So the machine I'm going to talk you about is what I call the greatest machine that never was. It was a machine that was never built, and yet, it will be built. It was a machine that was designed long before anyone thought about computers.
Bem, a máquina sobre a qual vou lhes contar é o que chamo de a maior máquina que nunca existiu. Era uma máquina que nunca foi construída, e, mesmo assim, será construída. Foi uma máquina projetada muito antes que qualquer pessoas pensasse em computadores.
If you know anything about the history of computers, you will know that in the '30s and the '40s, simple computers were created that started the computer revolution we have today, and you would be correct, except for you'd have the wrong century. The first computer was really designed in the 1830s and 1840s, not the 1930s and 1940s. It was designed, and parts of it were prototyped, and the bits of it that were built are here in South Kensington.
Se você sabe algo sobre a história dos computadores, saberá que nas décadas de 30 e 40 foram criados computadores simples que iniciaram a revolução de computadores que temos hoje, e você estaria correto, exceto por ter indicado o século errado. O primeiro computador foi realmente projetado entre os anos 1830 e 1840, não entre 1930 e 1940. Foi projetado, e foram feitos protótipos de partes dele, e as partes dele que foram construídas estão aqui, em South Kensington.
That machine was built by this guy, Charles Babbage. Now, I have a great affinity for Charles Babbage because his hair is always completely unkempt like this in every single picture. (Laughter) He was a very wealthy man, and a sort of, part of the aristocracy of Britain, and on a Saturday night in Marylebone, were you part of the intelligentsia of that period, you would have been invited round to his house for a soiree — and he invited everybody: kings, the Duke of Wellington, many, many famous people — and he would have shown you one of his mechanical machines.
Essa máquina foi construída por esse sujeito, Charles Babbage. Bem, tenho grande afinidade com Charles Babbage porque seu cabelo está sempre desgrenhado assim em todos os quadros. (Risadas) Ele era um homem muito rico, e uma espécie de parte da aristocracia da Grã Bretanha, e numa noite de sábado, em Marylebone, se você fosse parte da intelectualidade daquela época, você teria sido convidado à sua casa, para uma recepção -- e ele convidou todo mundo: reis, o duque de Wellington, muitas e muitas pessoas famosas -- e ele teria apresentado a você uma de suas máquinas mecânicas.
I really miss that era, you know, where you could go around for a soiree and see a mechanical computer get demonstrated to you. (Laughter) But Babbage, Babbage himself was born at the end of the 18th century, and was a fairly famous mathematician. He held the post that Newton held at Cambridge, and that was recently held by Stephen Hawking. He's less well known than either of them because he got this idea to make mechanical computing devices and never made any of them.
Realmente sinto falta dessa época, sabem, na qual você poderia sair para uma recepção e observar um computador mecânico sendo demonstrado para você. (Risadas) Mas Babbage, o próprio Babbage nasceu no final do século XVIII, e foi um matemático bastante famoso. Ele ocupou a posição que Newton tinha em Cambridge, e que foi recentemente ocupada por Stephen Hawking. Ele é menos conhecido que qualquer um deles porque teve essa ideia de fazer aparelhos de computação mecânica e nunca fez nenhum.
The reason he never made any of them, he's a classic nerd. Every time he had a good idea, he'd think, "That's brilliant, I'm going to start building that one. I'll spend a fortune on it. I've got a better idea. I'm going to work on this one. (Laughter) And I'm going to do this one." He did this until Sir Robert Peel, then Prime Minister, basically kicked him out of Number 10 Downing Street, and kicking him out, in those days, that meant saying, "I bid you good day, sir." (Laughter)
A razão pela qual ele nunca fez nenhum, ele é um 'nerd' clássico. Toda vez que tinha uma boa ideia, ele pensava: - Isso é brilhante, vou começar construindo isso aqui. Vou gastar uma fortuna nisto. Tive uma ideia melhor. Vou trabalhar nesta. (Risadas) E vou fazer isto aqui. Ele fez isso até que Sir Robert Peel, então Primeiro Ministro, simplesmente o chutou para fora do número 10 da Downing Street, e chutá-lo fora, naquela época, era dizer: - Desejo-lhe um bom dia, senhor. (Risadas)
The thing he designed was this monstrosity here, the analytical engine. Now, just to give you an idea of this, this is a view from above. Every one of these circles is a cog, a stack of cogs, and this thing is as big as a steam locomotive. So as I go through this talk, I want you to imagine this gigantic machine. We heard those wonderful sounds of what this thing would have sounded like. And I'm going to take you through the architecture of the machine — that's why it's computer architecture — and tell you about this machine, which is a computer.
