INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DEL ÁBACO

Ningún invento ha cambiado más profundamente la vida moderna que el computador. Para bien o para mal, los computadores se han infiltrado en cada aspecto de nuestra sociedad, de las empresas, del hogar, de la vida personal, de nuestra cultura.

Actualmente, los computadores hacen mucho más que simplemente calcular: por ejemplo, las cajas registradoras de los supermercados están dotadas con rastreadores ópticos y tecnología de código de barras, y calculan el importe de las compras mientras actualizan el inventario; las centrales telefónicas computarizadas manejan millones de llamadas diariamente, permitiendo las comunicaciones locales, nacionales e internacionales; los cajeros automáticos facilitan y controlan las transacciones financieras, virtualmente desde cualquier lugar del mundo; los vehículos de transporte (automóviles, trenes, aviones) se basan en la electrónica y en multitud de microprocesadores que permiten el control y la programación; en las empresas, máquinas de toda índole realizan desde las labores más sencillas hasta las más complejas, desde el diseño de productos y servicios hasta la fabricación automática de partes y de bienes terminados; y, virtualmente, todo electrodoméstico moderno está dotado de microprocesadores que permiten su control y programabilidad.

Pero, ¿de dónde ha surgido toda esta tecnología informática, cuáles son sus implicaciones y hacia dónde está jalonando a las organizaciones y a los países?

Para entender en profundidad y apreciar los múltiples efectos que los computadores y sus tecnologías conexas tienen en nuestras vidas y cuáles son las megatendecias que ellos están moldeando hacia el próximo futuro, es preciso estudiar y entender -aunque sea brevemente- cuál ha sido su evolución, y cuáles han sido los hitos históricos que han determinado los más sobresalientes logros.

En términos muy generales, pueden distinguirse cuatro grandes etapas en el desarrollo y evolución históricas de los métodos y artefactos para realizar operaciones de cálculo: la edad antigua, la edad media, la era industrial, y la era digital.

En la edad antigua, las diversas culturas humanas desarrollaron métodos manuales para contar, hacer operaciones aritméticas y llevar el registro de las transacciones. La cuenta con los dedos (de ahí la palabra dígito), uso de piedrecillas, las muescas en varas de madera o metal, nudos en cintas (los quipus incas, por ejemplo), fueron técnicas comunes de las sociedades humanas de la antigüedad.

 El dispositivo que simboliza los mayores logros del proceso de datos en la antigüedad es, sin lugar a dudas, el ábaco, también llamado Soroban por los japoneses, que emergió hace unos 5,000 años en el Asia Menor (se asegura que pudo haber sido primero en China, desde donde fue llevado a Mesopotamia por los comerciantes) y que se sigue empleando actualmente; se considera como el primer computador. Este artefacto permite, a quien lo usa, efectuar cálculos aritméticos por medio de un sistema de aros deslizantes ensamblados en un clavijero. Desde la antigüedad, los comerciantes han empleado el ábaco para efectuar las transacciones rutinarias de los negocios, y en la actualidad se utiliza en las escuelas para enseñar las operaciones aritméticas básicas.

Suele consistir en un tablero o cuadro con alambres o surcos paralelos entre sí en los que se mueven bolas o cuentas. El ábaco moderno está compuesto de un marco de madera o bastidor con cuentas en alambres paralelos y de un travesaño perpendicular a los alambres que divide las cuentas en dos grupos. Cada columna o barra -es decir, cada alambre- representa un lugar en el sistema decimal. La columna más a la derecha son las unidades, la que está a su izquierda son las decenas y así sucesivamente. En cada columna hay cinco cuentas por debajo del travesaño, cada una de las cuales representa una unidad; y dos por encima del travesaño, que representan cinco unidades cada una. Por ejemplo, en la columna de las decenas cada una de las cinco representa diez y cada una de las dos representa 50. Las cuentas que se han de incluir como parte de un número se colocan junto al travesaño.

El ábaco fue utilizado tanto por las civilizaciones precolombinas y mediterráneas como en el Lejano Oriente. En la antigua Roma, era un tablero de cera cubierta con arena, una tabla rayada o un tablero o tabla con surcos. A finales de la edad media los mongoles introdujeron el ábaco en Rusia, que provenía de los chinos y los tártaros, y que todavía hoy se utiliza en el pequeño comercio. En China y Japón, también hoy muy a menudo lo utilizan los hombres de negocios y contables. Los usuarios expertos son capaces de hacer operaciones más rápidamente que con una calculadora electrónica.

