Embora os eletrônicos sejam uma tecnologia relativamente recente, com menos de um século, a história dos computadores começou muito antes.
Em 1901 um estranho artefato de bronze datado de 100 A.C. foi encontrado no meio dos destroços de um antigo navio romano que naufragou próximo à costa da Grécia. Ele era um pouco maior que uma caixa de sapatos e aparentava ter partes móveis, mas a oxidação transformou tudo em uma peça só, o que tornou a identificação quase impossível:
Em 2006 foi descoberto que ele era, na verdade, um computador mecânico, destinado a calcular o movimento dos astros e prever eclipses, cujas engrenagens competiam em sofisticação com o trabalho de relojoeiros da era moderna.
Até mesmo os Astecas (que sequer usavam ferramentas de metal) desenvolveram máquinas de calcular destinadas a calcular impostos, que eram baseadas em cordas e polias. Infelizmente não se sabe muito sobre o funcionamento delas, já que foram todas destruídas pelos colonizadores espanhóis, que viriam a entender a utilidade das calculadoras apenas alguns séculos depois…
No século XIX, o matemático inglês Charles Babbage trabalhou na “Analytical Engine”, que, caso tivesse sido realmente construída, teria sido o primeiro computador moderno. Embora fosse inteiramente baseada no uso de engrenagens, ela seria alimentada através de cartões perfurados (que viriam a ser a mídia básica de armazenamento de dados durante as décadas de 50, 60 e 70), teria memória para 1000 números de 50 dígitos decimais cada um (equivalente a pouco mais de 20 KB no total) e seria capaz de executar operações matemáticas com uma complexidade bem maior que a dos primeiros computadores digitais (embora em uma velocidade mais baixa, devido à natureza mecânica). Como se não bastasse, os resultados seriam impressos em papel (usando um sistema similar ao das máquinas de datilografar), antecipando o uso das impressoras.
É bem provável que a Analytical Engine pudesse ter sido realmente construída usando tecnologia da época. Entretanto, o custo seria enorme e o governo Inglês (a única organização com poder suficiente para financiar o desenvolvimento na época) não se mostrou muito interessado no projeto.
Entretanto, uma versão mais simples, a “Difference Engine” foi construída em 1991 por uma equipe do Museu de Londres, que se baseou nos projetos de Babbage. Apesar do atraso de mais de um século, ela funcionou como esperado:
Outros projetos de calculadoras mecânicas mais simples foram muito usados ao longo do século XIX e na primeira metade do século XX. O ápice da evolução foi a Curta, uma calculadora mecânica portátil lançada em 1948. Ela é capaz de realizar operações de soma, subtração, multiplicação, divisão e basicamente qualquer outro tipo de operação matemática a partir de combinações de operações simples (potenciação, raiz quadrada, etc.), tudo isso em um dispositivo inteiramente mecânico, do tamanho de um saleiro:
A Curta foi bastante popular durante as décadas de 50, 60 e 70 (foram produzidas nada menos de 140.000 unidades, vendidas principalmente nos EUA e na Alemanha), e o formato, combinado com o barulho característico ao girar a manivela para executar as operações rendeu o apelido de “moedor de pimenta”. Ela era usada por engenheiros, pilotos, matemáticos e muitas universidades as usavam nas cadeiras de cálculos.
A Curta era composta por um total de 605 peças e usava um sistema bastante engenhoso, onde você inseria o número através de um conjunto de 8 chaves laterais (uma para cada dígito decimal), selecionava a operação usando uma chave lateral e executava o cálculo girando a manivela superior, uma vez para cada operação (para multiplicar um número por 4, por exemplo, você a giraria 4 vezes).
Para operações com valores maiores (como multiplicar 57.456.567 por 998) existia um segundo contador na parte superior, que servia como um multiplicador de rotações (1, 10, 100, 1000, etc.). Com isso, em vez de girar 998 vezes, você selecionaria o número 4 (multiplicador 1000), giraria uma vez para inserir o valor, mudaria o contador de volta para o 1, colocaria a chave de operação na posição de subtração, giraria a manivela mais duas vezes para reduzir até o 998, moveria a chave de operação de volta à posição original e giraria a manivela mais uma vez para executar a operação.
