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Il 22 Novembre del 2016, il Presidente Barack Obama consegnò ad una ottantenne signora, la Medaglia Presidenziale della Libertà, la più alta onorificenza civile degli Stati Uniti concessa a chi ha contribuito alla sicurezza, agli interessi, alla pace o alla cultura nel Paese. La signora è Margaret Hamilton, scienziata, ingegnera, imprenditrice.

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Cosa ha fatto Margaret per meritarsi una tale onorificenza?

La storia comincia nel 1960, quando dopo la laurea in matematica e filosofia Margaret venne assunta al MIT di Boston come programmatrice, per un progetto che riguardava un sistema di previsioni del tempo.

Margaret si rese subito conto che i computer non erano presi molto sul serio, ma trattati come materia di seconda categoria, non certo al livello delle altre discipline ingegneristiche.

Gli scienziati e gli ingegneri guardavano al software come ad una cosa magica o artistica, e non certo come ad una scienza; ed è per questo che lasciavano usare i computer alle donne. Margaret dovette combattere in primis contro il maschilismo e poi contro lo scetticismo snob di quegli ingegneri per riuscire a  fargli cambiare idea;  lei che aveva sempre pensato che arte e scienza fossero i fondamenti della creazione di un software.

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Credit: Margaret Hamilton

Come fare? Decise che andava dato risalto ad uno dei due fondamenti, e coniò il termine ingegneria del software per far capire che quella disciplina meritava rispetto e dignità scientifica. Elevare il software a livello di ingegneria era ritenuto per alcuni un offesa, per altri uno scherzo.
Nel 1965 Margaret venne nominata direttrice del laboratorio di sviluppo software del MIT, con l’incarico di sviluppare per la NASA il software di bordo delle missioni spaziali Apollo, il software che ne avrebbe regolato la navigazione nello spazio e l’allunaggio: l‘Apollo Guidance Computer (AGC).

Il suo titolo era Colossus Programming Leader

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Il 20 luglio 1969 è una data storica per l’intera umanità: la missione Apollo 11 portò i primi umani sulla Luna. Il merito è ovviamente di centinaia di persone, ma se non fosse stato per il software egregiamente concepito da Margaret Hamilton forse oggi racconteremmo un’altra storia. Infatti, quando Neil Armstrong e Buzz Aldrin iniziarono la discesa con il Modulo Lunare Eagle, il computer di bordo fu saturato da un sovraccarico di dati in arrivo, segnalando tutta una serie di malfunzionamenti. Fortunatamente, Margaret aveva ingegnerizzato il software in modo che recuperasse funzionalità in caso di sovraccarico di dati. Così alcuni compiti meno prioritari furono annullati a favore di quelli con maggiore priorità. E l’allunaggio non fallì.

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Ecco il racconto che fece Margaret di quell’evento.

« A causa di un errore nella checklist del manuale, l’interruttore

del radar di rendezvous era stato commutato nella posizione sbagliata. Questo causò l’invio di segnali erronei al computer. Il risultato fu che al computer fu richiesto di eseguire tutte le sue ordinarie funzionalità per l’atterraggio, mentre riceveva un carico aggiuntivo di dati spuri che assorbivano il 15% delle sue risorse. Il computer (o meglio, il software che stava eseguendo) era abbastanza intelligente da riconoscere che era richiesta l’esecuzione di più processi rispetto a quelli che poteva sostenere. Inviò quindi un allarme, che significava per gli astronauti “sono sovraccarico con più attività di quelle che potrei fare in questo momento e mi accingo a mantenere in esecuzione solo le più importanti”; ovvero, quelle richieste per l’atterraggio … In effetti il computer era programmato per fare di più che solo riconoscere le condizioni di errore. Un insieme completo di procedure di ripristino era incorporato. L’azione eseguita dal software, in questo caso, fu quella di eliminare i processi a priorità più bassa e ripristinare i più importanti … Se il computer non avesse riconosciuto questo problema e reagito di conseguenza, dubito che l’allunaggio dell’Apollo 11 sarebbe stato il successo che fu. »

Per le/i  nerd interessati ecco il link su GitHub del software AGC.

