A finales de los 90 parecía claro que la voz iba a ser la principal vía de entrada de datos en los PCs. IBM y Microsoft, cada uno por su lado, pronosticaban un entorno laboral en el que trabajadores equipados con micrófonos dictarían textos que el sistema convertiría en órdenes o inputs de datos para procesadores de texto o correos electrónicos. Una década después, los micrófonos se usan, sí, aunque para hablar por Skype y todos seguimos usando religiosamente el teclado y el ratón para interactuar con el ordenador.

¿Por qué no ha sido así? Porque la precisión de los sistemas de reconocimiento de voz dejó de crecer en 2001, como muestra el gráfico de arriba y cuenta Robert Fortner en un estupendo artículo cáusticamente titulado “Rest in Peas” (“Descanse en guisantes”, donde debería decir “Descanse en paz”). Los sistemas actuales no han logrado superar el 80% de aciertos que lograron hace casi una década, muy lejos del 98% que logramos las personas (deduciendo el resto por inferencia) y haciendo, por tanto, imposible cualquier tipo de “diálogo”.

Lo que ha pasado en medio ha sido mitad un accidente, mitad culpa de un optimismo desaforado. El optimismo es lógico: la ley de Moore y otros avances tecnológicos directamente vinculados a ella nos ha enseñado que la capacidad y potencia de los ordenadores crece en proporción geométrica por lo que sólo debería ser una cuestión de fuerza bruta lograr decodificar los miles de matices que puede esconder una voz humana.

Sin embargo, no ha sucedido así. El lenguaje es la capacidad humana más sofisticada, como recordó el neurocientífico Francisco Rubia en una reciente conferencia. El número de frases posibles de hasta 100 palabras en inglés es de 10⁵⁷⁰ una cifra muchísimo mayor que la del número estimado de átomos en el universo (perdón por la recurrente analogía), que se calcula en  10⁷⁷. Eso significa que la máquina tiene que discernir entre toda una panoplia de posibles frases, algunas prácticamente idénticas pero con un significado absolutamente diferentes.

Eso sin tener en cuenta las diversas formas de pronunciar de cada hablante. El sistema de reconocimiento de voz que IBM desarrolló para su difunto OS/2 –que, por cierto, fue una tarea de I+D de la filial española- requería de unas cuantas horas de entrenamiento por parte del usuario, una tarea tan tediosa como sintomática del complicado entendimiento oral hombre-máquina. Al final, “los sistemas de reconocimiento, al intentar realizar la mejor apuesta, tienen propensión a interpretar los términos complejos como si fueran palabras más comunes con un sonido similar, quitando el sentido a la frase”, según explica Fortner.

Resulta significativo del estancamiento del reconocimiento de voz que todos los enlaces a los que apunta el artículo correspondiente de Wikipedia en español remitan a informaciones de 1992, cuando hablar con los ordenadores aún se consideraba una opción (impepinable) de futuro.

Visto en Robert Fortner, vía Metafiltro.

Vista parcial del ENIAC y algunas de sus programadoras

Es cierto que el ENIAC fue el primer ordenador electrónico de propósito general capaz de ser reprogramado para llevar a cabo tareas distintas y que además era Turing completo, lo que quiere decir que -al menos teóricamente- puede hacer cualquier cálculo que cualquier otra computadora es capaz de hacer, independientemente de cuanto tiempo pueda llevarle.

Sin embargo el ENIAC carecía de algunas de las características comunes a todos los ordenadores actuales, especialmente debido al hecho de que el programa que le indicaba lo que debía hacer en cada momento no estaba almacenado en su memoria sino que se «escribía» cambiando l disposición de múltiples cables e interruptores en sus unidades de programación, y tampoco funcionaba utilizando la lógica binaria sino que su funcionamiento estaba basado en el sistema decimal.

En este sentido, y aunque ya hace años que el Reino Unido perdió su liderazgo inicial en el campo de la informática, fue el EDSAC, un ordenador británico el primero en entrar en funcionamiento con todas las características de los ordenadores.

De hecho, sería otro ordenador basado en el EDSAC y fabricado también en el Reino Unido, el LEO I, que entró en funcionamiento en 1951, el primer ordenador de negocios de la historia.

