Introdução à Computação: História da Computação

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Introdução à

Computação: História

da Computação

Beatriz F. M. Souza (bfmartins@inf.ufes.br) http://inf.ufes.br/~bfmartins/

Computer Science Department Federal University of Espírito Santo

(Ufes),

Vitória, ES – Brazil

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História da Computação – Paralelo

História da Computação versus História Humana

– Fatos da História Humana com influência importante no desenvolvimento tecnológico;

– Sequência cronológica de descobertas importantes sob a influência dos acontecimentos históricos;

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização Grega: – Amor ao conhecimento; – Lógica e Axiomas; – Pensadores e Filósofos: • Sócrates, Platão,

Aristóteles, Thales de Mileto, Archimedes e muitos outros.

(Homem de Rodin)

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização Egípcia:

– Trabalho Remunerado na construção das tumbas e pirâmides, os primeiros registros datam de 1650 a.C.; – Pagamento calculado a partir da divisão de pães;

– Resolução de problemas.

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização Macedônica:

– Existiu por volta de 808 a.C. até 168 a.C.;

– Alexandre o Grande era discípulo de Arquimedes; – Biblioteca de Alexandria;

– Valorização do conhecimento; – Conquistas geográficas e

internacionalização.

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização Romana:

– Algarismos Romanos e o não uso de zero; – Disseminação do Latin;

– Conquistas geográficas, estradas, construções,

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização Indo-arábica:

– Algarismos arábicos data do século II a.C.;

– Levado para o Oriente Médio por volta de 670 d.C.; – Chegou a Europa por volta de 976 d.C.;

– Matemática decimal como conhecemos;

– Região do vale do Rio Indo, localizada o atual Paquistão.

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História da Computação – Antiguidade

• A civilização da Ásia Oriental:

– Atribui-se aos Chineses e a Japoneses a criação dos primeiros ábacos como uma extensão da contagem nos dedos;

– As publicações mais antigas são de Chou Pei. Em seu livro de matemática “Chui Chang Suan Shu” (Nove capítulos sobre a arte da matemática, em torno de 1200 a.c.). Entre vários assuntos abordados, chama a atenção problemas sobre mensuração de terras,

agricultura, sociedades, engenharia, impostos,

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História da Computação – Etimologia

• Antigos pastores, para controlar seus rebanhos de ovelhas, os associavam a pedras que guardavam em sacolas. Cada ovelha correspondia a uma pedrinha. No início e final do dia, faziam as devidas

correspondências. Se sobrasse pedra, faltava ovelha. Como pedrinha em latim significa "Calculus", daí vem a palavra cálculo.

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História da Computação - Primórdios

• O cálculo é uma das criações supremas do pensamento humano;

• Motivação dos primeiros cálculos:

– A necessidade de prever condições de tempo e clima para colheitas;

– A necessidade de contar, trocar, vender e emprestar; – A necessidade de remunerar um trabalho;

– A necessidade humana de medir (tempo, distância, volume, etc.);

– A necessidade de prever medidas;

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História da Computação – Pré-história

• O Ábaco:

– Constituiu o primeiro dispositivo manual de cálculo, servia para representar os números no sistema

decimal e trabalhar operações com eles; – Data de 2400 a.C.

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História da Computação – Pré-história

• O Ábaco:

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História da Computação – Pré-história

• Pré-história Tecnológica:

– Uso de dispositivos, primitivos e analógicos:

– A misteriosa máquina de Anticítera (Antikythera);

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História da Computação – Pré-história

– A primeira máquina de calcular foi criada em 1623 por Wilhelm Schickard, teólogo alemão.

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História da Computação – Pré-história

– No início do século XVII, o escocês John Napier inventou um dispositivo chamado Ossos de

Napier que são tabelas de multiplicação gravadas

em bastões;

– Evitava a memorização da tabuada e que trouxe grande auxílio ao uso de logaritmos

em execução de operações como multiplicações e divisões longas.

