O CÁLCULO COMO ESTÍMULO E INSTRUMENTO DA CRIAÇÃO

Da necessidade de fazer cálculos para explicar o mundo nasceram máquinas, das máquinas se chegou à era da computação

vivia sob uma estrutura mental medieval, em que o dogmatismo prevalecia. É certo que as coisas começaram a mudar drasticamente com o Renascimento, mas o clima castrador imposto pela Igreja à ciência, tendo esta de estar em estrita consonância com os dogmas defendidos pela Santa Sé, ainda pesava muito. Além disto, devemos ter em conta as superstições populares e o poderoso jugo da Inquisição, amiúde mortal para quem propunha novas ideias no saber e na ciência.

Por volta de 1630, Galileu Galilei foi obrigado a retratar-se das suas ideias e confinado a prisão domiciliária. Caso não tivesse poderosos amigos no campo político, seria esperado por uma fogueira devoradora. O astrónomo Johannes Kepler teve de passar por processo idêntico e defender acerrimamente as suas teorias perante a Inquisição, em 1618. A Igreja Católica considerava o cálculo perverso, porque punha em causa os invioláveis segredos sagrados.

Podemos encontrar vestígios importantes de máquinas de cálculo – pseudo- computadores – no período do Renascimento, marcado por uma revolução científica, desenvolvidas em resposta, entre outras, às necessidades criadas pela astronomia. Os cálculos tornaram-se mais necessários e também mais complexos. Os cientistas necessitavam de assistentes artificiais. Um destes exemplos foi a máquina de Napier (1570), que consistia num mecanismo com rodas que cruzavam dados, tornando-o famoso por ter descoberto os logaritmos.

O trabalho destes heróis da ciência, mesmo fortemente condicionado pela Igreja, não ficou esquecido, sendo a semente motriz para cientistas posteriores, como Isaac Newton, que começou os seus estudos com a análise dos trabalhos de Galileu, o que pode ser constado na obra Philosophienaturalisprincipiamathematica. Nas suas famosas Leis do Movimento, Newton desenvolve um framework baseado no cálculo integral e diferencial.

Nos séculos XVII e XVIII, encontramos um conjunto de homens que dedicaram a vida à ciência e ao desenvolvimento do cálculo, todos eles produtos do Renascimento. Eis alguns dos mais relevantes:

– Jacob Bernoulli (1654-1705) desenvolveu soluções para problemas dinâmicos a partir da teoria matemática;

– Pierre Varignon ( 1654- 1722) explicou e explicitou soluções para a força, num momento e num ponto específico, através de teoremas matemáticos;

– Leonhard Euler ( 1707- 1783) desenvolveu a teoria dos mecanismos em movimento e a Teoria da Continuidade;

– Jean Le Rond d’alembert (17171783) demonstrou que os problemas da dinâmica podem ser explicitados como problemas estatísticos (Tratado da Dinâmica);

– Joseph- Louis Lagrange ( 17361813) sintetizou num elemento um sistema de equações, baseado num princípio geral.

Estavam criadas as condições para se desenvolverem princípios e mecanismos mais sofisticados para efeitos de cálculo complexo.

Blaise Pascal construiu, em 1642, o primeiro mecanismo aritmético, que

Início dos interfaces sofisticados

O seguinte grande momento de evolução foi o verificado quando se criou um outro mecanismo complementar, que permitia ao utilizador pressionar teclas, cada uma equivalente a um número. A primeira patente registada (que se conhece) deste tipo de mecanismo foi feita pelo inglês William Petty, em 1647, tendo sido aperfeiçoado depois por Henry Mill, em 1701. Em 1802, William Burt inventou uma máquina que dispunha de um teclado com números e letras, conhecido pelo nome de “Typographer”. A verdadeira máquina de calcular, como a conhecemos hoje, foi inventada pelo americano Du Bois D. Parmalee, em 1849, integrando um teclado.

O período entre 1855 e 1893 foi decisivo para o desenvolvimento destes mecanismos precursores dos computadores, destacando- se o americano William Burroughs, que inventou e aperfeiçoou uma máquina de calcular totalmente automática, com teclado e impressora. Esta solução foi francamente melhorada por Dorr Felt (1887), que resolveu definitivamente os pro- blemas da impressão do cálculo executado pelos mecanismos.