 

[adriano parracciani aka CyberParra]

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Il termine ABC fa subito pensare alle basi di un qualcosa; in questo caso alle basi dei computer. Ed effettivamente stiamo per scoprire qualcosa che è alle fondamenta della scienza dei calcolatori; una cosa che si chiama proprio ABC, il  primo calcolatore elettronico digitale della storia, laddove ABC sta per Atanasoff Berry Computer

John V. Atanasoff, docente alla Iowa State University e Clifford E. Berry suo laureando, lo costruirono tra il 1939 ed il 1942, ben prima del mitico Colossus, del Mark I e dell’ENIAC. A differenza di questi imponenti successori, l’ABC non era ancora programmabile, ma conteneva già gli elementi fondamentali delle architetture successive, le componenti di qualità di una ricetta infallibile.

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Il riconoscimento del lavoro di Atanasoff fu molto tardivo, e dell’ABC non si è saputo quasi nulla fino alla fine degli anni ’60 quando scoppiò una grana legale che fece riscrivere la storia dei computer. Ma di questo giallo ne parliamo alla fine.

Riprendiamo dall’ABC. Come spesso, o come sempre, avviene, le cose nascono da un bisogno, da alcune intuizioni e da un processo creativo. E così fu anche per l’ABC. Negli anni venti del secolo scorso, Atanasoff stava lavorando alla sua tesi di dottorato in fisica, ed era alle prese con faticosi calcoli sulla struttura dell’elio, aiutato soltanto da una semplice calcolatrice meccanica da tavolo Monroe.

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credits: Museo Nazionale della Scienza e della Tecnologia Leonardo da Vinci di Milano

Le settimane trascorse a fare calcoli su calcoli con la Monroe, gli fecero sorgere l’idea di una calcolatrice che facesse quei calcoli in modo automatico; e pensava che se fosse esistita avrebbe risparmiato molto tempo e fatica. Quando nel 1930 fu assunto come docente alla Iowa University, quella sua idea non solo era ancora viva, ma anzi incominciò seriamente a riflettere sul concetto di automazione del calcolo e su come realizzarlo. Ci pensò per anni, creando e disfacendo nella sua mente e sulla carta i principi generali di funzionamento della sua futura calcolatrice. Il tempo passava ma non riusciva a trovare una soluzione definitiva per proporre la realizzazione di un primo prototipo.

Era deluso, e una sera d’inverno del 1937 lasciò il laboratorio e si mise in macchina, macinando chilometri senza meta, con l’unico intento di spazzare via idee, delusioni e pensieri dalla sua mente. Si fermo dopo trecento chilometri, nello stato dell’Illinois, ed entrò in un bar per bere qualcosa.

E fu il quel bar dell’Illinois, in una fredda sera d’inverno, che John Atanasoff trovò la soluzione, e definì le basi di ABC. Quella sera decise che:

  1. il suo calcolatore doveva essere di tipo digitale e non analogico, ossia avrebbe trattato i numeri come cifre discrete e non tramite analogia con qualche grandezza fisica come ad esempio la rotazione di una ruota o la variazione di lunghezza di un regolo
  2. per fare i calcoli non avrebbe utilizzato dispositivi meccanici come quelli in uso nelle calcolatrici dell’epoca, bensì dei circuiti elettronici basati sulle valvole
  3. il suo calcolatore elettronico digitale avrebbe utilizzato il sistema di numerazione binario e la logica booleana al posto del conteggio dei numeri
  4. per memorizzare i numeri in base 2 avrebbe utilizzato i condensatori e la loro carica: carico=1 scarico=0
  5. Il sistema di memoria basato sui condensatori, sarebbe stato separato dal sistema di elaborazione basato sulle valvole

Uscito da quel bar, Atanasoff era pronto in teoria a realizzare il suo calcolatore, ma sapeva che per renderlo possibile nella pratica non sarebbe stato facile. Passarono due anni e nel 1939 ottenne un finanziamento di 650$ dallo Stato dello Iowa, arruolò nell’impresa Berry, anche lui affascinato dall’idea del calcolo elettronico, e per il mese di ottobre costruirono il primo prototipo funzionante dell’ABC.

