jueves, 22 de julio de 2010

Tecno-Evo I

El desarrollo de la tecnología es algo curioso. Si tiene un poco de paciencia pueden observar que en ocasiones sigue rutas muy lógicas y predecibles y repentinamente dar impresionantes saltos hacia adelante para luego quedarse estancada en algún punto. En sí para entender el muy curioso fenómeno que es la evolución de la tecnología hemos de considerar las fuerzas que actúan y el impacto que tienen.


Tornillo de Arquímedes. Utensilio para elevar agua por medio de la rotación de planos inclinados activados por una manivela.

En primer lugar, consideremos que la fuerza básica del cambio en la tecnología es la necesidad. El enfrentarnos a algún problema o situación nueva nos lleva a buscar una nueva solución que puede ser en forma de alguna máquina. Un claro ejemplo de esto fue el desarrollo de soluciones tecnológicas por medio de máquinas simples en el pasado. Pensemos en el tornillo de Arquímedes, implementado hace 2,300 años. Este sencillo pero ingenioso dispositivo empleaba el principio del "plano inclinado", es decir una rampa, para subir agua de forma sencilla. Como se ve en la figura, al dar vuelta a la manivela se logra inducir una fuerza en el fluido que lo obliga a subir a lo largo de la tubería. Es algo bastante sencillo pero resulta evidente que es mucho mas cómodo y eficiente subir agua con uno de estos sistemas que cubeta por cubeta. Tan eficiente resultó el tornillo que luego se le utilizó para mover sustancias granulosas tales como cereales. El merito en este desarrollo lo tiene el pensar en una forma adecuada de utilizar una maquina simple(el plano inclinado), aumentando la complejidad del sistema, para dotarlo de nuevas habilidades (transportar un fluido) y con esto resolver una necesidad.


Disco Duro IBM 350 (la enorme caja metálica en el monta-cargas, si, todo eso). Este dispositivo tenia una capacidad de almacenamiento de 5 Megabytes.

Así que al tener una necesidad, al estar frente aun problema que hemos de resolver, tenemos que una opción es la de tomar elementos sencillos y combinarlos de forma que se termina con un sistema mas complejo pero capaz de realizar nuevas tareas, por definición, una nueva máquina. De igual forma, una nueva maquina puede ser desarrollada desde cero totalmente o lo que es mas común, ser un sistema que sigue la misma idea de algún otro ya existente pero tiene alguna ventaja, tal como el ser mas pequeño o económico. Un ejemplo de esto último es el aparente desarrollo de la tecnología computacional, la cual sigue los mismos principios básicos en su funcionamiento desde sus orígenes y la cual, desde el invento del circuito integrado no ha hecho mas que miniaturizarse, e inclusive desde antes, objetivo básico era el mismo, lograr componentes mas pequeños. Así que las computadoras nuevas son fundamentalmente iguales a las computadoras de los 80's.




Arriba, variedad de discos duros de diferentes años. El mas pequeño es de 3.5 pulgadas y almacena 2 Tera-bytes
Centro. Estructura de muescas para almacenar información en un CD.
Abajo. Estructura de muescas en un DVD

Entendamos el diseño básico de una computadora. En esencia, se trata de lograra una maquina que resuelva sumas usando una corriente eléctrica. El principio funcional es el que siguiente sabiendo que una corriente eléctrica puede ser del voltaje que queramos, podemos interpretar dicho voltaje como numero. Cuando decimos que las computadoras usan ceros y unos es por que sus circuitos están diseñados para funcionar con dos voltajes; cuando se tiene un voltaje de 1v (v es de Volt, que es la unidad de voltaje) se interpreta como un cero, cuando el voltaje es de 5v se interpreta como un uno. Luego si consideramos que usando el sistema binario( un sistema de numeración que solo tiene dos signos "0 y 1" a diferencia del nuestro que tiene 10 signos "0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9") podemos escribir cualquier cantidad como una combinación de ceros y unos, entendemos que podría ser diseñado un circuito que al combinar voltajes genere el equivalente la resultado de una suma. Mas aún, si a uno de los números a ser sumados se le cambia de signo de positivo a negativo tendríamos una resta en lugar de suma, la multiplicación se puede lograr repitiendo varias veces la misma suma y la división se puede tratar como un caso especial de multiplicar por un numero que esta dividiendo a un uno (por ejemplo, 3 entre 20 se puede resolver como 3 POR 1 20-avo). Por lo que lograr un circuito que sume, te genera toda una calculadora, esta la idea básica detrás de la computadora, además de que igual, a base a sumas se puede hacer todo lo que haga su PC o Laptop, desde editar imágenes hasta redactar entradas de algún Blog.


