"De l'enigma a l'ordinador " (25 d'octubre del 2016)

Alan Turing va descodificar la màquina encriptadora Enigma, el gran secret nazi, gràcies al domini dels algorismes. Sabrem què és el sistema binari; què és la memòria RAM; el transistor i l'evolució dels processadors. El 1946 neix l'ENIAC, la primera computadora moderna, un dels invents més grans de la humanitat. Demanem al Dr. Mateo Valero, cap del Centre de Supercomputació de Barcelona i guanyador del premi més prestigiós del món en informàtica que predigui com serà la nostra vida d'aquí 30 anys, tal com va fer l'escriptor Arthur Clarke l'any 1974 quan va anticipar internet. En aquest capítol, la reportera del programa Georgina Pujol ens permet conèixer un dels pioners de la informàtica a Catalunya, l'enginyer Xavier Kirchner, que treballava a principis dels anys 70 amb ordinadors que pesaven tones i tenien menys memòria que un rellotge intel·ligent de polsera. En un inici eren pocs savis en universitats de primera línia, després només grans empreses, però avui en dia són milers les persones que treballen des de casa o en petites empreses que s'esforcen per facilitar-nos la vida. En aquest programa, la reportera es capbussa en la història de la informàtica i es remunta a l'època en què s'inventen els ordinadors. Alan Turing i la màquina Enigma Hem arribat aquí gràcies als que es considera els pares de la informàtica: Charles Babbage i el matemàtic britànic, Alan Turing. Tal com es veu en la pel·lícula The Imitation Game, Turing va assumir el repte de desxifrar l'Enigma: una màquina mecànica que tenien els nazis durant la Segona Guerra Mundial per encriptar missatges. Els aliats necessitaven descodificar els seus secrets si volien guanyar la guerra. Però no se'n sortien. Turing se'n va sortir gràcies al seu domini dels algorismes. I van néixer els ordinadors: màquines capaces de processar informació i de donar resultats en funció dels algorismes que se'ls ha introduït. Els algorismes són un seguit d'instruccions, un pas a pas, que s'expressa matemàticament. El 1946, acabada la guerra, apareix el primer ordinador electrònic del món: l'ENIAC. Funcionava amb vàlvules de buit -com les de les primeres ràdios. Com que el que es movia eren els electrons dins les vàlvules, que ho feien molt més de pressa que els relés electromecànics, la velocitat de còmput va accelerar-se de manera espectacular. L'ENIAC es va començar a dissenyar per calcular la trajectòria dels projectils, durant la Segona Guerra Mundial, però no va entrar en servei fins al 1946. És l'antecessor dels ordinadors moderns i ocupava 167 metres quadrats. Els smartphones actuals el superen de llarg en capacitat de càlcul i rapidesa. Uns cent anys abans de la màquina de desxifrar missatges d'Alan Turing, Charles Babbage, un altre matemàtic visionari anglès, va dissenyar el que en va dir la Màquina Analítica, que sí que era programable i havia de servir per fer tota mena de càlculs matemàtics. En Babbage va tenir, fins i tot, una programadora, Ada Lovelace, una ment brillant, filla del poeta Lord Byron. Malgrat que la Màquina Analítica mai no va funcionar del tot bé, l'Ada Lovelace va escriure els programes per fer alguns càlculs complexos i pot ser considerada com la primera programadora de la història. Els primers ordinadors feien servir vàlvules i eren molt grossos, però l'electrònica va anar evolucionant i els ordinadors es van fer més petits i més barats. Dels grans ordinadors, que es diuen "mainframes", i que en els anys 60 només podien tenir les grans corporacions, es va passar als anys 70 a ordinadors de mida mitjana. Es deien "minis" i ja els podien adquirir petites i mitjanes empreses. Després dels "minis", van arribar els "micro". La tecnologia fa el que algú pot somiar i algú altre pot comprar, i com més n'hi ha que ho comprin, més de pressa es produeix i més s'acaba abaratint el preu. Un dels visionaris va ser Steve Jobs i la seva creació, l'Apple II, va ser el primer ordinador que va posar