Computación analógica: el regreso de las primeras computadoras

Este texto podría llamarse “La venganza de lo analógico” por el resurgimiento del que está gozando la analogicidad hoy en día, en parte por la saturación que alcanzaron las plataformas y esa “parálisis” cada vez que aparece el carrousel infinito de Netflix. En una línea similar, movimientos como el “own your music” y el regreso de los medios físicos, o simplemente ese placer que se encuentra al no saber cómo va a quedar una foto hasta después de terminar el rollo. Todo esto sin tener en cuenta los rituales que se forman alrededor de elegir un disco. Quizás termine siendo una moda pasajera, sí, pero me parece interesante que posiblemente el péndulo se haya movido demasiado hacia lo digital y las plataformas, por lo que ahora toca un reajuste.

La computación también forma parte de este revival, aunque todavía no a la escala de la música y la fotografía. Quizás sea llamativo porque pocas cosas son tan sinónimas de lo digital como la computadora, y por buenas razones.

La digitalización es el proceso mediante el cual capturamos y convertimos la gran complejidad y variedad del mundo en ceros y unos para que puedan ser manejados por los transistores de silicio que dan vida a las computadoras. Pero hay un punto importante a tener en cuenta: sería un error, salvo que efectivamente vivamos en una simulación, pensar que el mundo es binario. Lo que construimos con la digitalización es un modelo digital del mundo. Las ventajas de este proceso son evidentes: una parte importante del desarrollo tecnológico del siglo XX, sobre todo desde la Segunda Guerra Mundial, fue gracias a la digitalización, que permite acelerar la velocidad de los cálculos necesarios para sostener la infraestructura que hoy nos rodea. 

Otra ventaja de las computadoras digitales es que son de propósitos generales: podemos programarlas para que simulen prácticamente cualquier cosa, desde el clima y los mercados hasta otras computadoras y consolas. Qué tan compleja sea la simulación va a estar dado por la capacidad de cómputo; cuanta más fidelidad queramos, más energía y más procesamiento. Pero además, Claude Shannon descubrió en 1936 que  cualquier operación numérica podía realizarse utilizando álgebra binaria. Esto significó que las computadoras analógicas quedaron en desventaja. La digitalización ha sido sin duda uno de los grandes avances del siglo XX, pero las computadoras no siempre fueron digitales.

Las computadoras analógicas son bastante antiguas y sus orígenes se pueden rastrear hasta la antigua Grecia, como mínimo. Tenían un dispositivo analógico que constaba de unos treinta engranajes para determinar la posición de los cuerpos celestes y sobrevive al menos una de ellas, el mecanismo de Antíquera, que todavía maravilla a los científicos por su complejidad y precisión. A principios del siglo XX, los marinos de la armada del Reino Unido usaban una calculadora inventada por John Dumaresq que les asistía para calcular los disparos, teniendo en cuenta el movimiento de la embarcación propia y la del objetivo. La computación analógica tuvo su primer apogeo en la década del treinta, con el "Analizador diferencial” construido por Vannevar Bush en el MIT, cuya función era resolver ecuaciones diferenciales por vía de integrales. Básicamente, representa las distintas cantidades y variables de las ecuaciones con partes mecánicas, como ruedas y discos. Al encadenar varios de estos mecanismos, se lograba encontrar la solución a ecuaciones diferenciales complejas, representando las variables y los resultados con movimientos mecánicos en lugar de cálculos numéricos. Eventualmente, las computadoras analógicas mecánicas fueron reemplazadas por un breve período por las computadoras electrónicas, pero computadoras analógicas electrónicas no es lo mismo que una computadora digital.

Hoy, sin embargo, pareciera que estamos llegando a los límites en el desarrollo de las computadoras digitales. Uno de ellos es la capacidad de seguir miniaturizando los transistores, al punto tal que los efectos cuánticos empiezan a ser un problema: para que un transistor funcione es necesario que un electrón pase de un estado a otro, y para ello se usa una capa aislante que impide el paso del electrón. Ahora bien, llegado a un punto de la miniaturización, el electrón "salta" la capa aislante, por lo que el transistor deja de ser útil para computar. Las computadoras analógicas están gobernadas por las mismas leyes de la física, pero por su funcionamiento podrían ayudar a saltear estas limitaciones.

A diferencia de las computadoras digitales que sólo trabajan con ceros y unos, las computadoras analógicas representan y manipulan datos utilizando cantidades físicas continuas, como por ejemplo voltaje, corriente, posición mecánica o presión hidráulica. Los datos con los que trabajan las analógicas son valores que varían constantemente, a diferencia de los estáticos binarios de las digitales. Esto las hace óptimas para trabajar sistemas complejos gobernados por ecuaciones diferenciales o cualquier cómputo sobre tasas de cambio, por ejemplo. A diferencia de las digitales, para las que se necesita adaptar un modelo diferencial (continuo) a uno digital (concreto) para poder realizar los cálculos, las computadoras analógicas trabajan con las mismas ecuaciones que describen a los fenómenos bajo estudios. Esto es una ventaja significativa sobre las digitales: no es necesario hacer ninguna conversión ni cálculo numérico, sino que la computadora analógica realiza estos cálculos con la misma base que la ecuación que describe el fenómeno. Por otra parte, al trabajar con voltajes y corrientes, son mucho más eficientes en el uso de la energía para realizar la misma tarea de cálculo que las digitales.

Con el boom de las IAs generativas y los chatbots, las computadoras analógicas encontraron un nicho prometedor, porque justamente se destacan en operaciones como el cálculo de matrices que están a la base de las redes neuronales. El gran objetivo de las empresas que están a la cabeza de este resurgimiento es lograr una miniaturización tal como ya se consiguió con las digitales, de forma tal que algo que se parece a una vieja central telefónica con cables y conectores sea del tamaño de un chip.

Quizá, entonces, estemos asistiendo al regreso de las primeras computadoras.