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prototipo dell’ABC

Il sistema di memoria era formato da 1600 condensatori (quindi 1600 bit) fissati su dei grandi tamburi che alla velocità di una rotazione al secondo potevano essere caricati / scaricati da dei contatti a seconda dei numeri da inserire or da leggere. Praticamente la primissima versione di quelle che sarebbero state le memorie a tamburo usate negli anni ’50

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tamburo di memoria dell’ABC

Il sistema di elaborazione e di calcolo era formato da oltre 200 valvole elettroniche i cui collegamenti fisici permettevano la realizzazione di un preciso circuito logico. In pratica a seconda del tipo di calcolo che si voleva fare si dovevano cablare/saldare le valvole in un modo preciso.

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Nel 1942 Atanasoff progettò e realizzò un nuovo prototipo di ABC per risolvere sistemi di equazioni lineari e precisamente un sistema con 29 equazioni e 29 incognite.

ABC funzionava in questo modo: attraverso delle schede perforate i dati delle equazioni venivano memorizzati nei tamburi; ad ogni rotazione i tamburi passavano i segnali, ossia i dati, alle valvole che sulla base di regole logiche precise, dipendenti da come erano saldate, eseguivano somme o sottrazioni. I risultati venivano poi trasferiti in uscita su delle schede perforate

 

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Atanasoff a questo punto aveva bisogno di nuovi finanziamenti per risolvere alcuni problemi del sistema di lettura e perforazione delle schede; ma tutto si fermò a causa della Seconda Guerra Mondiale e dell’inettitudine di coloro che erano incaricati di ottenere il brevetto. Così ABC cadde nel dimenticatoio delle tecnologie.

Negli anni ’70 si riscrisse la storia dei computer

Dopo la guerra, Atanasoff non ritenne di dover perseguire l’idea di ottenere il brevetto, perchè nel frattempo era stato realizzato l’ENIAC, un calcolatore programmabile che di fatto rendeva ABC obsoleto. Quello che Atanasoff ignorava è che buona parte del brevetto dell’ENIAC derivavano proprio dall’ABC.  Lo scandalo scoppio per caso da una causa legale tra la Sperry Rand Corporation che deteneva i brevetto dell’ENIAC e la Honeywell. La Sperry pretendeva che tutti i costruttori di calcolatori elettronici le pagassero dei diritti, ma la Honeywell si rifiutò. Durante la causa, gli avvocati della Honeywell scoprirono il lavoro di Atanasoff e lo portarono alla luce. Nel 1973 Atanasoff testimoniò al processo, e da quel racconto il giudice sentenziò che il brevetto dell’ENIAC era nullo.

Atanasoff  ed il giudice furono in grado di ricostruire la storia: negli anni ’40 Mauchly, uno dei costruttori dell’ENIAC assieme a Eckert, fece una lunga visita di una settimana al laboratorio di Atanasoff. Questi gli mostro il funzionamento dell’ABC, e gli spiegò in dettaglio i principi di funzionamento. Pochi anni dopo quei fondamenti si ritrovarono in funzione nell’ENIAC. Per il giudice fu chiaro che Mauchly ed Eckert non avessero inventato il calcolatore elettronico digitale ma che invece avessero preso spunto e sfruttate le idee ed i lavori di Atanasoff.

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C’è da dire che Mauchly ha sempre sostenuto di non aver mai appreso nulla di significativo dall’incontro con Atanasoff, ma i fatti e la logica dimostrerebbero il contrario. Io ogni caso è fuori di dubbio che Atanasoff ha realizzato il primo calcolatore elettronico digitale della storia, anticipando la commutazione elettronica, l’uso della numerazione binaria, delle memorie a tamburo con i condensatori, della separazione tra memoria ed elaborazione.

 

[adriano parracciani aka CyberParra]

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Entri in casa, accendi la luce, apri il frigo per prendere una bevanda ed una fetta di pane dal freezer da scongelare nel microonde. Non stai certo li a pensare come tutto quello sia possibile, e mentre una ragnatela di cavi e sistemi sta trasportando la corrente elettrica per far funzionare la casa, ti godi il tuo spuntino in relax.