al mercat. Evolució dels processadors Des de 1971 quan Intel comença a comercialitzar-ne, els microprocessadors han evolucionat de manera espectacular i han multiplicat la seva velocitat per 60 mil. Aquest progrés és un motiu d'orgull per al sector informàtic. Algú va dir que si els cotxes s'haguessin espavilat igual, un cotxe utilitari correria ara a la velocitat de la llum. I amb un litre de gasolina podria anar i tornar de la Lluna sense entrar en reserva! I és que els processadors són ara 90 mil vegades més eficients en termes d'estalvi energètic. El maquinari va amb binari Per què els ordinadors treballen en binari, amb només uns i zeros? No sembla més fàcil treballar amb el sistema decimal, en base 10, com fem habitualment? Per exemple, el número 156 en binari, és 10011100. En lloc de tres, s'han d'enviar vuit xifres, vuit bits, però amb un avantatge: aquest sistema facilita la construcció de dispositius electrònics, el número 1 implica que hi ha impuls elèctric i el zero que no n'hi ha. La base 10 requereix menys guarismes, però també requereix definir deu valors que representin cadascun una quantitat. Tant l'emissor com el receptor han de compartir la mateixa escala de valors i és fàcil confondre's quan s'ha d'interpretar la informació. En binari, en canvi, només hi ha dues possibilitats: només cal distingir entre dues informacions: la que diu 1 i la que diu 0. A més, la taula de multiplicar en binari també és més senzilla, només té quatre possibilitats. Això permet fer una màquina de multiplicar amb només dos polsadors: quan no fa contacte és 0; quan sí que fa contacte és 1. Un sistema senzill, clar i eficient. És per això que el maquinari va amb binari. Fer memòria: la RAM Si hi ha una memòria imprescindible per a un ordinador és la memòria RAM, la més senzilla que hi ha. La memòria RAM no funciona amb interruptors, sinó amb polsadors, que són més fàcils de fer electrònicament. Els transistors MOS són com petits polsadors que quan s'activen fan que passi el contrari del que hem posat: els podríem qualificar de "negadors". Quan els diem 1 resulta 0 i quan diem 0 resulta 1. En les memòries RAM, per tal de que la informació quedi retinguda, s'utilitzen dos "negadors" consecutius, una doble negació que permet que entre l'un i l'altre mantinguin la informació. Així la memòria funciona mentre hi hagi alimentació. En un xip de memòria de 16 gigues hi ha ni més ni menys que 16.000 milions de transistors. Els experts En aquest capítol hi han col·laborat en Xavier Kirchner, exdirector adjunt del primer càlcul de la Facultat d'Informàtica de la UPC, exdirector del Centre d'I+D de Fujitsu a Barcelona, exdirector del Centre I+D de Nortel Networks a Barcelona, exdirector del Centre I+D de Telefónica de Barcelona i exdirector de la Fundació catalana per a la Recerca i la Innovació. També hi ha participat la investigadora i professora de matemàtiques de la Universitat Politècnica de Catalunya: Paz Morillo; en Daniel Sánchez Crespo, CEO de l'empresa de videojocs Novorama i també és professor del Departament de Tecnologia de la UPF. Entrevistem al Dr. Mariano Vázquez, investigador Barcelona Supercomputing Centre. El seu grup "High Performance Computational Mechanics" desenvolupa eines de simulació per a grans ordinadors que van des de la formulació bàsica numèrica fins a l'escriptura de programes paral·lels. També comptem amb la destacada participació de Mateo Valero, director Barcelona Supercomputing Centre. I hem pogut comptar amb l'assessorament per preparar aquest capítol de Sergi Girona, director operacions Barcelona Supercomputing Centre i Joan Tubau, comissari de l'exposició "L'enigma de l'ordinador" al Museu de la Ciència i de la Tècnica de Catalunya (mNACTEC), professor retirat de la Facultat d'Informàtica de la UPC i enginyer industrial que va treballar a IBM en els seus inicis a Catalunya i durant molts anys. Un reportatge de: Georgina Pujol i Roger Caubet Director i presentador del programa: Jaume Vilalta