Una instalación típica de un LEO I

Pero por supuesto ninguno de estos ordenadores apareció de la nada, y aún sin necesidad de irnos a las máquinas de diferencias o analítica de Charles Babbage, hay una serie de máquinas que se les adelantaron y que en algunos sirvieron de inspiración a sus diseñadores aunque algunas de ellas nunca llegaron a funcionar del todo bien, otras se convirtieron en callejones sin salida desde el punto de vista tecnológico, y otras fueran secreto de estado durante años.

La primera que cabe mencionar, aunque ni en los Estados Unidos ni en Inglaterra se supo nada de ella hasta mucho después, fue el Z3 del alemán Konrad Zuse. Completado el 1941 en Berlín, durante la segunda guerra mundial, se le considera el primer ordenador binario programable y completamente automático de la historia, aunque estaba construido con 2.000 relés, unos componentes electromécánicos que lo colocaban en un camino tecnológicamente a extinguir, algo que su propio creador sabía, y aunque solicitó los fondos y los materiales para construir una versión electrónica, el régimen nazi se los negó al no considerarlo estratégicamente relevante.

Reproducción del Zuse Z3 del Deutsches Museum

Aún así fue utilizado, entre otras cosas, para realizar análisis estadísticos en el diseño de alas de aviones hasta su destrucción durante un bombardeo en 1943, aunque en la actualidad se puede ver en el Deutsches Museum de Munich una réplica construida en los años 60 por el propio Zuse, quien después de la guerra siguió fabricando ordenadores.

En cualquier caso, el Z3, debido a las circunstancias en las que fue construido, en principio solo sirvió como influencia en los posteriores desarrollos de Zuse, aunque años más tarde sería reconocida su importancia a nivel conceptual, llegándose incluso a demostrar en 1998 que era Turing completo.

Otra máquina a la que la segunda guerra mundial condenó a la oscuridad fueron los Colossus que se utilizaron en Bletchley Park, el centro de operaciones británico para la interceptación y decodificación de mensajes cifrados enemigos durante la guerra.

El panel inclinado de la izquierda se usaba para programar las posiciones de partida del análisis

Su objetivo en concreto era descifrar los mensajes creados utilizando las máquinas Lorenz SZ 40 y SZ 42 que utilizaban los alemanes para comunicarse vía teletipo, para lo que comparaban los mensajes codificados interceptados cada día con una simulación que hacían a nivel interno de las distintas combinaciones posibles de las doce ruedas dentadas que incluía cada máquina Lorenz.

Cada uno de los Colossus utilizaba 2.400 válvulas termoiónicas, y dado que se sabía que normalmente estas se estropeaban con más frecuencia al encenderse o apagarse cada uno de los diez Colossus que había en Bletchley Park se dejaba siempre encendido, apagándolos solo cuando se producía algún fallo.

Los Colossus fueron los primeros ordenadores electrónicos programables de la historia, aunque dado que su lógica interna estaba diseñada específicamente para intentar averiguar la posición de las ruedas de las máquinas Lorenz que producía los mensajes que se introducían en él esto limitaba sus posibilidades de programación, lo que hacía que no fueran Turing completos.

Pero por orden directa de Winston Churchill todos los Colossus menos dos fueron destruidos al final de la segundo guerra mundial, así como sus planos, y su existencia fue clasificada como un secreto de estado, por lo que durante muchos años su papel en la historia de la informática fue desconocido.

Esto, de todos modos, no evitó muchos de los pioneros británicos de la informática tuvieran claro que era posible diseñar ordenadores electrónicos de alta velocidad aunque no pudieran utilizar directamente la experiencia ni los diseños adquiridos en Bletchley Park.

De hecho no sería hasta la década de los 70 cuando se levantó el secreto sobre la existencia de estas máquinas, y hoy en día es posible ver una reconstrucción de uno de ellos en el Museo Nacional de Informática, situado, apropiadamente en Bletchley Park. Esta reconstrucción fue posible gracias a que a pesar de las órdenes de Churchill muchos ingenieros no destruyeron sus cuadernos de notas, además de que en los Estados Unidos quedó bastante material sobre los Colossus sin destruir. Además, algunos de los diseñadores originales de las máquinas seguían con vida cuando se planteó la posibilidad de hacer esta reconstrucción, con lo que pudieron colaborar activamente en el proyecto.