De la antigüedad, también, han persistido -como un aporte esencial a nuestra época- los conceptos de número y de sistema numérico. Algunos de tales sistemas son: el sistema sexagesimal, empleado en Mesopotamia y por la cultura maya; el sistema romano de numeración, y el sistema arábigo. El sistema corriente de notación numérica que es utilizado hoy en casi todo el mundo es la numeración arábiga.

En la edad media se desarrollaron calculadoras mecánicas, la primera de las cuales fue inventada por Blais Pascal, en Francia, y se basaba en un mecanismo de ruedas dentadas.

En 1642, Blaise Pascal (1623-1662), hijo de un recaudador francés de impuestos, inventó a sus 18 años una sumadora mecánica (basada en ruedas dentadas) para ayudarle a su padre en las tareas de los cálculos contables. Dicha sumadora, también llamada Pascalina, consistía de una caja rectangular de bronce en la cual se ensamblaban ocho ruedas movibles para sumar números de hasta ocho cifras. El dispositivo de Pascal empleaba la base numérica 10 para efectuar las sumas. Por ejemplo, cuando la primera de las ruedas avanzaba 10 ranuras, o una vuelta completa, la rueda de al lado - que representaba las decenas - sólo avanzaba una ranura. Cuando la rueda de las decenas avanzaba una vuelta completa, la rueda de las centenas se movía un lugar (una ranura); y así sucesivamente. El principal inconveniente de la Pascalina era, por supuesto, que sólo efectuaba sumas.

En 1694, el Matemático y Filósofo alemán, Gottfried Wilhem Von Leibniz (1646-1716), mejoró la Pascalina al inventar una máquina que también podía efectuar multiplicaciones. Como su predecesor, el dispositivo mecánico de Leibniz funcionaba sobre la base de un sistema de ruedas dentadas y clavijas. En parte por el estudio de las notas y dibujos originales de Pascal, Leibniz fue capaz de perfeccionar la Pascalina. El núcleo de la máquina multiplicadora de Leibniz consistía en el diseño de un tambor dentado que giraba paso a paso, y el cual ofrecía una versión elongada de la simple rueda dentada.

En la era industrial, los desarrollos incluyeron las calculadoras electromecánicas; las máquinas de contabilidad y especializadas en otros procesos comerciales (nómina, inventarios, etc.); y los diseños de la máquina diferencial y la máquina analítica (de Ada Augusta Byron y Charles Babbage en Inglaterra, siglo 19), precursores del computador actual.

Por increíble que parezca, Babbage tomó la idea de las tarjetas perforadas, para codificar las instrucciones de máquina, del telar puesto en operación en 1820 y denominado así en honor a su inventor, el francés, Joseph-Marie Jacquard (1752-1834). El telar de Jacquard utilizaba tarjetas perforadas para controlar el diseño de la trama del tejido.

El telar de Jacquard opera de la manera siguiente: las tarjetas se perforan estratégicamente y se acomodan en cierta secuencia para indicar un diseño de tejido en particular. Charles Babbage quiso aplicar el concepto de las tarjetas perforadas del telar de Jacquard en su motor analítico. En 1843 Lady Ada Augusta Lovelace sugirió la idea de que las tarjetas perforadas pudieran adaptarse de manera que propiciaran que el motor de Babbage repitiera ciertas operaciones. Debido a esta sugerencia algunas personas consideran a Lady Lovelace como la primera programadora.

Esta técnica de las tarjetas perforadas se hizo muy común a partir de la década de 1890's, cuando se idearon máquinas que podían procesar grandes volúmenes de datos. Herman Hollerith, en Estados Unidos, fue una de las personas que más éxito tuvo con estos artefactos, especialmente después de procesar en unas cuantas semanas los datos del censo poblacional de su país, que con los métodos manuales tradicionales se habría necesitado ovarios años. Las técnicas de las tarjetas perforadas también se aplicaron en las máquinas de cómputo del siglo 20. Incluso, hasta la década de 1970´s se utilizaron en nuestro medio (en la Universidad Nacional, en Medellín, se utilizó el computador IBM-1130 que utilizaba tarjetas perforadas para su programación).

En las primeras décadas del siglo 20, se fabricaron computadores electromecánicos y electrónicos basados en tubos al vacío. Sus aplicaciones iniciales incluyeron el cálculo de las trayectorias de proyectiles y la obtención de tablas astronómicas.

Un ejemplo de este tipo de máquinas es el que se muestra en la figura, cuyo diseño básico fue ideado a mediados de la década de 1940's por John Von Neumann (1903-1957), matemático de origen húngaro, que se vinculó al equipo de trabajo de la Universidad de Pennsylvania, estableciendo y aplicando conceptos en el diseño de los computadores que permanecieron válidos en la ingeniería de computadores por más de 40 años. Von Neumann diseñó el computador denominado Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) en 1945 con una memoria para almacenar programas y datos.

