La Teoría de la Información, El Computador

El computador, según la Enciclopedia Británica (1993), es un aparato que resuelve problemas mediante la aplicación de operaciones a partir de datos que le son alimentados. Weinstein y Keim han definido el computador “como un técnico altamente capacitado pero incapaz de iniciativa que puede realizar, mediante las instrucciones que se le suministran, una secuencia prácticamente infinita de operaciones diversas a una velocidad vertiginosa”.

En forma muy simple, un computador es un aparato que contiene un microprocesador, y que es capaz de almacenar, recuperar y procesar información.

Pero el computador es algo más profundo, un instrumento que debe ser contemplado desde una perspectiva metafísica, como la que ha planteado Michael Heim en su obra La Metafísica de la Realidad Virtual (1993).

El ser humano siempre ha interrogado al mundo de diferentes maneras, por métodos diversos, cada uno de los cuales revela su propia actitud ante la vía. El método de interrogación se denomina búsqueda, o investigación. Y la manera como se investiga de por sí limita lo que se logra al final de la búsqueda.

Hoy interrogamos -investigamos- el mundo a través de la interfaz del computador, que representa la forma electrónica moderna de manejo de la lógica simbólica, entendiéndose por ello el método matemático de representación del raciocinio exacto con símbolos del razonamiento.

En efecto, el computador evita al hombre la penosa labor de tener que transformar el lenguaje en signos abstractos para conformar un sistema lógico simbólico moderno, por cuanto traduce nuestro alfabeto a dígitos manipulables: los microswitches de la unidad central de procesamiento organizan toda la información a través de un circuito basado en lógica simbólica.

Tal lógica, denominada bajo el epónimo de lógica booliana, en honor a George Boole (1815-1864), descubridor de la rama de la matemática que se conoce como lógica simbólica, constituye la nueva estructura psíquica del texto electrónico que, por los computadores, se ha creado a nuestro alrededor. El uso de la interfaz del computador para la búsqueda mediante la lógica booliana marca un paso gigantesco en la relación de la mente humana con el pensamiento y el lenguaje (Heim 1993).

Con la anterior consideración del computador como un instrumento de procesamiento intelectual, describimos a continuación su mecánica.

Al computador hay que proveerle por anticipado tanto la información (los datos) como las instrucciones, las cuales son almacenadas en su memoria para la realización de su trabajo, que es automático. Las instrucciones constituyen el programa.

Existen dos clases de computadores: los analógicos y los digitales. La mayoría de los computadores modernos son digitales, o sea que operan con números, palabras o símbolos expresados como dígitos. En general al hablar hoy de computadores nos referimos a los digitales.

El computador analógico opera mediante la creación de un órgano físico continuo, de tipo mecánico o eléctrico, por la interacción de ciertos elementos. O sea, que emplea una magnitud física, denominada analogía o representación, para representar una variable. En determinados casos se utiliza este tipo de computador analógico, que en lugar de hacer cálculos realiza una especie de modelo eléctrico del fenómeno que se desea estudiar El termostato es un ejemplo de computador analógico.

En los computadores digitales la información es manejada con representaciones de números, o sea que el computador maneja términos simbólicos. Generalmente los computadores digitales, son de mayor precisión que los analógicos.

El computador digital utiliza circuitos electrónicos -o sea que maneja señales eléctricas- para efectuar cálculos y operaciones de total precisión y a enorme velocidad.

La característica fundamental de un computador es su enorme capacidad para procesar información, o sea para transformar los datos que se le suministran en resultados prácticos mediante la ejecución de un programa de instrucciones; su potencia y versatilidad se derivan de su portentosa memoria, así como de su gran velocidad de operación, la cual le permite procesar decenas de millones de instrucciones básicas en un solo segundo (Ruiz de Gopegui 1983).

El computador, la máquina de mayor complejidad jamás construida por el hombre, es un instrumento útil, práctico, poderoso, fascinante y cada día más barato. Su desarrollo tecnológico es muy rápido. Bill Gates, en su popular obra Camilo al Futuro (1995), se refiere al desarrollo de los computadores en el breve lapso de unas décadas.