ClarkeEdith Clarke (1883 – 1959) ha dedicato tutta la sua vita lavorativa al trasporto della corrente dalle centrali alle case, o meglio, alla matematica necessaria al corretto funzionamento della Rete Elettrica. Il suo lavoro è stato sviluppare sistemi e modelli matematici per facilitare i laboriosi e complessi calcoli necessari alla progettazione di reti di distribuzione della energia elettrica.

Fare i calcoli è stata la sua passione, e sin dai tempi del college desiderava essere un’ingegnera. Nel 1911 si iscrisse ad un corso di ingegneria civile all’Università del Wisconsin, ma durante l’estate accettò un lavoro estivo alla AT&T che le fece cambiare i suo piani. Fino al 1918 rimase in AT&T come computer, questo era il nome del suo lavoro: fare i calcoli. Durante la Prima Guerra Mondiale fu a capo di un gruppo di donne-computer che si occupavano di fare i calcoli per il Dipartimento di Ingegneria delle Trasmissioni.

Nel 1918 lasciò l’AT&T per studiare Ingegneria Elettrica al MIT di Boston, dove si laureò l’anno seguente; prima donna a raggiungere quel risultato al MIT. Venne poi assunta alla General Electric (GE), ma di nuovo come computer. È in questo periodo che progettò il suo calcolatore grafico.

Il trasporto della corrente elettrica richiede la soluzione di equazioni che riguardano correnti, tensioni, impedenze, capacità, lunghezze, caratteristiche fisiche dei mezzi trasmissivi, sfasamenti e via dicendo.

Il suo calcolatore, che brevettò nel 1921, risolveva queste complesse equazioni facilitando il lavoro dei computer umani.

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Il Calcolatore grafico di Edith sfruttava le funzioni iperboliche trigonometriche per velocizzare i calcoli. È costituito da due bracci graduati rappresentanti vettori che si muovono su una complessa griglia di coordinate di vario. Muovendo i bracci si possono calcolare tensioni, correnti, resistenze, capacità, lunghezze eccetera.

Nonostante questo successo, lasciò la GE andando ad insegnare fisica in un collegio femminile in Turchia. Probabilmente era insoddisfatta del suo ruolo di computer, l’unico a cui sembrava potesse ambire in quanto donna. Ma la GE cambiò idea e dopo due anni la riassunse con il ruolo e lo stipendio di ingegnere elettrico.

Dr. Katharine Blodgett, 1938

Edith lavorò in GE fino al 1945, pubblicando decine di articoli per American Institute of Electrical Engineers: prima donna a ottenere questo “privilegio”. Nel 1941 pubblicò il libro Circuit Analysis of A-C Power, testo fondamentale nel campo dell’energia di potenza. Ha concluso la sua carriera come professoressa al Dipartimenti di Ingegneria Elettrica della University of Texas, Austin.

Edith Clarke ha perseguito il suo sogno riuscendo ad imporsi in un ambiente tradizionalmente dominato dai maschi; è sicuramente un esempio per  tutte le giovani ragazze che aspirano a carriere tecnologiche

[adriano parracciani aka CyberParra]

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La musica di Turing

Pubblicato: 27 settembre 2016 in archeogeek, File
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Alcuni ricercatori dell’università di Canterbury hanno recuperato e “restaurato” la traccia dei primi brani musicali mai generati da un computer. Era il 1951  quando il maestro di scuola Christopher Strachey utilizzò  il calcolatore Mark I della Ferranti,  per generare alcuni brani musicali: God Save the King, Baa, Baa Black Sheep, e In the Mood di Glenn Miller. All’università Manchester, Strachey mise assieme le note, ma fu Alan Turing a programmare il Mark I in modo che divenisse anche uno strumento musicale; fu lui che ci mise dentro le note, anche se non pare fosse particolarmente interessato alla produzione di musica computerizzata.

Quando Strachey gli fece ascoltare cosa aveva prodotto, Turing rispose: bello spettacolo

Qui sotto le traccia: buon ascolto


 

[adriano parracciani aka CyberParra]

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Nella seconda metà dell’ottocento Ada Byron ebbe un pensiero preveggente; immaginò dei calcolatori (che nasceranno dopo cento anni) in grado di produrre arte.

la macchina potrebbe agire su altre cose oltre il numero … il motore potrebbe comporre pezzi elaborati di musica di qualsiasi grado di complessità…

Oggi il termine computer art richiama alla mente tutta una pletora di declinazioni di arte digitale: le animazioni 3D nei film, l’arte generativa, la manipolazione delle foto, il digital imaging, la musica digitale, la motion graphic, la GIF Art, la modellazione 3D e via dicendo.

