Was there life before computer?

gli strumenti di calcolo prima dell'era digitale


Storia dei regoli calcolatori


¨Houston, Tranquility Base here. The Eagle has landed¨

così Armstrong annunciava il 20 luglio 1969 l'atterraggio sulla Luna. Uno dei calcolatori di bordo era un regolo tascabile, in dotazione a tutte le missioni Apollo. Inventato nel 1600 questo strumento arrivò nello spazio: una storia ormai dimenticata, superata da un'era digitale che sembra esistere da sempre.

Regolo Pickett N600 ES, della stessa serie progettata per gli Apollo

Ho provato quindi a ricordarla illustratandola con gli strumenti della mia collezione. Per avere una idea del loro sviluppo e del loro impatto sulla società guardare lo "Slide Rule Photoshow". Le datazioni sono difficili, tanti regoli sono rimasti in produzione per centinaia di anni senza sostanziali modifiche, le transizioni sono state lente e diversi modelli sono coesistiti per lunghi periodi.



Il Compasso di proporzione

Nel XVI° secolo lo sviluppo delle scienze rese necessario il calcolo con grandi numeri e gli antichi sistemi, come la moltiplicazione per gelosia, non erano più sufficienti. Molti cercarono una soluzione ma, alla fine del '500, Galilei fu forse il primo a sviluppare uno strumento che aiutasse a risolvere rapidamente le operazioni matematiche: moltiplicazione, divisione, radici, calcolo di aree e volumi, misura dei calibri dei cannoni. Il suo "Compasso geometrico et militare", basato sulla proporzionalità dei lati omologhi di due triangoli, era molto pratico per il puntamento dei pezzi d'artiglieria e Galileo lo pubblicizzò con metodi modernissimi, vendendolo in tutta Europa accompagnato da un esauriente libretto di istruzioni intitolato "Le operazioni del compasso".

Attorno al 1620 Edmund Gunter vi aggiunse una scala logaritmica per eseguire con più precisione moltiplicazioni e divisioni dandogli la forma definitiva. Questo modello, conosciuto come Sector (in italiano Compasso di Proporzione), rimase in dotazione nella Royal Navy fino alla II° guerra mondiale.

Riproduzione del Compasso di Galileo

Riproduzione del Compasso di Galileo (© Museo Galileo - Firenze)

Sector rule o Compasso di proporzione

Sector con scale logaritmiche, ca. 1850



Gli esordi del regolo

La svolta avvenne nel 1617, quando John Napier rivoluzionò la matematica scoprendo i logaritmi e costruendo il primo strumento di calcolo, i famosi "bastoncini". Keplero li utilizzò subito per i suoi studi sulle orbite dei pianeti affermando che gli avevano risparmiato 400 anni di lavoro! Si potevano finalmente eseguire con relativa facilità calcoli estremamente complessi: l'avventura era cominciata.

Con logaritmi e bastoncini non si lavora rapidamente e nel 1620 Edmund Gunter, per sveltire i procedimenti, disegnò la scala logaritmica posizionando i numeri su di un righello ad una distanza dall'origine proporzionale al valore del loro logaritmo. Invece di cercare i logaritmi nelle tavole basta addizionarli con l'aiuto di un compasso. Questo strumento fu molto apprezzato e rimase in uso, con scale specifiche per risolvere i problemi nautici, a bordo delle navi fino agli inizi del '900. Gunter applicò la sua scala anche al Compasso di Galileo inventando il Sector visto in precedenza.

La Gunter's Scale rimase in uso per 300 anni nonostante il regolo calcolatore fosse stato inventato già nel 1622. In quell'anno infatti William Oughtred duplicò le scale logaritmiche facendole scorrere parallelamente: un innovazione che permette la lettura rapida e diretta del risultato.

Regolo di Gunter

Particolare di un regolo di Gunter, ca. 1790

Nel 1654 Robert Bissaker, per velocizzare ulteriormente i calcoli, marcò le scale su più righelli scorrevoli. Chiamato Gauging Rule questo regolo era specializzato nel misurare il contenuto dei barili di vino, birra o liquori e calcolarne il carico fiscale; subito migliorato da Thomas Everard venne poi commercializzato per oltre 2 secoli. Poco dopo Isaac Newton vi aggiunse una scala che permetteva di risolvere le equazioni cubiche ed alla fine del '600 il regolo era ormai divenuto adulto.