A coisa que ele projetou foi esta monstruosidade aqui, a máquina analítica. Agora, apenas para dar-lhes uma ideia disto, esta é a vista de cima. Cada um desses círculos é uma engrenagem, uma pilha de engrenagens, e esta coisa é tão grande quanto uma locomotiva a vapor. Assim, à medida que avanço nesta palestra, quero que imaginem esta máquina gigantesca. Nós ouvimos aqueles sons maravilhosos de como esta coisa teria soado. E vou mostrar a arquitetura da máquina -- é por isso que é arquitetura de computador -- e contar-lhes sobre esta máquina, que é um computador.
So let's talk about the memory. The memory is very like the memory of a computer today, except it was all made out of metal, stacks and stacks of cogs, 30 cogs high. Imagine a thing this high of cogs, hundreds and hundreds of them, and they've got numbers on them. It's a decimal machine. Everything's done in decimal. And he thought about using binary. The problem with using binary is that the machine would have been so tall, it would have been ridiculous. As it is, it's enormous. So he's got memory. The memory is this bit over here. You see it all like this.
Então vamos falar sobre a memória. A memória é muito parecida com a memória de um computador de hoje, exceto que era toda feita de metal, pilhas e pilhas de engrenagens, 30 engrenagens de altura. Imaginem uma coisa desta altura de engrenagens, centenas e centenas delas, e colocaram números nelas. É uma máquina decimal. Tudo é feito em decimais. E ele pensou em usar binários. O problema de usar binários é que a máquina teria ficado tão alta que seria ridículo. Como é, já é enorme. Então ele tinha a memória. A memória é este pedaço bem aqui. Vocês o veem assim.
This monstrosity over here is the CPU, the chip, if you like. Of course, it's this big. Completely mechanical. This whole machine is mechanical. This is a picture of a prototype for part of the CPU which is in the Science Museum.
Esta monstruosidade aqui é a CPU, o 'chip', se preferirem. Claro, é deste tamanho. Completamente mecânica. A máquina inteira é mecânica. Este é um desenho de um protótipo de parte da CPU que está no Museu de Ciência.
The CPU could do the four fundamental functions of arithmetic -- so addition, multiplication, subtraction, division -- which already is a bit of a feat in metal, but it could also do something that a computer does and a calculator doesn't: this machine could look at its own internal memory and make a decision. It could do the "if then" for basic programmers, and that fundamentally made it into a computer. It could compute. It couldn't just calculate. It could do more.
A CPU podia fazer as quatro operações fundamentais da aritmética -- adição, multiplicação, subtração, divisão -- o que já é uma grande façanha em metal, mas ela também podia fazer algo que um computador faz e uma calculadora não: esta máquina podia recorrer a sua própria memória interna e tomar uma decisão. Ela podia fazer o "se então" dos programas básicos e isso a transforma essencialmente em um computador. Ela podia computar. Não apenas calcular. Ela podia fazer mais.
Now, if we look at this, and we stop for a minute, and we think about chips today, we can't look inside a silicon chip. It's just so tiny. Yet if you did, you would see something very, very similar to this. There's this incredible complexity in the CPU, and this incredible regularity in the memory. If you've ever seen an electron microscope picture, you'll see this. This all looks the same, then there's this bit over here which is incredibly complicated.