Durante la Segunda Guerra Mundial, un grupo de matemáticos dirigido por J. Presper Eckert y John W. Mauchly, en la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pensilvania, en Filadelfia, comenzó a desarrollar una máquina electrónica, que marcó el comienzo de la primera generación de computadores modernos, el ENIAC (Electronics Numerical Integrator and Calculator), destinado a acelerar los cálculos para los disparos de artillería. El aparato, un computador electrónico digital, fue completado en 1946. Como lo dice Gates, parecía más una calculadora electrónica que un computador, y utilizaba válvulas, o tubos, de vacío, en vez de secuencias de encendido y apagado, para representar un número binario, a la manera de las calculadoras mecánicas. Su encendido consumía 150.000 vatios, pero apenas almacenadas el equivalente a unos 80 caracteres de información.

Con anterioridad al ENIAC de la Universidad de Pensilvania, se había desarrollado una máquina electrónica de computación, en Betchley Park, al norte de Londres, denominada Colossus, la cual estaba ya en operación en diciembre de 1943. Su propósito también era militar: fue diseñada para descifrar los códigos generados por los aparatos electromecánicos alemanes denominados Enigma y Geheimschreiber (“escritor secreto”). Como el ENIAC, también usaba tubos de vacío.

El EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) sucedió al ENIAC en la Universidad de Pensilvania, m y a éste lo sucedió el UNIVAC I (Universal Automatic Computer), construido en 1951 por Eckert y Mauchli. Como todos los computadores de esa generación, el UNIVAC I utilizaba tubos de vacío; fue el primer computador con capacidad de manejar tanto información numérica como alfabética.

La segunda generación de computadores comenzó a aparecer en 1959, cuando se hicieron comercialmente disponibles máquinas que emplean dispositivos semiconductores denominados transistores. El transistor había sido inventado 10 años antes, pero requirió tal lapso para llegar a reemplazar al tubo de vacío.

Los computadores de tercera generación, que aparecen comercialmente a finales de 1960 y en 1970, se caracterizan por una creciente miniaturización mediante el uso de circuitos integrados. El circuito integrado es un dispositivo de estado sólido consistente en centenares de transistores, diodos y resistors contenidos en una minúscula chip de silicio (silicón). El advenimiento del circuito integrado permitió la construcción de minicomputadores de tamaño de escritorio, y luego de los computadores portátiles.

Cuando a comienzos de la década de 1960 los transistores vinieron a sustituir a los tubos de vacío, habían ya transcurrido más o menos 10 años desde el descubrimiento en los Laboratorios Bell de que una oblea (o chip) de silio era capaz de realizar la misma función que el tubo de vacío. Los transistores, al igual que los tubos de vacío, actúan como conmutadores eléctricos, pero requieren menos potencia y ocupan mucho menos espacio. En un chip simple se pueden combinar múltiples circuitos de transistores, creando así un circuito integrado. “Los chips de computadores que utilizamos hoy son circuitos integrados que contienen el equivalente de millones de transistores insertados en menos de una pulgada cuadrada de silicio”. (Gates 1995).

También cita Bill Gates a Bob Noyce, uno de los fundadores de Intel, quien en 1977 comparó el microprocesador de US$ 300 con el ENIAC. El minúsculo procesador no sólo era más poderoso, sino que, como decía Noyce, es “20 veces más rápido, tiene una memoria mayor, es miles de veces más fiable, consume la energía de una bombilla en lugar de la de una locomotora, ocupa 1/30.000 veces el volumen de la misma y cuesta 1/10.000 veces lo que ella. Se puede conseguir mediante un pedido efectuado por correo en la tienda local de aficionados”.