Regolo fiscale Everard

Regolo fiscale Everard, ca. 1780

Nel 1677 Henry Coggeshall creò la Carpenter's Slide Rule, montata su due righelli di legno con la gradazione in pollici, la scala centrale scorrevole in bronzo e diverse altre scale per la risoluzione di vari problemi. E' uno strumento combinato che ha permesso di misurare e calcolare anche alla gente comune, rimasto in uso fino agli inizi del '900 sopratutto nei cantieri navali e nelle carpenterie.

Carpenter's Rule

Carpenter's Rule, ca. 1850

All'inizio del 1700 esistevano quindi regoli specifici per gli usi dell'epoca: la Carpenter's Slide Rule trovava il volume ed il peso dei carichi di legname, la Gauging Rule calcolava la tassazione delle botti di birra mentre la Gunter's Scale permise una grandiosa opera di misurazione: la mappatura degli Stati Uniti. Il vecchio Sector aveva ormai estimatori solo nell'ambito nautico.

Brewer's Rule, ca. 1820

Set con due regoli e idrometro per la tassazione degli alcolici, ca. 1845

Verso metà '800 divenne però pressante l'esigenza di strumenti di calcolo non solo specializzati nell' uso fiscale o marittimo e, indispensabili per la proget-tazione delle macchine a vapore e lo sviluppo delle ferrovie, cominciarono ad apparire i primi regoli per uso generico che si diffusero rapidamente ovunque, armi segrete della rivoluzione industriale. Per i calcoli astronomici occorreva una precisione assoluta e si utilizzavano le tavole logaritmiche: per eliminare gli errori le case editrici offrivano premi in denaro a chi ne avesse trovati, scatenando le umoristiche "cacce" di cui parla Verne in un racconto.

Charpentier, ca. 1880, uno dei primi regoli generici



L'età d'oro

Nel 1859 il tenente di artiglieria francese Amédée Mannheim migliorò le scale introducendo il cursore mobile: era nato il regolo moderno, subito introdotto in Italia da Quintino Sella.

Uno dei primi cursori, Tavernier-Gravet, fine '800

Cursore del Faber Castell, ca. 1930

Cursore standard per il Nestler 23, il preferito a Einstein, ca. 1930

Attorno al 1920 il regolo aveva assunto la sua forma definitiva: Einstein lo utilizzò per elaborare la teoria della relatività, Marconi per la radio, Fermi per la bomba atomica, Korolev per il programma Sputnik e Von Braun per i motori del Saturno V, il vettore lunare. Al fine di migliorarne la precisione, proporzionale alla lunghezza delle scale, si produssero modelli circolari anche di grandi dimensioni.

Fronte e retro di un regolo circolare Fowler, ca. 1910

Nel 1878 George Fuller brevettò una precisissima "Elica Calcolatoria" cilin-drica con ben 13 metri di scala che, rimasta in commercio fino al 1972, servì per progettare dirigibili, aeroplani, ponti e grattacieli. Sono tutte costruzioni solidissime: il ponte di Brooklin e il Golden Gate rimangono ben saldi al loro posto e l'Empire State Building resistette all'impatto di un aereo che ne investì il 79° piano nel 1945.

Regolo cilindrico Fuller, 1921

I regoli cilindrici venivano prodotti anche in versione tascabile ed alcuni modelli erano addirittura inseriti come manici nei bastoni da passeggio: un idea da rispolverare per l'iPhone!

Regolo cilindrico inserito in un bastone da passeggio, ca. 1926

I numeri complessi, scoperti da Rafael Bombelli alla fine del '500, furono poi sviluppati nel '700 da Gauss, Ruffini e Abel. Un numero si dice complesso quando e' formato da un numero reale e da uno immaginario (Es: 3+2i).

Scala specifica per numeri complessi, ca. 1952

La teoria, come dice il nome, è complessa e rimane fuori dal nostro ambito ma è utile sapere che sono molto usati in ingegneria, nella meccanica quantistica e nella teoria della relatività, dove alcune formule dello spazio metrico diventano più semplici se si suppone la variabile temporale come variabile immaginaria. Oggi sembra impossibile risolvere equazioni composte da numeri complessi senza una calcolatrice elettronica, ma esistevano regoli con scale specifiche e la meccanica quantistica si è potuta sviluppare anche grazie ad essi.