Esta técnica de «programa almacenado» conjuntamente con la «transferencia condicional del control», que permitía detener y reanudar los cálculos, dio gran versatilidad a la programación de computadores. El elemento clave de la llamada «arquitectura Von Neumann» era la Unidad Central de Proceso (o CPU por sus sigla en inglés = Central Processing Unit), que facilitaba la coordinación de todas las funciones de la máquina desde un sólo sitio interno de la misma.

A partir de máquinas, como la EDVAC, se diseñaron, fabricaron y utilizaron muchas otras máquinas de cómputo. Inicialmente, sus aplicaciones se centraban en las grandes empresas, en los centros de investigación en universidades, en las instituciones gubernamentales. En las empresas, mediante este tipo de artefactos, se empezó a automatizar muchas labores que implican el proceso de grandes volúmenes de datos, pero cuyos cálculos no son muy complejos, como la nómina, la contabilidad, los inventarios, la facturación, etc.

En la era digital, que se puede datar a partir de la década de 1950´s, con el desarrollo y aplicación del transistor (en 1948, en la IBM por un equipo de investigadores liderado por William Shockley), y con la evolución de muchas otras disciplinas matemáticas y científicas, como la Física del estado Sólido, los computadores han adquirido mayores capacidades, y sus aplicaciones incluyen prácticamente toda área del saber humano y todos los procesos empresariales y sociales.

En los últimos 50 años los desarrollos han sido vertiginosos, tanto en las áreas mecánica y física de la fabricación de computadores (el Hardware), como en las disciplinas que tienen que ver con la programación de los mismos (el Software). Con el respecto al Hardware, el invento y aplicación del microprocesador (ó chip, en la figura) sentó las bases para toda la industria de la microelectrónica, que ha permitido la micro miniaturización de componentes, cuyos efectos han hecho posible computadores más compactos y livianos, más potentes cada vez, de mayores eficiencias en el procesamiento de datos. Mediante la invención de los circuitos integrados y el chip, la industria microelectrónica ha venido reduciendo el tamaño de los chips y aumentando el número de componentes ensamblado en cada chip. Las técnicas de alta escala de integración (LSI = Large Scale Integration) pudieron ensamblar cientos de componentes en un único chip. Hacia 1980, las técnicas de muy alta escala de integración (VLSI = Very Large Scale Integration) ensamblaban centenares de miles de componentes en un solo chip. Los desarrollos en la micro miniaturización de componentes han continuado, y actualmente (en los inicios del siglo 21) las técnicas de Ultra integración permiten ensamblar hasta miles de millones de componentes en un único chip - (ULSI = Ultra-large scale integration).

La habilidad de ensamblar tan alto número de componentes electrónicos, en un área equivalente al tamaño de la uña del dedo pulgar, ha ayudado a disminuir constantemente el tamaño de los computadores y a rebajar los costos de los mismos. También, ha permitido que los computadores sean más potentes (en velocidad y memoria), más confiables y seguros.

Aunque inicialmente los microprocesadores se diseñaban y construían para cumplir con un único propósito, en la actualidad un microprocesador se diseña, se construye y se programa para servir a una serie de funciones, es decir, es multipropósito. Así por ejemplo, muchos electrodomésticos como el horno microondas, los aparatos de televisión, las lavadoras, los lavaplatos, los relojes despertadores, las videograbadoras, los equipos de sonido, etc., involucran diversas categorías de microprocesadores. También los automóviles, la maquinaria industrial, los aviones, los cohetes espaciales, los satélites de comunicaciones y de investigación profunda del espacio, los cajeros automáticos, los aparatos dispensadores, los teléfonos celulares, los localizadores personales (ó Beepers), los juegos de video, etc. involucran otras muchas variedades de microprocesadores.

Tal concentración de poder computacional, que había estado bajo el dominio exclusivo de las grandes empresas y de los gobiernos, se hizo de dominio público cuando a mediados de la década de 1970's los fabricantes de computadores desarrollaron y comercializaron los medianos y pequeños computadores. Estas categorías de computadores facilitaron a las personas no expertas, al consumidor final, tener acceso a las facilidades del proceso electrónico de datos por medio de programas («paquetes» de software) tan populares como los procesadores de texto y las hojas electrónicas (que en capítulos posteriores se estudiaran brevemente).

