La macchina analitica di Charles Babbage è il primo calcolatore automatico della storia. Il primo prototipo viene presentato nel 1821 alla Royal Astronomical Society di Londra.
Da molti storici l’invenzione di Babbage è considerata come il primo passo verso la nascita delle macchine programmabili e dell’informatica. Molti sono, infatti, gli aspetti concettuali in comune tra il progetto di Babbage ed i moderni computer. Con il progetto di Babbage nasce il concetto di calcolatore/elaboratore programmabile. L’importanza della macchina analitica di Babbage è ancora più importante se si pensa al contesto storico in cui l’inventore-matematico inglese riesce a progettare la macchina. La tecnologia ottocentesca si basa prevalentemente sulla forza vapore e sulla meccanica. Siamo in piena Rivoluzione industriale. Babbage progetta la prima macchina analitica nel 1821 utilizzando la forza manuale (manovella), ingranaggi e giunti di collegamento. Agli occhi dei suoi contemporanei la macchina è l’ultima frontiera tecnologica. Per realizzare la prima macchina analitica beneficia di finanziamenti erogati dal governo inglese. Tuttavia, la tecnologia rudimentale dell’epoca e la complessità del progetto non rendono facile il passaggio dal piccolo prototipo al grande calcolatore. Gli ingranaggi tendono a rompersi facilmente. Inoltre, la prima macchina analitica di Charles Babbage è in grado di compiere soltanto una funzione prefissata, il che rende l’invenzione molto costosa e poco applicabile nella società.
La prima macchina programmabile
Per superare i limiti della prima macchina analitica l’inventore inglese decide di riprogettarla con componenti interni utilizzabili in modo diverso per consentire alla macchina di compiere più operazioni e funzioni. Nasce così la prima “macchina programmabile” della storia. La macchina è sempre basata su principi meccanici, un complesso sistema di ingranaggi e giunti con una manovella per far funzionare il tutto (“la macina”) ma diventa in grado di compiere funzioni programmate dall’esterno. Charles Babbage prende spunto dalle industrie tessili dove i telai automatici sono programmati a disegnare forme diverse sui tessuti grazie ad un cartoncino perforato che, in base alla disposizione dei fori, lascia passare soltanto gli aghi necessari per realizzare il disegno. Un solo telaio automatico è così in grado di disegnare forme diverse soltanto mutando l’ordine dei componenti della macchina. Babbage traspone l’innovazione nel nascente mondo dei calcolatori automatici fondando le basi della futura informatica. Il suo progetto è il primo capitolo su cui si formano tutti gli ingegneri che lo seguiranno nel “sogno” di creare un calcolatore automatico. Basti pensare alla similitudine tra il cartoncino perforato dei telai del primo Ottocento con le schede perforate degli elaboratori elettronici della metà ‘900. Alcune concetti della macchina di Babbage sopravvivono ancora oggi nei moderni computer. Ad esempio, la macchina analitica di Babbage era composta dai seguenti sistemi:
- Unità aritmetica per eseguire i calcoli
- Unità di controllo per fissare l’ordine delle operazioni da eseguire
- Unità di memoria (o magazzino) per depositare i dati e le istruzioni in attesa di essere elaborate
Come si può facilmente osservare, questi tre sistemi possono essere ritrovati concettualmente ancora oggi nei moderni computer. La macchina meccanica di Babbage è a tutti gli effetti il primo calcolatore automatico della storia. Ciò nonostante, come molti pionieri anche Babbage non ha la fortuna di vedere il frutto del proprio lavoro. Le tecnologie dell’epoca non consentono di superare i limiti fisici della meccanica. Inoltre, il governo inglese decide ben presto di tagliare i finanziamenti al suo lavoro, reputando la macchina analitica come un progetto geniale ma inutile. Charles Babbage riesce comunque a portare avanti gli studi progettuali per qualche anno grazie all’aiuto finanziario ed intellettuale della matematica Ada, contessa di Lovelace, la quale però muore prematuramente all’età di 36 anni. Il lavoro di Babbage resta incompiuto. I suoi appunti diventano il punto di partenza dei lavori di altri inventori. Sulla base della macchina di Babbage nel 1855 l’inventore svedese George scheutz riesce a progettare e realizzare una propria versione della macchina analitica. E’ solo il primo di una lunga serie di miglioramenti che porteranno alla nascita degli elaboratori elettronici verso la metà del Novecento.