Grande regolo cilindrico, ca. 1936



La fine di un epoca

I primi elaboratori elettronici apparvero verso il 1946 ma erano giganteschi e costosissimi, la stessa IBM pensava di venderne al massimo quattro l'anno, ed i regoli sembravano insostituibili. Non si immaginava un mondo senza di essi: servivano alle massaie in cucina, tracciavano le rotte sull'astronave di "Star Trek", apparvero sulla copertina di Playboy, vennero proposti in forma di gemelli e fermacravatta. Ne esistevano di tutti i tipi, la Walt Disney aveva un modello semplificato per i bambini, fu costruito in Braille per i non vedenti, con scale dedicate alla risoluzione di problemi statistici, ed anche in base esadecimale, ottale o binaria per i programmatori di computer. Era il laptop dell' epoca, che spuntava immancabilmente dal taschino degli ingegneri. Un vero segno identificativo della categoria.

Regolo in esadecimale per programmatore di computer

Gli istituti di ricerca avevano locali dove gli ingegneri eseguivano manualmente i calcoli e la parola "computer" identificava l'operatore, non la macchina. Questo tipo di impiegati tornava sempre tardi a casa e le mogli erano chiamate "le vedove del regolo". Lungo tutto il '900 vennero inoltre prodotti innumerevoli regoli in cartone, o slide chart, non logaritmici che fornivano l'immediata soluzione di innumerevoli problemi pratici. Chiamati Perrygraph dal nome del principale produttore sono ancora ampiamente utilizzati. Vedere la pagina a loro dedicata.

Elezione di "Miss Slide Rule", ca. 1950

Nel 1969, dopo essere stato indispensabile nella progettazione dei vettori spaziali, il regolo venne infine utilizzato sull'Apollo 11 sbarcando sulla Luna. Davvero una lunga carriera, iniziata più di 350 anni prima, però ...

Inventato nel XVII secolo il regolo è infine arrivato nello spazio

... i regoli sono precisi solo fino al terzo decimale ed occorre effettuare continue stime aiutandosi con l'esperienza. Approssimando per eccesso si creò il mito dei "vecchi oggetti robusti" ma il calcolo strutturale esigeva ormai risultati esatti, favorendo così lo sviluppo dei calcolatori elettronici commer-ciali. Questi furono progettati interamente coi regoli: Robert Ragen affermava di averne letteralmente consumati due per realizzare nel '63 il suo rivoluzionario Friden 130, ancora costoso ed ingombrante.

Particolare dell'innovativo Gerber, purtroppo molto delicato

Per rispondere alle nuove esigenze di calcolo furono disegnati regoli sempre più complessi e in Unione Sovietica ne venne costruito uno, elettromeccanico, di ben 14 metri di lunghezza. Realizzato nelle officine Kalashnikov gli fu dato il nome del mostro biblico Behemoth, davvero appropriato per un simile gigante.

Made in USSR: il più grande regolo mai costruito

La tecnologia continuava a produrre nuovi calcolatori elettronici, ma la necessità di avere display valvolari vanificava le possibilità di miniaturizzazione e basso consumo offerte dai transistor: i regoli restavano ancora insostituibili.

1960: il computer arriva in Vaticano e l'analogico ha gli anni contati

Il 1 febbraio del 1972 la Helwett Packard, reclamizzandola come "Innovativo regolo elettronico", mise in vendita la prima calcolatrice scientifica economica, 50 volte più piccola delle concorrenti e tanto moderna da essere ancora in commercio. Le funzionalità della nuova HP-35 erano irrinunciabili, non a caso Forbes la cita fra i 20 oggetti che hanno cambiato il mondo, e i calcolatori analogici scomparvero definitivamente dal mercato.

La calcolatrice HP-35 era chiamata "l'assassina dei regoli"

Poco tempo prima il presidente di una fabbrica di regoli dalla tradizione centenaria aveva dichiarato:

"Qualunque siano le sfide del futuro noi forniremo
sempre gli strumenti di calcolo per affrontarle"

Mai parole furono meno profetiche: 2 anni dopo la sua azienda cessava l'attività ed i regoli, prodotti nel corso dei secoli in oltre 60 milioni di esemplari, uscivano dalla storia ma ...

Dal 1972 non più regoli nello spazio ma le nuove Helwett Packard

... il nostro "eroe", affidabile ed ecologico, è sempre indispensabile a piloti e militari e l'avventura forse non è ancora finita, come nel romanzo di fantascienza "The feeling of power" di Isaac Asimov che ipotizzando un ritorno agli antichi sistemi di calcolo si conclude con queste parole:

"Nove volte sette - pensò Shuman con profonda contentezza - fa sessantatré, e non ho bisogno che me lo venga a dire una calcolatrice. La calcolatrice ce l'ho nella testa. E questo gli dava un senso di potenza davvero esaltante".




I primi calcolatori erano ingombranti e costosi ma sostituivano
150 ingegneri muniti di regolo: il loro tempo era ormai arrivato




Nicola Marras 2008

      

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