El Computador Personal (PC)

El desarrollo del PC (Personnal Computer) se inició hacia 1975 cuando se inventaron algunas máquinas de reducido tamaño que podían efectuar operaciones que antes sólo podían efectuar computadores de mayor tamaño.

En Octubre de 1981 la empresa IBM, multinacional de hardware y software surgida hacia finales del siglo 19 en USA, diseñó y comercializó su línea de PC de arquitectura abierta. Así, se dio un nuevo impulso a la industria del PC por cuanto muchos otros fabricantes copiaron la arquitectura del IBM PC, generándose lo que se ha dado en llamar clones, fenómeno que persiste hasta la fecha. Dicho fenómeno se ha llamado la Revolución del PC que en los últimos 20 años ha venido afianzándose y permeando todos los procesos sociales y empresariales.

La principal característica del IBM Personal Computer es que estaba basado en una arquitectura de 16-bit CPU (Central Process Unit), mientras todos los otros micros se basaban en una CPU de 8-bit. La CPU de 16-bit hizo al IBM PC más potente y rápido que cualquier otra máquina PC hasta ese momento. Adicionalmente, el sistema operativo era totalmente nuevo denominado PC-DOS (PC Disk Operating System, una variante del MS-DOS fabricado por la empresa Microsoft). A partir de entonces, la Compatibilidad IBM se volvió un estándar de la industria. Actualmente, inicios del siglo 21, la arquitectura de los PC es de 32 bits, y los más potentes tienen arquitecturas basadas en 64 bits.

Por su parte, la empresa Apple Computers comercializaba sus PC basados en un chip Motorola, el 68000 de 32 bits. Pero la abundancia de software utilitario para el IBM PC y sus compatibles, y estructuras de precios más favorables para el usuario común, inclinaron la balanza del mercado a favor de la combinación Chips Intel/Sistema Operativo MS-DOS de Microsoft: al inicio de la década de 1980's Apple tenía un 65% del mercado de PC; hacia inicios del año 2000 sólo tenía el 15%.

Precisamente, computadores tipo PC son los que usan en este curso de inducción.

INTERNET (La RED mundial)

En la medida que se abaratan los computadores y sus componentes, más y más usos se desarrollan.

En la medida en que los PC se han hecho más potentes y baratos, se han podido interconectar -formando redes- compartiendo los recursos de memoria, periféricos, software, información, y comunicándose con otros computadores a menudo localizados en sitios remotos (incluso otros países).

A diferencia de los grandes o supergrandes computadores, los cuales comparten recursos con muchas terminales para muchas aplicaciones, los computadores tipo PC interconectados permiten al usuario final compartir recursos e información con cualquier otro computador en prácticamente cualquier lugar del mundo. Utilizando Redes de Área Local (LAN = Local Área Network), o simples líneas telefónicas, los PC interconectados pueden adquirir proporciones gigantescas.

Una telaraña global de circuitería computacional, la llamada Internet, por ejemplo, enlaza diferentes categorías de computadores en una enorme red de información. Durante las elecciones presidenciales de 1992 en Estados Unidos, el entonces candidato a la vicepresidencia Al Gore propuso que el desarrollo en el futuro próximo de la llamada Superautopista de la Información sea una prioridad administrativa del gobierno de estados Unidos; en tal sentido, a finales de 1999 se tenía un prototipo de Internet II que será entre 100 y 1000 veces más rápida y potente que la Internet actual, y que -desde el año 200- está siendo utilizado por los gobiernos y grandes empresas de Norteamérica, Europa y Japón. La característica fundamental de Internet II es que las conexiones hasta las residencias u oficinas de los usuarios están basadas en fibra óptica, lo cual apenas está empezando a utilizarse en nuestro medio (en el área metropolitana del Valle de Aburrá, las EEPPMM han comenzado a tender las redes de fibra óptica).

Una de las aplicaciones más utilizadas de la red mundial, Internet es la del correo electrónico, o E-mail, que permite a personas no expertas enviar y recibir mensajes en su PC; también la consulta de información a través de páginas Web ocupa lugares de privilegio en la red de redes. La tendencia actual es a que, incluso los negocios de más alto nivel, se hagan por Internet.

Así mismo, muchas otras actividades tienden a efectuarse cada vez más por Internet tales como las videoconferencias, las conversaciones, los procesos de enseñanza/aprendizaje, los videojuegos, la consulta y actualización de información bibliográfica, los videos, la música, las transacciones financieras y comerciales (comprar, vender), etc.

En el ámbito de este curso de inducción, en las tres sesiones finales, se hará énfasis en el manejo de Internet y de la página Web de la universidad, especialmente en lo que respecta a la información académica para los estudiantes.