La macchina è stata sicuramente in grado di agire su altre cose oltre il numero; e Ada ne sarebbe felice. Quando tutto cominciò, cento anni dopo Ada, i calcolatori (computers) non avevano certo scopi artistici. Verso la fine della seconda guerra mondiale fu realizzato Colossus Mark I, il primo calcolatore della storia, nato per la decodifica dei messaggi Enigma dei nazisti. Nel primo decennio del dopoguerra lo sviluppo dei calcolatori fu trainato soprattutto da esigenze militari legate alla difesa e dall’esplorazione dello spazio.

La computer art era ancora lontana e certo non era la motivazione che spinse nel 1956 la US Air Force a commissionare alla IBM ed al MIT la costruzione del più grande computer di sempre: AN/FSQ-7

ANFSQ-7

Il calcolatore più grande di sempre stava al centro del sistema di difesa aereo SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) il cui obiettivo era raccogliere i dati dai radar dislocati sul territorio, processarli e produrre una immagine dello spazio aereo. I numeri di AN/FSQ-7 sono impressionanti pensando ad oggi:  50.000 valvole, 250 tonnellate, 3 megaWatt di potenza elettrica, 2.000 metri quadrati di spazio occupato, e tutto questo per processare 75.000 istruzioni al secondo; il vostro smartphone da 0,01 metri quadrati e 120 grammi, ne esegue qualche miliardo al secondo, tanto per intenderci.

I ventuno AN/FSQ-7 costruiti e sparsi nel territorio americano sotto il controllo del NORAD, hanno giocato un ruolo centrale nella Guerra Fredda fino al 1980.

I monitor del sistema SAGE erano costituiti da uno schermo CRT (tubo a raggi catodici) su cui vi era l’immagine in tempo reale dello spazio aereo di un specifica zona. Questo è quello che ci si doveva aspettare di vendere in quei monitor della situation display console: tracce, traiettorie, punti di riferimento, mappe, simboli di rilevamento, allarmi

SAGE Console

 

Ma un giorno del 1959, l’aviere di prima classe Lawrence A. Tipton, di stanza a Fort Lee (Virginia), scattò questa foto con una Polaroid:

SAGE pinup

Come vedete non si tratta affatto del profilo di uno spazio aereo, ne di tracce di un attacco missilistico sovietico. È proprio tutt’altro; è la riproduzione in digitale di una pin-up disegnata nel 1955 dall’artista George Petty per il calendario della rivista Esquire

Petty Pinup

Invece che utilizzare punti e linee per realizzare una immagine vettoriale di un territorio e di uno spazio aereo, qualche bontempone della IBM creò un programma per una immagine vettoriale molto meno noiosa.

Possiamo immaginare che quel calendario fosse appeso da qualche parte a Fort Lee, ed avesse ispirato qualche programmatore rimasto sconosciuto.

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A sentire Tipton (lo vedete qui sopra di fronte alla console), il programma che mostrava l’immagine della pin-up era un sistema di diagnostica della trasmissione dati tra due stazioni SAGE. Se la trasmissione andava a buon fine sulla console sarebbe apparsa la pin-up in modo corretto, altrimenti no. Non solo; l’immagine pulsante della pin-up avrebbe significato che si stava ricevendo un flusso di dati in tempo reale dalle stazioni radar. Insomma, meglio un un feedback sexy sullo schermo che un “trasmissione avvenuta con successo”

Nel corso del tempo sono stati intervistati i veterani delle stazioni SAGE ma le versioni a volte divergono. Qualcuno dice che il programma pin-up era un modo per passare il tempo e combattere la noia.

Rimane il mistero su chi abbia prodotto questo primo programma di arte digitale interattivo: probabilmente qualche programmatore della IBM, ma nessuno dei veterani è stato in grado di dirci il nome.

[adriano parracciani aka CyberParra]

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