, así como los aparatos necesarios para perforarlas. Por ejemplo, hizo una especie de máquina de escribir que perforaba las tarjetas automáticamente al pulsar una tecla, lo que permitía ahorra mucho tiempo y hacer unas 200-300 tarjetas por hora.

Por aquél entonces las máquinas eran diseñadas a medida para cada propósito: censo, auditoría, e incluso, control de mercancías. Como el abanico de campos en los que eran utilizadas iba en aumento (gobierno, ferrocarriles…), era necesario disponer de algún sistema que dotase de flexibidad al usuario mediante el control de sus acciones. Así, sufriría en 1906 una de sus principales modificaciones, mediante la incorporación de un nuevo panel de conexiones semejante a una centralita, con el fin de conectar mediante jumperes los campos deseados de la tarjeta - en el panel llamados agujeros o “hub” - con los respectivos campos o columnas de la impresora o los contadores.

Oficial del ejército americano programando un panel de parcheo de la IBM 407 y su posible diagrama de conexiones.

El primer diseño, modelo Type III de IBM [Columbia], contenía un panel fijo de conexiones y resultó ser algo ineficiente, al tener que recablear por cada nueva configuración deseada, las columnas que debían leerse, el formato que habría que darle al informe, o si sería necesario imprimir un número identificativo de columna asociado a cada tarjeta -proceso por lo general largo y que la dejaba inactiva-. Por este motivo, surgiría años más tarde el modelo Type 3-S, el primero en incorporar un panel de conexiones extraíble, o plugboard, completamente automatizado y donde las conexiones eran más simples de realizar, y más rápidas, por medio de un catálogo adjunto repleto de programas1 diferentes según la configuración deseada, un nuevo diseño que reducía las demoras anteriores permitiendo conmutar -elegir el programa, desconectar, sacar el panel del cajón, recablear y volver a conectar- rápidamente entre una configuración y otra diferente, permitiendo incluso que personas sin una gran experiencia pudiesen hacerlo.

Modelo Type III de IBM

Pronto, el diseño que comenzó siendo una simple máquina de clasificación, permitiría realizar todo tipo de operaciones artiméticas; como acumular totales, sumar, restar, multiplicar, dividir o imprimir –ya fuesen simples caracteres o cadenas de texto-; permitiendo además, un nuevo diseño de los contadores por medio de engranajes o resolver raíces cuadradas. Las máquinas perforadoras de tarjetas también fueron mejoradas en su diseño, mediante la incorporación de un teclado eléctrico (Type 011 Electric Keypunch), un nuevo formato en el tamaño de las tarjetas (80 columnas), herramientas de duplicado de tarjetas (Type 016 Electric Duplicating y Type 31 Alphabetical Duplicating), mejoras en el diseño de los teclados pasando a tener una forma similar a las novedosas máquinas de escribir.

Bibliografía

  • [Hollerith] Herman Hollerith, “An Electric Tabulating System”, The Quarterly, Columbia University School of Mines, Vol.X No.16 (Apr 1889), pp.238-255.
  • [Jacquard] Eymard, Paul. Historique du Métier Jacquard, Lyon, France: Imprimerie de Barret, 1863, p. 9. Reprinted in Annales des Sciences Physiques et Naturelles d'Agriculture et d'Industrie, Lyon, France, 3rd series, vol. 7, 1863, pp. 34–56.
  • [Korsakov] Semen Korsakov: The Predecessor of Computerised Homeopath. Accedido el 16 de Octubre de 2016.
  • [Korsakov] Alexander Nitussov. Semen Korsakov and "the machine for comparing ideas", published in the Russian journal PC Week/RE №26, 19.07.2005, р. 28. Available on-line at http://www.computer-museum.ru/precomp/korsakov.htm
  • http://www.computerhistory.org/storageengine/punched-cards-control-jacquard-loom/

Agradecimientos

Todas las imágenes relacionadas con las tabuladoras han sido obtenidas de la web del Departamento de Historia de la Computación de la Universidad de Columbia. El resto, ha sido tomado directamente de la wikipedia o de las referencias antes citadas.

Biografía

 Ingeniero de Telecomunicaciones por la Universidad Politécnica de Cartagena, amante de la divulgación científica, el deporte, la naturaleza, la música y, por supuesto, la tecnología. Con un perfil algo diferente al resto, la verdad que siempre me ha gustado sumergirme en determinados capítulos históricos concernientes a la ciencia, las cadenas montañosas de Norte América y sus gentes –como puede ser la historia del apacible estado de West Virginia-, los escotos de las Highlands, los vikingos -tema del cual me confieso seguidor de las publicaciones de The Valkyrie's Vigil- o incluso temas de infiltración bélica, códigos secretos y criptografía –ya que mi padre durante su época de militar en la Guerra Civil intercambiaba mensajes en morse, algo habré heredado-. Hace años trabajé como programador durante muy poquitos meses, pero no me termina de convencer. Ahora mismo me estoy especializando en el campo de la ingeniería de microondas y el diseño de filtros que podrían abaratar espacio en los satélites, por lo que me gusta leer temas de astronomía y su historia. En pocas palabras, soy un curioso de casi todo lo que tenga explicación

Historia 2.0

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