Agora, se olharmos para isto, pararmos um minuto e pensarmos nos 'chips' de hoje, não podemos olhar dentro de um 'chip' de silício. É tão minúsculo. Ainda assim, se olhassem, veriam algo muito, muito similar a isto. Existe esta incrível complexidade na CPU e esta incrível regularidade na memória. Se você vir uma foto de um microscópio eletrônico, vocês verão isto. Isto parece muito, aí há isto aqui que é muito complicado.
All this cog wheel mechanism here is doing is what a computer does, but of course you need to program this thing, and of course, Babbage used the technology of the day and the technology that would reappear in the '50s, '60s and '70s, which is punch cards. This thing over here is one of three punch card readers in here, and this is a program in the Science Museum, just not far from here, created by Charles Babbage, that is sitting there — you can go see it — waiting for the machine to be built. And there's not just one of these, there's many of them. He prepared programs anticipating this would happen.
Todas estas engrenagens aqui fazem o que um computador faz, mas claro que vocês precisam programá-lo, e claro, Babbage usou a tecnologia da época e a tecnologia reapareceria nas décadas de 50, 60 e 70. com cartões perfurador. Esta coisa aqui é uma das três leitoras de cartão daqui, e este é um programa no Museu da Ciência, perto daqui, criado por Charles Babbage, que está sentando lá -- vocês podem ir e ver -- esperando a máquina ser construída. E não há apenas uma dessas, há muitas delas. Ele preparou programas antecipando o que poderia acontecer.
Now, the reason they used punch cards was that Jacquard, in France, had created the Jacquard loom, which was weaving these incredible patterns controlled by punch cards, so he was just repurposing the technology of the day, and like everything else he did, he's using the technology of his era, so 1830s, 1840s, 1850s, cogs, steam, mechanical devices. Ironically, born the same year as Charles Babbage was Michael Faraday, who would completely revolutionize everything with the dynamo, transformers, all these sorts of things. Babbage, of course, wanted to use proven technology, so steam and things.
Agora, o motivo de se usar cartões perfurados é que Jacquard, na França, criou o tear de Jacquard, que tecia estes padrões incríveis controlados por cartões perfurados, então ele apenas deu novo uso à tecnologia da época, e como tudo o mais que fez, ele usou a tecnologia de sua era, décadas de 1830, 1840, 1850, engrenagens, vapor, componentes mecânicos. Ironicamente, Michael Faraday nasceu no mesmo ano que Charler Babbage, ele revolucionaria completamente tudo com o dínamo, os transformadores, e todo este tipo de coisas. Babbage, claro, queria usar tecnologia testada, daí o vapor e o resto.
Now, he needed accessories. Obviously, you've got a computer now. You've got punch cards, a CPU and memory. You need accessories you're going to come with. You're not just going to have that,
Agora, ele precisava de acessórios. Obviamente, vocês têm um computador agora. Vocês têm cartões perfurados, uma CPU e memória. Vocês precisam de acessórios que venham juntos. Vocês não vão ter somente isto.
So, first of all, you had sound. You had a bell, so if anything went wrong — (Laughter) — or the machine needed the attendant to come to it, there was a bell it could ring. (Laughter) And there's actually an instruction on the punch card which says "Ring the bell." So you can imagine this "Ting!" You know, just stop for a moment, imagine all those noises, this thing, "Click, clack click click click," steam engine, "Ding," right? (Laughter)
Daí, primeiro, vocês têm som, Vocês têm um sino, se algo der errado -- (Risos) -- ou a máquina precisar de ajuda do assistente, há um sino que pode tocar. (Risos) E há na verdade uma instrução no cartão perfurado que diz : -Toque o sino" Daí vocês podem imaginar o "Plim!" Vocês sabem, parem por um instante, imaginem todos esses barulhos, esta coisa: = , clac, clic, clic, clic, máquina a vapor: - Dim, certo? (Risos)
You also need a printer, obviously, and everyone needs a printer. This is actually a picture of the printing mechanism for another machine of his, called the Difference Engine No. 2, which he never built, but which the Science Museum did build in the '80s and '90s. It's completely mechanical, again, a printer. It prints just numbers, because he was obsessed with numbers, but it does print onto paper, and it even does word wrapping, so if you get to the end of the line, it goes around like that.