Los computadores de los años 1980s se conocen como los de cuarta generación, aunque su diferencia real con los de tercera generación es difícil de establecer. Su característica fundamental es la integración de alta escala, la tecnología que ha ampliado tremendamente la densidad de los circuitos del micoprocesador, la memoria y la capacidad de los chips. En tanto que los circuitos de alta integración contienen millares de componentes en un chip de silicón de menos de 5 mm cuadros, los mayores circuitos integrados contienen cientos de miles de partes en el mismo espacio (Enc Brit, 1993a).

Se presenta ahora la perspectiva del computador de quinta generación, que sería el computador híbrido biomolecular, o computador molecular, en cual se utiliza una combinación de moléculas orgánicas y semiconductores para lograr un aparato bioelectrónico. R.E. Birge hace una fascinante descripción de esta nueva entidad cibernética:

Una molécula proteica, en este caso de origen bacteriano, la bacteriorodopsina (similar a la rodopsina de la retina del ojo), tiene una estructura que se altera por efecto de la luz, para asumir una de dos formas, representando cada una el Oy el l,m lo cual la convierte en un sistema binario y, al mismo tiempo, le confiere la capacidad de almacenar datos en forma tridimensional. Los sistemas no biológicos son bidimensionales, por cuanto la memoria está ubicada sobre la memoria de un disco (una fina película de material magnético que es grabado por un haz de láser y borrado por un campo magnético); su capacidad es del orden de 100 millones de bits por cm2; pero las memorias ópticas tridimensionales teóricamente pueden alcanzar densidades de memoria del orden de tres trillones de bits por cm1.

Los híbridos en que se combinan proteínas y semiconductores proveen memorias tridimensionales del orden de 32 gigabytes de memoria permanente. Por lo demás. el computador híbrido puede ser diseñado para funcionar a la manera de ente de asociación neuronal capaz de aprender y analizar datos e imágenes de manera muy similar a como lo hace el cerebro humanos.

La tecnología híbrida que combina chips de semiconductores con moléculas biológicas nos transporta de la ciencia ficción a una pronta aplicación comercial. Las pantallas de cristal líquido ya combinan aditamentos semiconductores con moléculas orgánicas para el control de la densidad de la imagen en la pantalla. Tales computadores serán 100 veces más rápidos que los convencionales, y tendrán un tamaño cincuenta veces menor (Birge 1995).

El computador orgánico, el que utiliza moléculas proteicas como elementos computacionales (Bray 1995), que ya es una realidad, se halla en estudio desde hace más de 15 años. En Discovery de mayo de 1982, N. Angier describía el nuevo microchip que utiliza moléculas proteicas para transmitir la información a la manera de circuitos integrados, el biochip. Porque las moléculas son de mínimo tamaño y están tan íntimamente agrupadas, tienen la capacidad de realizar cálculos en un tiempo que es una millonésima del tiempo que empleaban los mejores chips de esa época (Anger 1982).

El computador molecular, o biomolecular, representa un hito en el desarrollo de la inteligencia artificial y nos aproxima a convertir en realidad los amenazadores robots humanoides de la ciencia ficción. W. Collins se refiere a esta sobrecogedora perspectiva del reemplazo de la raza humana por tales criaturas como el paso siguiente en la evolución cósmica, en un reciente artículo en The Spectator de Londres (octubre 8 de 1994).

La fusión de la tecnología de las comunicaciones con el computador significa hoy el más poderoso factor de evolución (Editors 1995). La velocidad de la transmisión de comunicación entre computadores ha avanzado en forma dramática. El advenimiento de la fibra óptica, con una capacidad de transmitir billones de bits por segundo, gradualmente desplaza a las líneas telefónicas convencionales de cobre que posee una capacidad de transmisión de apenas un millón de bits por segundo (Editors 1995).

La fusión del computador y las comunicaciones han producido un gran cambio en la economía: ya en los Estados Unidos se registra un viraje de una economía industrial a una de servicios. De acuerdo con determinados cálculos, hasta tres cuartas partes del producto nacional bruto ahora proviene de servicios (Editors 1(95).

