Come ci si potrebbe aspettare dal suo nome, il “Difference Engine” è un oggetto stranamente difficile da descrivere. Si potrebbe iniziare immaginando il lato di una grande culla con i montanti circondati da piccole ruote di metallo – o meglio, rocchetti – ma è meglio vedere la cosa di persona.
Ben spolverata e con tutti i raccordi di ottone lucidati, è esposta nella prima galleria della mostra “Information Age” al National Museum of American History. Anche se una voce amplificata indica l’importanza della macchina nella storia della scienza, raramente attira una folla. Non c’è dubbio, però, che il motore a differenza è un legame con l’eccitazione intellettuale ad alta potenza, e con un uomo sorprendente che il governo britannico ha recentemente onorato con un francobollo personale. Si tratta di Charles Babbage, l’uomo che più di 150 anni fa ha intravisto per la prima volta l’era dei computer di oggi e si è sforzato di raggiungerla.
Il motore a differenza è un calcolatore. Prepara tabelle numeriche usando una tecnica matematica conosciuta come metodo della differenza. Oggi tali tabelle – del tipo spesso usato nella navigazione e nell’astronomia – sarebbero calcolate e memorizzate elettronicamente. Quasi un secolo e mezzo fa, il Difference Engine faceva più o meno lo stesso lavoro, ma lentamente e meccanicamente.
Due svedesi, Georg Scheutz e suo figlio, Edvard, costruirono la macchina dello Smithsonian nel 1853. Ognuno dei suoi lunghi alberi regge dei dischi, e ogni disco ha delle ruote con dieci denti che corrispondono a dei segni nei dischi. Uno scienziato poteva impostare i dischi con cifre note, pari o dispari, girare una manovella, e leggendo su ogni albero, trovare il risultato di un calcolo. Questo particolare “motore” poteva anche stampare le sue risposte. Venduto ad un osservatorio di Albany, New York, fu dato allo Smithsonian nel 1963.
Gli Scheutz non avevano alcun interesse nel design piacevole. Il loro dispositivo funzionava bene, però, perché avevano seguito fino al completamento pratico i concetti di una delle menti più brillanti del 19° secolo. Inventore e filosofo, Babbage produsse un prototipo del motore a differenza originale già nel 1822, poi continuò ad aggiungere perfezionamenti senza mai finirlo del tutto. Appoggiò con entusiasmo il lavoro dei suoi amici Georg e Edvard Scheutz. Ma durante gli anni che impiegarono per completare la loro macchina, la mente dell’inventore stava brancolando verso un dispositivo meccanico che sarebbe andato ben oltre il calcolo. Avrebbe effettivamente immagazzinato i dati che produceva, per poi riutilizzare le informazioni per aggiungerne altre. Babbage descrisse questo processo come “il motore che si mangia la coda”
Quello che prevedeva era un computer primitivo. Come ha scritto il suo biografo, Anthony Hyman, “Babbage lavorava da solo, molto più avanti del pensiero contemporaneo. Non doveva solo elaborare i disegni, ma sviluppare i concetti, l’ingegneria e persino gli strumenti per realizzare le parti. Egli . . . si erge da solo: la grande figura ancestrale dell’informatica.”
Charles Babbage nacque nel 1791 in una famiglia del Devonshire ricca e agiata. Frequentò una buona scuola, poi partì per Cambridge con poco sentore di cosa aspettarsi lì, a parte un avvertimento che era un brutto posto per comprare il vino. Naturalmente brillante in matematica, scoprì che i suoi professori di matematica in realtà sapevano meno di lui.
Chiaramente un genio, Charles sembra anche essere stato un giovane affascinante, pieno di una determinazione giovanile per migliorare l’insegnamento della matematica a Cambridge. Con il suo intimo amico John Herschel, figlio del famoso astronomo William Herschel, Babbage contribuì a fondare la Società Analitica.
Come la Società Lunare ai tempi di Josiah Wedgwood ed Erasmus Darwin (nonno di Charles), due generazioni prima, gli “Analitici” si riunivano in rumorosa socievolezza per discutere, tra le altre cose, la fabbricazione di tessuti di cotone e lana, e le fucine di ferro e gli impianti di acciaio che allora riempivano le verdi Midlands inglesi. Il loro scopo era quello di calcolare come la scienza potesse sostenere al meglio la continua rivoluzione industriale con nuove tecniche, strumenti migliori, una pianificazione più accurata.
Molto prima di andare a Cambridge, Babbage ideò un modo per camminare sull’acqua. “Il mio piano”, scrisse, “era di attaccare ad ogni piede due tavole strettamente collegate tra loro da cerniere fissate alla suola della scarpa”. La cosa aveva funzionato abbastanza bene per il giovane Charles per schiacciare lungo il fiume su una marea di riflusso. Ma qualcosa andò storto, e dovette nuotare per salvarsi la vita.
Lasciò Cambridge, ossessionato dall’idea di usare le macchine per velocizzare i calcoli matematici che richiedevano tempo. Così nacque l’idea di un motore a differenza. Charles immaginò anche una macchina che avrebbe gestito più cifre decimali per accelerare il processo di “trasporto” e “prestito”.