Vocês precisam de uma impressora, óbvio, todos precisam de uma impressora. Esta é uma foto de um mecanismo de impressão, outra máquina dele, chamada de Máquina de diferença n. 2, que ele nunca construiu, mas que o Museu da Ciencia construiu nas décadas de 80 e 90. É totalmente mecânico, novamente, uma impressora. Imprime apenas números, pois ele era obcecado por números, mas imprime realmente em papel, e até ajusta as palavras, portanto se chega ao final da linha, passa para a próxima assim.
You also need graphics, right? I mean, if you're going to do anything with graphics, so he said, "Well, I need a plotter. I've got a big piece of paper and an ink pen and I'll make it plot." So he designed a plotter as well, and, you know, at that point, I think he got pretty much a pretty good machine.
Vocês também precisam de gráficos, certo? Quero dizer, se vocês vão fazer qualquer coisa com gráficos, daí ele disse: - Bom, eu preciso de um traçador gráfico. Eu tenho uma folha grande e uma caneta tinteiro e farei um traçador. Então ele também projetou um traçador, e vocês sabem, neste ponto, acho que ele fez uma belíssima máquina.
Along comes this woman, Ada Lovelace. Now, imagine these soirees, all these great and good comes along. This lady is the daughter of the mad, bad and dangerous-to-know Lord Byron, and her mother, being a bit worried that she might have inherited some of Lord Byron's madness and badness, thought, "I know the solution: Mathematics is the solution. We'll teach her mathematics. That'll calm her down." (Laughter) Because of course, there's never been a mathematician that's gone crazy, so, you know, that'll be fine. (Laughter) Everything'll be fine. So she's got this mathematical training, and she goes to one of these soirees with her mother, and Charles Babbage, you know, gets out his machine. The Duke of Wellington is there, you know, get out the machine, obviously demonstrates it, and she gets it. She's the only person in his lifetime, really, who said, "I understand what this does, and I understand the future of this machine." And we owe to her an enormous amount because we know a lot about the machine that Babbage was intending to build because of her.
Aí vem está mulher, Ada Lovelace. Imagine estas reuniões, todos este grandes e bons chegando. Esta senhora é filha do louco, mau e perigoso Lord Byron, e sua mãe, estando um pouco preocupada que ela tivesse herdado um pouco da loucura ou maldade de Lord Byron, pensou: - Eu sei a solução: matemática é a solução. Ensinarei matemática para ela. Isso a acalmará. (Risos) Pois claro, nunca houve um matemático que ficou louco, então, vocês sabem, tudo ficará em ordem, (Risos) Tudo ficará em ordem, então ela recebeu o treino em matemática, e ela foi a uma dessas reuniões com sua mãe, e Charles Babbage, vocês sabem, levou sua máquina. O duque de Wellingon estava lá, vocês sabem, pega a máquina, é óbvio a demonstra, ela entende. Ela foi a única pessoa em seu tempo, que disse: - Eu entendo o que isto faz, e eu entendo que o futuro é esta máquina. E nós devemos a ela muito muito, pois sabemos muito sobre a máquina que Babbage pretendia construir por causa dela.
Now, some people call her the first programmer. This is actually from one of -- the paper that she translated. This is a program written in a particular style. It's not, historically, totally accurate that she's the first programmer, and actually, she did something more amazing. Rather than just being a programmer, she saw something that Babbage didn't.
Agora, algumas pessoas a chamam de a primeira programadora. Isto vem de um -- o trabalho que ela traduziu. Este é um programa escrito em um estilo especial. Não é, historicamente, muito correto dizer que ela foi a primeira programadora, e na verdade, ela fez algo mais fantástico. Muito mais que ser uma simples programadora ela viu algo que Babbage não percebeu.
