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Jueves, 29 de Noviembre de 2012 11:51

Cesar Herv�s analiza la historia de la computaci�n en el Foro Synthesis

GC/FS
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César Hervás C�sar Herv�s GC/FS


La Historia de la Computaci�n, analizada por el catedr�tico de la Universidad de C�rdoba, Cesar Herv�s, ha constituido el nucleo central de una nueva sesi�n del Foro Synthesis celebrada el pasado martes. En ella Herv�s repas� algunas de las m�quinas para calcular m�s significativas y su incidencia cient�fica hasta la moderna computacion cu�ntica.

 

C�sar Herv�s Mart�nez es Catedr�tico de la UCO del �rea de Ciencias de la Computaci�n e Inteligencia Artificial del Departamento de Inform�tica y An�lisis Num�rico. Tambi�n ha impartido docencia en las Universidades de Sevilla, Granada, M�laga, Complutense de Madrid, La Sapienza de Roma, Santa Clara (Las Villas, Cuba) y la UCI de La Habana (Cuba). Ha dirigido 15 tesis doctorales y m�s de 15 proyectos de investigaci�n financiados por el Plan Nacional de I+D+i y por la Junta de Andaluc�a. Ha publicado m�s de 100 trabajos de investigaci�n en revistas con �ndice de impacto y ha participado como ponente en numerosos congresos internacionales y nacionales


En su intervenci�n Herv�s explic� c�mo a mediados del siglo pasado se encontraron vestigios de que el hombre desde tiempo inmemorial ha intentado construir m�quinas o artefactos que le ayudar�n a contar. As�, en 1960 se encontr� a orillas del lago Eduardo (Zaire, �frica) un artefacto que luego se bautiz� como hueso Ishango y que ha sido considerado por muchos como el primer documento matem�tico de que se tiene noticia. Este hueso data de unos 10.000 a�os .C. y contiene tres columnas de marcas que fueron hechas con 39 herramientas diferentes, lo que ha hecho pensar a los arque�logos que se us� para llevar el registro de alguna actividad. Por otra parte, en 1959 el investigador Derek de Solla Price public� sus conclusiones acerca de un mecanismo encontrado en un barco hundido y lo llam� Mecanismo de Anticitera. Este mecanismo es una computadora anal�gica cuya construcci�n parece remontarse al a�o 87 a.C. y consta de una serie de 30 engranajes diferentes que fueron fabricados en bronce. Tambi�n se sabe que se construyeron diferentes dispositivos anal�gicos en la Antig�edad, sobre todo con fines astron�micos.


Uno de los dispositivos m�s antiguos que se conocen es el Astrolabio, cuyos or�genes parecen ubicarse en el siglo I a.C. en la Escuela de Alejandr�a de Grecia. Un salto importante en la computaci�n se dio a principios del siglo XVII. De esta forma hacia el a�o 1614, el matem�tico escoc�s John Napier public� la obra �Rabdolog�a�, donde refer�a su invento de un dispositivo (los huesos de Napier) para auxiliarse en sus multiplicaciones y que utiliz� para calcular la primera tabla de logaritmos que �l invent�. Por otra parte, el cl�rigo ingl�s William Oughtred invent� en 1622 la que ha sido una de las computadoras anal�gicas m�s famosas de la historia, la regla de c�lculo, la cu�l, tras m�ltiples mejoras, se ha mantenido en uso hasta hace unas decenas de a�os en pr�cticamente todo el mundo.

 

Blaise Pascal ide� en 1640 una m�quina de c�lculo mec�nica, la cual termin� en 1642 y a la que se conoce como Pascalina. Pascal intent� comercializar su m�quina, y lleg� a producir 50 copias, pero s�lo se vendieron 15. Para terminar con los inventos m�s significativos de este siglo cabe destacar que Samuel Morland invent� tres tipos diferentes de aparatos para calcular: una m�quina para  c�lculos trigonom�tricos, una versi�n mec�nica de los huesos de Napier y una suma mec�nica y public� en 1673 el libro �Description and Use of Two Arithmetic Instruments�, donde describ�a el funcionamiento de las dos �ltimas.