“Era sempre il grande miglioratore”, dice Peggy Kidwell, curatore del motore a differenza di Scheutz allo Smithsonian. Kidwell, coautrice di Landmarks in Digital Computing, pensa che Babbage fosse costantemente stimolato dalla necessità di migliorare non solo il suo motore, ma la qualità della vita del 19° secolo. Tra gli altri esempi, cita i suoi esperimenti con la stampa di tabelle in diversi colori su diverse tonalità di carta (la stampa nera su carta bianca era dura per gli occhi). Nel 1826 fece pubblicare una pagina di tabelle con 13 inchiostri diversi su 151 colori diversi di carta. I dispositivi di misurazione, per esempio, farebbero automaticamente il conteggio insensato di alcune azioni ripetute in un mulino. Inventò un orologio per timbrare il cartellino; gli operai sospettosi lo chiamavano “la spia”. Progettò un dispositivo per registrare la direzione delle scosse nelle zone sismiche, un rullo inchiostratore per la stampa e, pensando forse a quelle “scarpe d’acqua” da ragazzo, propose un’idea per un idroplano.
Tentò di convincere il governo a cambiare i valori tradizionali di sterline, scellini e pence per un sistema decimale. Ha ottenuto tanto quanto gli scienziati americani hanno ottenuto oggi dopo anni di suppliche invano per introdurre il sistema metrico decimale. Eppure, gli inglesi adottarono la sua proposta di un pezzo da due scellini, o fiorino, rendendo dieci fiorini uguali a una sterlina.
Babbage non finì mai completamente il motore a differenza espanso, che iniziò a chiamare “motore analitico”, ma parti dell’originale funzionavano senza problemi nei display e continuavano a portargli più attenzione. “Ora signor Babbage”, disse una donna dopo aver ascoltato la sua spiegazione, “c’è solo una cosa che voglio sapere. Se si inserisce la domanda in modo sbagliato, la risposta verrà fuori giusta?”. La gente alla fine imparò che un computer non è più intelligente del suo programmatore. Come dice il proverbio, “Garbage in, garbage out.”
Babbage era uno splendido ospite. Il Duca di Wellington venne a trovarlo. Anche Charles Dickens. Babbage parlò con Sir Charles Wheatstone, inventore del ponte di Wheatstone per misurare la resistenza elettrica; con Joseph Whitworth, i cui cannoni a canna esagonale furono acquistati dagli Stati Confederati d’America e usati con precisione mortale sulle sfortunate truppe dell’Unione; con Isambard Kingdom Brunel, costruttore della gigantesca nave di ferro Great Eastern (Smithsonian, novembre 1994).
Soprattutto, c’era Augusta Ada Byron, figlia del poeta. Era una donna brillante e bella, che Byron aveva chiamato “Augusta” come la sua sorellastra, che era anche la sua amante. Sebbene Augusta Ada fosse sua figlia, Lady Byron non perdonò mai alla ragazza di avere lo stesso nome della donna che disprezzava.
Ada era abile in matematica e una delle poche persone capaci di capire e spiegare cosa fossero le invenzioni di Babbage. Era una relazione casta – Ada era sposata con il conte di Lovelace. Ma dedicò anni ad aiutare Babbage, scrivendo spiegazioni delle sue conquiste e dei suoi sogni, ammirandolo con devozione professionale e filiale. Scrisse alcune delle sue note così bene che lui voleva pubblicarle sotto il suo nome. Lei rifiutò. Eppure, quando lui riscrisse un po’ della sua copia – cambiando solo una o due parole – lei chiarì che nessuno riscrive mai un Byron.
Come molti vittoriani, Ada divenne dipendente dall’oppio. Durante la sua triste morte per cancro, sua madre nascose l’oppio che stava usando per alleviare il dolore in modo che Ada soffrisse di più – e si pentisse. La sua morte lasciò Babbage senza la donna che Anthony Hyman descrive come “la sua amata interprete”. I suoi piani prevedevano un sistema di schede perforate che avrebbe comandato le funzioni della macchina ancora teorica. Aveva preso l’idea della scheda da un famoso telaio francese introdotto all’inizio del 1800 da Joseph Marie Jacquard che utilizzava schede selezionate per automatizzare la tessitura di modelli multicolori. Fu Ada che poté esprimere meglio ciò che il sistema di schede avrebbe fatto per la macchina di Charles: “Possiamo dire in modo più appropriato che il motore analitico tesse schemi algebrici proprio come il telaio Jacquard tesse fiori e foglie.”
Anche se le idee di Babbage per immagazzinare informazioni esistono solo nei suoi voluminosi progetti, i suoi concetti continuano ad avvicinarsi alla nostra era dei computer. Un sistema di schede era vitale per i primi computer elettronici, dispositivi del secondo dopoguerra che riempivano un’intera stanza.
Lo Scheutz Difference Engine ci collega anche ai primi giorni dello Smithsonian. Joseph Henry, il primo segretario dell’istituzione, visitò Babbage nel 1837 e scrisse: “Egli, più, forse, di qualsiasi altro uomo mai vissuto, ha ridotto l’abisso tra scienza e meccanica pratica”. Una valutazione mite. Giudicando Babbage oggi, mentre i computer balenano intorno a noi, rendendo possibile un’esperienza di vita che si estende dal volo spaziale a Internet, è difficile non considerare questo profeta del 19° secolo con stupore sconcertato.