Os resultados eram exibidos através de um visor na parte superior, que tinha capacidade para 11 dígitos (as calculadoras de bolso atuais trabalham com apenas 8 dígitos!) e, embora fosse complicada de usar em relação a uma calculadora atual, era bastante confiável e usuários experientes eram capazes de executar cálculos com uma velocidade impressionante. Como se não bastasse, em 1953 foi lançada a Curta Type II, uma versão maior, que permitia inserir números de até 11 dígitos e exibia resultados com até 15 dígitos.
Se ficou curioso, você pode encontrar um simulador em flash que simula uma Curta Type I no https://www.vcalc.net/curta_simulator_en.htm. Outro simulador interessante é o YACS (disponível no https://members.chello.nl/o.veenstra3/) onde você pode ver um modelo em 3D das engrenagens. Você encontra também algumas fotos reais de uma Curta desmontada no https://www.vcalc.net/disassy/.
Mesmo com a introdução das calculadoras eletrônicas, a Curta continuou sendo usada por muitos, já que era muito mais leve e era capaz de trabalhar com números maiores que os suportados pela maioria das calculadores eletrônicas. Pesquisando no Ebay, é possível encontrar algumas unidades funcionais da Curta à venda mesmo nos dias de hoje.
Apesar de impressionarem pela engenhosidade, calculadoras mecânicas como a Curta e computadores mecânicos como a Analytical Engine acabaram se revelando um beco sem saída, já que as engrenagens precisam ser fabricadas individualmente e existe um limite para o nível de miniaturização e para o número de componentes. Uma Curta não pode ir muito além das operações básicas e a Analytical Engine custaria o equivalente ao PIB de um pequeno país para ser construída. Uma nova tecnologia era necessária e ela acabou se materializando na forma dos circuitos digitais.
No final do século XIX, surgiu o relé, um dispositivo eletromecânico, formado por um magneto móvel, que se deslocava unindo dois contatos metálicos. O relé foi muito usado no sistema telefônico, no tempo das centrais analógicas. Nas localidades mais remotas, algumas continuam em atividade até os dias de hoje.
relé do início do século XX
Os relés podem ser considerados como uma espécie de antepassados dos transistores. Suas limitações eram o fato de serem relativamente caros, grandes demais e, ao mesmo tempo, muito lentos: um relé demora mais de um milésimo de segundo para fechar um circuito.
Apesar disso, os relés são usados até hoje em alguns dispositivos. Um exemplo são os modems discados, onde o relé é usado para ativar o uso da linha telefônica, ao discar. Eles são usados também em estabilizadores (geralmente nos modelos de baixo custo), onde são os responsáveis pelos “clicks” que você ouve durante as variações de tensão.
O fato de usar relés e fazer barulho, não é um indício de qualidade (muito pelo contrário), mas infelizmente muitas pessoas associam isso com o fato do aparelho estar funcionando, o que faz com que produtos de baixa qualidade continuem sendo produzidos e vendidos.
Voltando à história, também no final do século XIX, surgiram as primeiras válvulas. As válvulas foram usadas para criar os primeiros computadores eletrônicos, na década de 40.
As válvulas têm seu funcionamento baseado no fluxo de elétrons no vácuo. Tudo começou numa certa tarde quando Thomas Edison, inventor da lâmpada elétrica, estava realizando testes com a sua invenção. Ele percebeu que, ao ligar a lâmpada ao polo positivo de uma bateria e uma placa metálica ao polo negativo, era possível medir uma certa corrente fluindo do filamento da lâmpada até a chapa metálica, mesmo que não existisse contato entre eles. Havia sido descoberto o efeito termoiônico, o princípio de funcionamento das válvulas.
As válvulas já eram bem mais rápidas que os relés (atingiam frequências de alguns megahertz), o problema é que esquentavam demais, consumiam muita eletricidade e se queimavam com facilidade. Era fácil usar válvulas em rádios, que utilizavam poucas, mas construir um computador, que usava milhares delas era extremamente complicado e caro.
Apesar de tudo isso, os primeiros computadores surgiram durante a década de 40, naturalmente com propósitos militares. Os principais usos eram a codificação e a decodificação de mensagens e cálculos de artilharia.