Babbage was totally obsessed with mathematics. He was building a machine to do mathematics, and Lovelace said, "You could do more than mathematics on this machine." And just as you do, everyone in this room already's got a computer on them right now, because they've got a phone. If you go into that phone, every single thing in that phone or computer or any other computing device is mathematics. It's all numbers at the bottom. Whether it's video or text or music or voice, it's all numbers, it's all, underlying it, mathematical functions happening, and Lovelace said, "Just because you're doing mathematical functions and symbols doesn't mean these things can't represent other things in the real world, such as music." This was a huge leap, because Babbage is there saying, "We could compute these amazing functions and print out tables of numbers and draw graphs," — (Laughter) — and Lovelace is there and she says, "Look, this thing could even compose music if you told it a representation of music numerically." So this is what I call Lovelace's Leap. When you say she's a programmer, she did do some, but the real thing is to have said the future is going to be much, much more than this.
Babbage era completamente obcecado pela matemática. Ele construiu a máquina para fazer matemática, e Lovelave disse: - Você pode fazer mais do que matemática nesta máquina. E como vocês fazem, qualquer pessoa nesta sala tem um computador consigo agora, pois eles tem um telefone. Se vocês pegarem esses telefones, cada uma das coisas nesses telefones ou computadores ou qualquer aparelho computacional é matemática. No fundo é tudo números. Seja um vídeo ou texto ou música ou voz, é tudo números. é tudo, na base disso, funções matemáticas operando, e Lovelace disse: = Só porque você está resolvendo funções matemáticas e símbolos não significa que estas coisas não podem representar outas coisas do mundo real, como por exemplo música. Foi um grande salto, pois Babbage estava dizendo: - Nós poderíamos computar estas fantásticas funções e imprimir tabelas de números e desenhas gráficos, -- (Risos)-- e Lovelace está lá dizendo: - Veja, esta coisa poderia compor música se você representasse a música numericamente. É isto que eu chamo de o pulo de Lovelace. Quando vocês a chamam de programadores, ela até programou, mais o que realmente importa é que disse que no futuro isto seria muito muito mais que isto.
Now, a hundred years later, this guy comes along, Alan Turing, and in 1936, and invents the computer all over again. Now, of course, Babbage's machine was entirely mechanical. Turing's machine was entirely theoretical. Both of these guys were coming from a mathematical perspective, but Turing told us something very important. He laid down the mathematical foundations for computer science, and said, "It doesn't matter how you make a computer." It doesn't matter if your computer's mechanical, like Babbage's was, or electronic, like computers are today, or perhaps in the future, cells, or, again, mechanical again, once we get into nanotechnology. We could go back to Babbage's machine and just make it tiny. All those things are computers. There is in a sense a computing essence. This is called the Church–Turing thesis.
Agora, uma centena de anos depois, este cara vem aqui, Alan Turing, e em 1936, inventa o computador tudo de novo. Agora, claro, a máquina de Babbage era toda a mecânica. A máquina de Turing era inteiramente teórica. Ambos vinham da matemática, mas Turing nos disse algo muito importante. Ele lançou os fundamentos matemáticos da ciencia da computação e disse: - Pouco importa como você faz um computador. Pouco importa se seu computador é mecânico, como o de Babbage, ou eletrônico, como os computadores de hoje, ou talvez no futuro, células, ou novamente, mecânicos, quando tivermos a nanotecnologia. Podemos voltar para a máquina de Babbage e constuí-la pequenina. Todas estas coisas são computadores. No fundo há uma essência computacional. Esta tese se chama Church-Turing.
And so suddenly, you get this link where you say this thing Babbage had built really was a computer. In fact, it was capable of doing everything we do today with computers, only really slowly. (Laughter) To give you an idea of how slowly, it had about 1k of memory. It used punch cards, which were being fed in, and it ran about 10,000 times slower the first ZX81. It did have a RAM pack. You could add on a lot of extra memory if you wanted to.