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História da Computação – Pré-história

– William Oughtred, um sacerdote inglês, em 1633 representou os logarítmos de Napier em escalas de marfim, chamando-os de Círculos de Proporção;

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História da Computação – Pré-história

– A Pascalina primeira calculadora, criada por Blaise

Pascal em 1642, executava operações de soma e

subtração;

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História da Computação – Pré-história

– A Lógica Matemática (dedução lógica) como

conhecemos foi iniciada pelos estudos do filósofo alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 - 1716); – Entre outras coisas, Leibniz queria dotar a

Metafísica (aquela parte da Filosofia que estuda o “ser” em si) de um instrumento

suficientemente poderoso que a permitisse alcançar o mesmo grau de rigor que tinha alcançado a

Matemática.

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História da Computação – Pré-história

– Em 1728, Basile Bouchon construiu o “Tear para Tecer Desenhos de Seda”;

– Os desenhos eram cifrados em folha giratória de papel perfurado. As agulhas trabalhavam

coincidentes com este furos;

– Em 1801, Joseph Marie Jacquard construiu a “Máquina de Tecer com Cartões Perfurados”; Esta ideia seria aproveitada posteriormente!

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História da Computação – Pré-história

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História da Computação – Pré-história

– A Máquina Diferencial, foi criada por Charles

Babbage, um inventor inglês, em 1822, com a

finalidade de efetuar cálculos de polinômios. – Vídeo:

• Babbage Difference Engine in Motion.

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História da Computação – Pré-história

– Posteriormente em 1833, Babbage projetou a

Máquina Analítica, que era uma evolução da

Máquina Diferencial;

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História da Computação – Pré-história

– A Primeira Programadora:

• Ada Augusta Byron era filha do famoso poeta Lord Byron e foi educada pelo matemático logicista inglês Augustus De Morgan; • Foi auxiliar de Babbage, depois de ter sido apresentada a ele

durante a demonstração da Máquina de Diferenças;

• Traduziu anotações do trabalho de Babbage para o Inglês e adicionou suas observações pessoais a elas, posteriormente publicadas em “Observations on Mr. Babbage’s Analytical

Engine”;

• Conforme comentado por B.H. Newman, os escritos de Ada Byron “mostram como ela teve uma total compreensão dos

princípios de um computador programado, um século antes do tempo deste”.

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História da Computação – Pré-história

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História da Computação – Pré-história

– A primeira programadora:

• Artigo para leitura:

– Rheingold, Howard (2000) The First Programmer Was a Lady. In Tools for Thought (pp. 25-44).

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História da Computação – Pré-história

– O inglês George Boole (1815 - 1864) é considerado o fundador da Lógica Simbólica (proposicional). Ele

desenvolveu com sucesso o primeiro sistema formal para raciocínio lógico;

– Boole foi o primeiro a enfatizar a possibilidade de se aplicar o cálculo formal a diferentes situações, e

fazer operações com regras formais, desconsiderando noções primitivas.

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História da Computação – Pré-história

– Os dados do censo de 1880 dos EUA, que ocorre a cada 10 anos, levou quase 8 anos para ser processado. Temia-se que os dados do censo de 1890 não estivessem processados em 1900;

– Herman Hollerith, estatístico americano, foi encarregado pela Agência Estatística dos EUA de desenvolver uma técnica para acelerar o processamento dos dados do censo;

– Hollerith usou a ideia de Jackard e construiu a Perfuradora de

Cartões na qual os dados eram perfurados em cartões, que

podiam ser classificados por meio de pinos que passavam pelos furos.

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História da Computação – Pré-história

– O processamento do censo de 1900 dos EUA demorou 3 anos, com o uso da ideia de Hollerith;

– Outros países adotaram a máquina posteriormente;

– A palavra holerite, que se refere ao demonstrativo impresso dos vencimentos do trabalhador, tem origem a partir do

nome deste visionário;

– Em 1911, quatro corporações, incluindo a firma de Hollerith (Tabulating Machine Company), se fundiram para formar a Computing Tabulating Recording Corporation. Sob a

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História da Computação – Pré-história

– A Perfuradora e a Tabuladora de cartões de Hollerith e o cartão perfurado;