El siguiente avance significativo en el dise�o de mecanismos de computaci�n se centra en el siglo XIX, cuando en 1821 Charles Babbage construye un prototipo de �M�quina Diferencial� que usaba el m�todo de diferencias que emple� de Prony para construir las tablas de pesos y medidas implantadas en Francia, con capacidad para resolver polinomios de segundo grado. Su trabajo �Observaciones en la aplicaci�n de la M�quina al C�mputo de Tablas Matem�ticas� obtuvo la medalla de oro de la Royal Society. Babbage entre 1833 y 1842, intent� construir una m�quina que fuese programable para hacer cualquier tipo de c�lculo. �sta fue la M�quina Anal�tica. El dise�o se basaba en el telar de Joseph Marie Jacquard, el cual usaba tarjetas perforadas para determinar como deb�a realizarse una costura. Adapt� su dise�o para conseguir calcular funciones anal�ticas.


No fue hasta la segunda guerra mundial cuando el impulso a la Ciencia de la Computaci�n se hizo m�s patente y sostenido. De esta manera, en 1943, en plena guerra mundial John Von Neumann se empez� a interesar por la computaci�n para poder dise�ar m�quinas que aceleraran los c�lculos asociados al proyecto Manhattan. Von Neumann  anticip� la teor�a de aut�matas celulares y defendi� la adopci�n del bit como una medida de la memoria cibern�tica. Contact� con los investigadores de proyectos para desarrollar computadoras de la Universidad de Harvard; de los laboratorios Bell; de la Universidad de Columbia. Tambi�n contact� con Presper Eckert y John W. Mauchly, de la Universidad de Pensilvania, que estaban desarrollando la m�quina llamada ENIAC. Durante y despu�s de la segunda Guerra Mundial, sus valiosas contribuciones incluyeron:


 Una propuesta del m�todo de implosi�n para llevar el combustible nuclear a la
explosi�n.
 Participaci�n en el desarrollo de la bomba de hidr�geno.
 Contribuci�n al desarrollo de computadoras electr�nicas a gran escala.


Konrad Zuse (Berlin 1910-1995) fue un pionero de la computaci�n. Su logro m�s destacado fue terminar la primera computadora controlada por programas, la Z3 en 1941. La computadora Z3 era una calculadora binaria, que ten�a programabilidad con ciclos, pero sin saltos condicionales, con memoria, y una unidad de c�lculo basada en relevadores telef�nicos, que eran en gran parte recogidos como desperdicios. Uno de los �ltimos hitos en la computaci�n, es la Computaci�n Cu�ntica basada en un ordenador cu�ntico, que es aqu�l que utiliza las leyes de la Mec�nica Cu�ntica para resolver problemas. Estas leyes son del siguiente tipo:


 Las cosas no est�n definidas a menos que las observes.
 Un animal puede por tanto estar vivo y muerto a la vez.
 Un animal deja de estar vivo y muerto a la vez cuando uno lo observa.


La computaci�n cu�ntica es un paradigma de computaci�n donde la unidad fundamental de almacenamiento es el bit cu�ntico o qubit, donde cada bit cu�ntico puede tener m�ltiples estados simult�neamente en un instante determinado. Est� basada en las interacciones del mundo at�mico, y tiene elementos como el bit cu�ntico, las compuertas cu�nticas, los estados confusos, la tele-transportaci�n cu�ntica, el paralelismo cu�ntico, y la criptograf�a cu�ntica. Tres de los investigadores m�s prestigiosos en este campo son los premios Nobel 2012 Serge Haroche y David J. Wineland, y el espa�ol Ignacio Cirac Sasturiain.


Un p�rrafo aparte merece la computaci�n software, y en este aparte, la computaci�n y algoritmos bioinspirados o socialmente inspirados. En concreto, uno de los �ltimos paradigmas es la inteligencia inspirada en enjambres de part�culas que emerge a partir de un grupo de agentes simples. Son algoritmos o mecanismos distribuidos de resoluci�n de problemas inspirados en el comportamiento colectivo de colonias de insectos sociales u otras sociedades de animales. Los sistemas de enjambres inteligentes muestran que:


 La complejidad y sofisticaci�n de la auto-organizaci�n se lleva a cabo sin un
lider/jefe de la sociedad.
 Lo que podemos aprender de los insectos sociales lo podemos aplicar al campo del
dise�o de Sistemas Inteligentes.
 La modelizaci�n de los insectos sociales por medio de la auto-organizaci�n puede
ser de ayuda para el dise�o de modelos artificiales distribuidos de resoluci�n de
problemas de optimizaci�n, en transporte, distribuci�n en planta, etc.