Complexidade dos mecanismos

Em 1888, Léon Bollée eleva o patamar da sofisticação, criando um mecanismo que executava cálculo complexo de forma correta e rápida, conseguindo calcular raízes quadradas. Foi aperfeiçoado, em 1892, por Otto Steiger, que desenvolveu a mais compacta máquina de cálculo construída até aquela data. Esse mecanismo continuou a ser desenvolvido e compactado por outros inventores, como Curt Herzstark, que inventou a “Curta”, máquina de calcular extremamente portátil e excecionalmente funcional, que teve enorme sucesso comercial e foi usada até cerca de 1970 (ver foto na página anterior).

Com a descoberta dos condensadores elétricos, por Pieter van Musschenbroek, em 1746, deu- se mais um passo evolutivo nestas máquinas. Uma outra evolução, depois associada a esta, permitiu avanços ainda mais significativos. Falamos da descoberta de que a força entre duas cargas elétricas varia inversamente em relação ao quadrado da distância entre elas: a Lei de Coulomb. A teoria matemática da eletrostática contribuiu decisivamente para o desenvolvimento de mecanismos sofisticados de cálculo e computação, e na área destas teorias temos de realçar os nomes de Pierre-simon de Laplace e de Karl Gauss. Por último, em 1799, Alessandro Volta inventou a “pilha elétrica”, cujo impacto na possibilidade de ter mecanismos de cálculo portáteis com alimentação autónoma é do conhecimento de todos.

Michael Faraday fez grandes avanços nos problemas do armazenamento da energia elétrica e na área do magnetismo.

Mecanismos de cálculo elétricos

Thomas Edison (1847-1931) demonstrou o funcionamento prático da transformação da energia elétrica num outro tipo de energia. Indiretamente, criava a possibilidade de complexas máquinas poderem trabalhar com energia elétrica direta e sem o requisito de mecanismos mecânicos de

umasoluçãomatemáticaformal;

– sercapazderesolveratémesmo um problema muito complexonum períododetemporelativamentecurto;

– poder,numcurtoperíododetempo,explorarasconsequênciasdeuma amplagamadeconfiguraçõesdiferenciaishipotéticasdoproblemaqueestá sendosimulado;

– ofactotécnicode,nessasmáquinas,asinformaçõesseremtransmitidas entre os componentes, a taxas muitoelevadas.

Desde 1970, os mecanismos elétricos sofreram uma enorme evolução, devido à utilização dos circuitos integrados, abrindo caminho aos computadores digitais.

A computação digital

É uma abordagem tecnológica totalmente diferente da analógica. Permite maior eficiência e redução de custos.

Os computadores de hoje são todos digitais e têm as seguintes vantagens:

– realizaçãodeoperaçõessobreinformaçõesarmazenadasna memória interna;

– resultadosdeprecisãoarbitrária, semnecessidadedereservasobreinterpretação;

– realizaçãodeanálises maiscomplexas;

– resolução, dentro dos limites da capacidade de cada máquina individual,detodootipodeproblemas,que podeserexpressodeacordocomum processodefinidopelainteligênciahumana-oalgoritmo.

Uma das primeiras aplicações práticas dos sistemas de cartões perfurados para o processamento de informações artificiais foi numa máquina especialmente concebida para os Estados Unidos, no final do século XIX, invenção crucial para incorporar a fita perfurada como elemento-chave. Na altura, revolucionou as disciplinas de estatística, contabilidade e gestão empresarial, e desencadeou avanços substanciais na tecnologia e indústria.

Já em 1884 Herman Hollerith inventara uma máquina, para usos ligados à estatística, que se mostrava capaz de contar unidades elétricas através do sistema de cartões perfurados.

O cálculo analítico

Konrad Zuse, entre 1936 e 1939, fez enormes desenvolvimentos na construção de calculadoras analíticas com mecanismos binários, criando a Z1 e Z2, destinadas a resolver equações algébricas. Com a criação da Z4, em 1944, já numa versão totalmente eletromecânica, fez com que a máquina conseguisse executar quase todas as operações matemáticas, com a novidade de processar as operações, de forma continuada, uma após outra a partir do resultado da anterior.

Mera curiosidade: Adolf Hitler nunca mostrou qualquer interesse pelas máquinas de Zuse.

A computação

Foram os Bell Labs a estabelecer os conceitos básicos para a computação, tal como a conhecemos hoje, princípios esses que, mais tarde, vieram a ser utilizados nos computadores dos nossos dias e que foram um instrumento para o desenvolvimento das máquinas de Alan Turing.

O “Colossus” britânico foi o primeiro computador completo de criptoaná-