Una de las primeras computadoras, funcionando a base de bulbos.

Así que si uno desarrolla una maquina tal que haga esto, una maquina que sume, tendría una computadora. La forma en la se logró crear la maquina sumadora ideal fue por medio electrónicos, en particular con bulbos, los cuales luego fueron remplazados por los mas pequeños transistores los cuales luego fueron remplazados por los circuitos impresos (los circuitos impresos son pastillas de silicio que contienen miles de transistores en una escala microscópica), de esta forma se pueden tener muchos mas circuitos sumadores y en consecuencia se pueden lograr mas cálculos al mismo tiempo.

0..................0
1...................1
10.................2
11..................3
100...............4
101................5
110................6
111.................7
1000.............8
1001.............9
1010 ...........10
1011 ............11
1100.............12
1101.............13
1110.............14
1111..............15
Ejemplo del empleo de sistema binario. A la derecha se encuentran los primeros 16 números del sistema decimal y a al izquierda su equivalente en binario. Noten que en binario apenas las dos primeras cantidades (0 y 1) tienen un signo y que a partir de la tercera se tienen que combinar los signos (10), pero esto pasa también en decimal, solo las primeras diez cantidades tienen un signo particular y a partir de la 11a se deben combinar.

De igual manera el impresionante incremento en al capacidad de almacenamiento de los discos duros esconde el hecho de que esa tecnología continúa siendo básicamente la misma. El ancestro directo del disco duro es la cinta magnética (la genealogía se remota la venerables tarjetas perforadas), pero desde el primer disco duro, el cual consistía en un conjunto de "platos" con una estructura de surcos parecida a los antiguos discos musicales de vinilo en los cuales se grababa segmentos magnetizados como "norte" o "sur". Los discos duros actuales son básicamente iguales, salvo que los surcos son mas delgados, los segmentos mas pequeños y los circuitos de lectura y escritura son mas rápidos, por lo que se puede almacenar mas información y se tiene acceso a ella con mayor velocidad. Pero al igual que con los procesadores, la tecnología es simplemente una mejora de la anterior. Esta idea se transfirió a los CDs que funcionan igual salvo por el hecho de que en lugar de usar un medio magnético se basa en un material óptico que desvía un láser, mientras que un DVD es lo mismo pero con canales y muescas mas pequeñas.




Arriba. Un transistor, puede remplazar al bulbo como componente principal de un circuito sumador, pero es mucho mas pequeño.
Centro. Estructura central del venerable procesador Intel 8080 de 1974, contenía 6 mil transistores microscópicos.
Abajo, procesador moderno, contiene mas de 125 millones de transistores.

Así que vemos que las tecnología de la información es un buen ejemplo de como el refinar algo ya existente es una forma eficiente de obtener mejores resultados. Pero regresando al tema de las fuerzas que impulsan la evolución de la tecnología, vemos un patrón, la necesidad de computa cada día mayor de los usuarios (tanto por exigir mas de las computadoras como por querer poner computadoras en todo) impulsó a los fabricantes a ofrecer computadoras mas veloces, en este caso fue la necesidad en el mercado y la posibilidad de mejorar la tecnología de forma relativamente sencilla; miniaturizando y concentrando, lo que impulsó y guió la evolución de esta tecnología, vemos que la multitud de consumidores, buscando mejores computadoras. Al que el tornillo de Arquímedes, que contaba con muchas personas que requerían una solución al problema de subir agua (con la diferencia de que con en ese aso ya no se podía mejorar mucho), estas tecnologías fueron rápidamente aceptadas ¿Pero que pasa cuando el impulso es de un solo elemento? ¿Y como evoluciona una tecnología sometida a procesos de selección Darwinianos? Estos temas los veremos en la siguiente entrada.


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