Es previsible que el software registre más cambios que ninguno otro paradigma en el paradigma del computador. Un ejemplo lo constituyen los noveles computadores activados por voz, como el programa Voyce- Type de IBM. Este programa, que es de un alto grado de perfección, fue recibido para uso en nuestra Oficina de Recursos Educacionales (FEPAFEM) en mayo de 1996, y ya comienza a ser comercializado en Colombia y Sur América.

Las tecnologías de multimedia y realidad virtual constituyen un avance de enorme importancia y crearán nuevas maneras de adquirir información en forma interactiva con hondas implicaciones en la educación y la enseñanza.

Internet ha creado un ciberespacio sin límites de tiempo, volumen o distancia. Su explosivo crecimiento marca una característica de la era de la informática a fines del siglo XX: la computación en redes (Tesler 1(95).

El avance en la tecnología de los computadores en los últimos veinte años es sencillamente espectacular, principalmente gracias al progreso en la fabricación de dispositivos semi-conductores. La capacidad del computador se ha venido doblando, o más, cada dos años durante los últimos 20 años, en tal forma que el computador de 1995 es mil veces más poderoso que uno construido en los años 1970s. Es un verdadero récord, realmente algo sin precedentes en la historia del ingenio humano (Hayes 1(95).

La industria de los computadores electrónica de Silicon Valley, California, gusta dc compararse con la industria automotriz de Dctroit. En un recicnte artículo en American Scienlist (1995), B. Hayes escribc que si la tecnología automotriz hubiera avanzado al mismo paso que la tecnología de los computadores, hoy estaríamos manejando un modelo V-32 en vez de un V-S, el cual tendría una velocidad máxima de 10.000 millas por hora. Tendríamos un carro cconómico, con un peso de 30 libras capaz de recorrer mil millas con un galón de gasolina. El precio de tal carro sería de US$ 50.

Tal comparación ya había sido hecha, en términos similares, por P. Russell en su libro La Tierra Inteligente: “Si se hubieran producido avances comparables en los automóviles durante los últimos veinte años, un Rolls Royce costaría ahora dos dólares, tendría un tamaño inferior a dos centímetros, consumiría un litro de gasolina cada varios millones de kilómetros, alcanzaría velocidades de millones de kilómetros por hora, ¡y no necesitaría mantenimiento! ”

Russell también se atreve a predecir que a este ritmo de progreso, quizá en la década de los 1990 podamos tener computadores que igualen al cerebro humano en cualquier actividad intelectual. Este aspecto se discute más adelante, bajo los tópicos El computador y el cerebro y la Inteligencia artificial.

Y este es, realmente, el avance más importante, y lo expresa muy bien Edward A. Feigenbaum, de la Universidad de Stanford, en su capítulo “Procesamiento del conocimiento: de servidores de archivo a servidores de conocimiento” en la obra de R. Kurzweil, La Era de las Máquinas Inteligentes:

“Estamos comenzado a transitar del procesamiento de datos al procesamiento del conocimiento. La herramienta clave de nuestra especialidad es la computadora digital, la máquina más compleja y aun la más general que se haya inventado. Aunque la computadora es una máquina universal de procesamiento de símbolos, sólo la hemos explotado a la fecha, en sus capacidades mundanas de archivar y recuperar datos (servicio de archivo) y para hacer operaciones aritméticas de alta velocidad. Los investigadores de la inteligencia artificial han estado estudiando técnicas para la representación computadorizada del conocimiento humano y los métodos para la solución de problemas, la formulación de las hipótesis, y el descubrimiento de nuevos conceptos y nuevo conocimiento. Estos investigadores han estado inventando los servidores de conocimiento del futuro”

Ilya Prigogine, el ruso-belga Premio Nobel de Química en 1977, en su obra El Nacimiento del Tiempo (1988, 1993), enuncia la comparación entre la evolución del cerebro vivo y la de los computadores: “se produce un perfeccionamiento evolutivo …una generación sucede a la otra y permite realizar el mismo tipo de operaciones en tiempos cada vez más breves. Podemos llamarlo un perfeccionamiento cuantitativo”.

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