E de repente, vocês têm esta ligação no qual diz que está coisa que Babbage construiu é na verdade um computador. De fato, era capaz de fazer tudo que fazemos hoje com computadores, apenas muito devagar. (Risos) Para dar uma idéia do quão vagaroso, tinha 1k de memória. Usava cartões perfurados que eram alimentados e rodava 10.000 vezes mais lento que o primeiro ZX81. Tinha realmente um conjunto de RAM. Vocês poderiam adicionar um monte de memória extra se quisesse.
(Laughter) So, where does that bring us today? So there are plans. Over in Swindon, the Science Museum archives, there are hundreds of plans and thousands of pages of notes written by Charles Babbage about this analytical engine. One of those is a set of plans that we call Plan 28, and that is also the name of a charity that I started with Doron Swade, who was the curator of computing at the Science Museum, and also the person who drove the project to build a difference engine, and our plan is to build it. Here in South Kensington, we will build the analytical engine.
(Risos) Daí, onde isso nos leva hoje? Há planos. Perto de Swindon, os arquivos do Museu da Ciencia, há centenas de planos e milhares de páginas de notas escritas por Charles Babbage sobre esta máquina analítica. Uma dessas é o conjunto de planos que chamamos de Plano 28, e também é o nome de uma caridade que iniciei com Doron Swade, que era curador de computação do Museu da Ciencia, e também a pessoa que dirigiu o projeto de construção de uma máquina de diferença, e nosso plano é construí-la. Aqui em South Kensington, nós construiremos a máquina analítica.
The project has a number of parts to it. One was the scanning of Babbage's archive. That's been done. The second is now the study of all of those plans to determine what to build. The third part is a computer simulation of that machine, and the last part is to physically build it at the Science Museum.
Este projeto tem um número de etapas. Uma era digitalizar os arquivos de Babbage. Foi feito. A segunda é agora estudar todos estes planos para definir o que construir. A terceira etapa é uma simulação computacional dessa máquina, e a última etapa é construí-la fisicamente no Museu da Ciencia.
When it's built, you'll finally be able to understand how a computer works, because rather than having a tiny chip in front of you, you've got to look at this humongous thing and say, "Ah, I see the memory operating, I see the CPU operating, I hear it operating. I probably smell it operating." (Laughter) But in between that we're going to do a simulation.
Quando construída, nós finalmente seremos capazes de entender como um computador funciona, pois em vez de se ter um pequeno chip na sua frente, você vera esta coisa estranha e dizer: Ah! eu vejo a memória trabalhando, eu vejo a CPU trabalhando, eu escuto ele trabalhando, provavelmente eu sinto o cheiro dele trabalhando. (Risos) Mas neste meio tempo iremos fazer uma simulação.
Babbage himself wrote, he said, as soon as the analytical engine exists, it will surely guide the future course of science. Of course, he never built it, because he was always fiddling with new plans, but when it did get built, of course, in the 1940s, everything changed.
Babbage escreveu, diz ele, assim que a máquina analítica existir, irá com certeza guiar o curso futuro da ciencia. Claro, ele nunca a construiu, pois ele sempre estava se distraindo com novos planos, mas quando ficou pronto, claro, na década de 1940, tudo mudou.
Now, I'll just give you a little taste of what it looks like in motion with a video which shows just one part of the CPU mechanism working. So this is just three sets of cogs, and it's going to add. This is the adding mechanism in action, so you imagine this gigantic machine.
Agora, vou dar um gostinho do que ele será ao se mover com um vídeo que mostra apenas uma parte do mecanismo da CPU trabalhando. Então são apenas três conjuntos de engrenagens, e vai somar. Este é o mecanismo de adição em movimento, daí imagine este mecanismo gigantesco.
So, give me five years. Before the 2030s happen, we'll have it.
Então, deem-me cinco anos. Antes da década de 2030 chegar, nós teremos isto.
Thank you very much. (Applause)
Muito obrigado. (Aplausos)