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História da Computação – Idade Áurea

• Idade Áurea (a Matemática):

– A passagem do século XVIII para o século XIX marca o início de um novo tempo na História da matemática, e, mais do que

qualquer período precedente, mereceu ser conhecido como a sua “Idade Áurea”, que afetou diretamente a evolução em direção ao surgimento e fundamentação da Ciência da

Computação;

– Os primeiros sistemas foram desenvolvidos pelos

matemáticos Friedrich Ludwig Gottlob Frege (alemão)

Giuseppe Peano (italiano). Ao lado destes, George Cantor

(alemão), abriu um novo campo dentro do mundo da análise, com sua teoria sobre conjuntos infinitos;

– Apesar de inicialmente Frege e Peano tratarem suas idéias como Lógica, hoje as conhecemos como a Teoria dos

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História da Computação – Idade Áurea

– David Hilbert trabalhava baseado em duas premissas:

• A atemática deveria, pelo menos em teoria, ser capaz de responder a cada pergunta individual;

• Deveria ficar livre de inconsistências – ou seja, tendo-se

mostrado que uma declaração é verdadeira por um método, não deveria ser possível mostrar que ela é falsa por outro método.

– Hilbert estava convencido de que, tomando apenas alguns axiomas, seria possível responder a qualquer pergunta matemática imaginária, sem medo de

contradição.

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História da Computação – Idade Áurea

– No dia 8 de agosto de 1900, Hilbert deu uma

palestra histórica no Congresso Internacional de Matemática em Paris.

– Nesta palestra ele propôs-se a demonstrar a

coerência da aritmética, para depois estender tal

coerência aos âmbitos dos demais sistemas. Apostou na possibilidade da criação de uma linguagem

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História da Computação – Idade Áurea

– Kurt Gödel, em sua tese de doutorado publicada em 1929, expõe diversos resultados extremamente

importantes para a lógica;

– Deduz que todo sistema de axiomas de primeira ordem não-contraditório possui um modelo

(Teorema de Gödel).

– Do Teorema de Gödel, surgiu o fundamento básico de todo o estudo e desenvolvimento da Computação posterior: a Máquina de Turing.

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História da Computação – Efervescentes

• Décadas de 30 e 40 – Anos Efervescentes:

– O inglês Alan Mathison Turing, enquanto aluno do matemático Max Neumann, tomou conhecimento de Hilbert e Gödel;

– Para as pesquisas da época, era fundamental saber se é possível haver um procedimento efetivo para se solucionar todos os problemas de uma determinada classe, que estivesse bem definida.

– O conjunto desses esforços acabou por formar a fundamentação teórica da que veio a ser chamada

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História da Computação – Efervescentes

– Em 1936, Turing consagrou-se como um dos maiores matemáticos do seu tempo, quando fez antever aos seus colegas que é possível executar operações

computacionais sobre a teoria dos números por

meio de uma máquina que tenha embutida as regras de um sistema formal;

– Turing definiu uma máquina teórica que se tornou um conceito chave dentro da Teoria da Computação.

(Alan Mathison Turing)

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História da Computação – Efervescentes

– A percepção genial de Turing foi a substituição da noção intuitiva de procedimento efetivo por uma ideia formal, matemática.

– O resultado foi a construção de uma conceituação matemática da noção de algoritmo*, uma noção que

ele modelou baseando-se nos passos que um ser

humano dá quando executa um determinado cálculo ou cômputo;

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História da Computação – Efervescentes

– O trabalho de Turing ficou documentado no artigo

On Computable Numbers with an aplication to the Entscheidungs problem, publicado em 1936;

– Ele provou que para qualquer sistema formal existe uma Máquina de Turing que pode ser programada para imitá-lo. Ou em outras palavras: para qualquer procedimento computacional bem definido, uma

Máquina de Turing Universal é capaz de simular um

processo mecânico que execute tais procedimentos.

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História da Computação – Efervescentes

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História da Computação – Efervescentes

• Décadas de 30 e 40 – Anos Efervescentes: – Uma réplica da Máquina de Turing.

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História da Computação – Efervescentes

– Mais detalhes sobre a Máquina de Turing (a Fita):

• Composta por quadrantes ou células que armazenam uma informação simbólica de cada vez;

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História da Computação – Efervescentes

– Mais detalhes sobre a Máquina de Turing (a Unidade de Controle);

• Possui uma unidade de Leitura e Gravação da Fita, uma célula de cada vez em cada movimento;

• Na leitura reflete o Estado de Controle da máquina; • Pode deslocar-se para ambos os sentidos da Fita;

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História da Computação – Efervescentes

– Mais detalhes sobre a Máquina de Turing (a Função de Transição);

• Comanda a Leitura e Gravação da Fita por meio da Unidade de Controle;

• Comanda o sentido da operação de Leitura e Gravação da Fita por meio da Unidade de Controle;

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História da Computação – Efervescentes

– Durante a Segunda Guerra Mundial, Turing

trabalhou para a inteligência britânica num centro especializado em quebra de códigos.;

– Foi chefe do Hut 8, a seção responsável

pela criptoanálise da frota naval alemã. Planejou uma série de técnicas para quebrar os códigos alemães, incluindo o método da

bomba eletromagnética, uma máquina eletromecânica que poderia encontrar definições

para a Máquina Enigma, usada nos U-Boats de Hitler.

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História da Computação – Efervescentes

• Décadas de 30 e 40 – Anos Efervescentes: – Filmes:

• O Jogo da Imitação (2014);

• Enigma (2001);

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História da Computação – Efervescentes

– Konrad Zuse criou entre 1936 e 1938 o Z1;

– E posteriormente 1941 é concluído o Z3, primeira

calculadora universal controlada por um programa;

– Com 2600 relés e memória: 64 números de 22 bits.

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História da Computação – Efervescentes

“O sonho de Babbage torna-se realidade!”

– Howard Aiken cria entre 1937 e 1944 o Harvard

Mark 1:

• Medidas: 16,6m X 2,6m;

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História da Computação – Efervescentes

– O Colossus foi desenvolvido em 1943 pelos britânicos:

• Possuía dimensões gigantescas, com 1.500 válvulas e era capaz de processar cerca de 5.000 caracteres por segundo; • Criado com a finalidade de decifrar os códigos secretos

usados pelo exército alemão na Segunda Guerra Mundial; • O interesse pela construção do primeiro computador foi

grande, seu interesse inicial era militar, porque Alemanha e EUA disputavam uma acirrada corrida contra o tempo.

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História da Computação – Efervescentes

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História da Computação – Efervescentes

– ENIAC (Electronic Integrator and Calculator):

• Conhecido como a derradeira grande calculadora, levou 3 anos para ser construída: 1943 -1946;

• Possuía 17.468 válvulas, 70.000 resistências, 10.000 capacitores, 1.500 relés e 6.000 comutadores manuais.

• Consumiu uma pequena fortuna: US$500.000,00 da época; • Ocupava uma área de 150m2 e pesava 30 toneladas;

• Era acionada por um motor equivalente a dois potentes motores de carros de quatro cilindros, enquanto um enorme ventilador refrigerava o calor produzido pelas válvulas;

• Consumia 150.000 watts ao produzir o calor equivalente a 50 aquecedores domésticos;

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História da Computação – Efervescentes

– ENIAC (Electronic Integrator and Calculator): • Programação: através de fios e pinos (como painel

etelefônico);

• Executava 5000 adições/subtrações ou 300 multiplicações por segundo

• Para programar demorava 1 ou 2 dias (situação intolerável);

• A grande limitação era a capacidade de armazenamento de dados;

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História da Computação – Efervescentes

– ENIAC (Electronic Integrator and Calculator):

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História da Computação – Efervescentes

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História da Computação – Efervescentes

• Décadas de 30 e 40 – Anos Efervescentes: – Vídeo:

• The 2000 Year-old Computer – Decodeing the Antikythera Mechanism;

• A Evolução dos Computadores – Geração Zero.

Continua na próxima aula!

Decifre-me:

084099104097117033

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