Una última máquina que conviene no dejar de lado en esta prehistoria de la informática es la llamada Atanasoff-Berry Computer, o ABC, que en la actualidad es considerado por algunos como el primer dispositivo computacional electrónico y digital, pero que quizás no habría tenido un hueco en esta historia de no ser por un lío de patentes.

Reproducción del Atanasoff-Berry Computer

El ABC fue diseñado única y exclusivamente para resolver ecuaciones lineales, con lo que ni con mucho era Turing completo ni programable, y además no era automático, pues el operador tenía que irle indicando cual era el siguiente paso a realizar. Y aunque en 1942 se hicieron algunas pruebas con él aún faltaba mucho como para poder decir que funcionaba de un modo fiable cuando el proyecto fue abandonado por John Atanasoff al dejar la Universidad de Iowa para ponerse a trabajar en asuntos relacionados de nuevo con la segunda guerra mundial.

El asunto es que cuando en 1967 Honeywell interpuso una demanda para invalidar la patente del ordenador que había sido concedida por el ENIAC a Sperry Rand, donde trabajaban J. Presper Eckert y John Mauchly, los padrs del ENIAC, uno de sus argumentos fue que en junio de 1941 Mauchly había tenido la oportunidad de echarle un vistazo al ABC y que habría sacado de él muchas de sus ideas, algo que Mauchly siempre negó.

En cualquier caso, el 19 de octubre de 1973 el juez de distrito Earl R. Larson declaró invalidada la patente del ENIAC aceptando el argumento de que en este se habían aplicado muchas ideas del ABC, algo que el propio Atanasoff reconoció en una entrevista tiempo después que ni se había planteado hasta que un abogado de IBM le había planteado la idea en 1954 precisamente con la idea de acabar con la patente de Eckert y Mauchly.

Como los otros dos ordenadores protagonistas de esta anotación, el ABC no sobrevivió al paso del tiempo y cuando la Universidad de Iowa reconvirtió en aulas el sótano en el que había sido construido se deshizo de todos sus componentes excepto de uno de los tambores de memoria, aunque también hoy en día puede verse una reconstrucción en el Centro Durham de Computación y Comunicación de la Universidad Estatal de Iowa.

Y estos tres son solo un ejemplo de la multitud de máquinas prácticamente desconocidas que uno puede encontrarse al meterse en el mundo de la historia de la informática, que todo sea dicho, probablemente tiene mucho que agradecerle al juez Larson por haber echado aquella patente atrás.

Ordenadores insuperables. Potencia de cálculo más allá de lo imaginable. Máquinas capaces de resolver problemas inabarcables para los ordenadores actuales. Algoritmos exponencialmente más rápidos… Es normal que con esas descripciones los informáticos estén salivando como los perros de Paulov a la espera de que los físicos construyan la primera de tan poderosas máquinas. Pero el problema es no existe ningún ordenador cuántico todavía: tan solo un montón de teorías, experimentos y pruebas que a veces funcionan y a veces no, un montón de especulaciones sobre el tema e incluso algunos intentos controvertidos que más bien parecen estafas empresariales.

La computación cuántica abarca tantas ramas del conocimiento que es complicado dar una descripción completa: computación, teoría de la información, física de partículas, mecánica cuántica, matemáticas… El hecho de que además ande de por medio la siempre extraña y nada intuitiva mecánica cuántica tampoco ayuda: es tan compleja de entender que sus propios promotores no creían que más que un puñado de científicos fueran capaces de comprenderla realmente. Aunque tiene un enorme número de implicaciones prácticas –y vivimos rodeados de objetos tecnológicos que se basan en ella– su aplicación para crear ordenadores cuánticos es algo que todavía no se ha desentrañado completamente.

Del bit al qubit

En la computación cuántica la información se almacena en forma de qubits, la unidad mínima de «almacenamiento cuántico». A diferencia de los bits tradicionales, que sólo pueden almacenar un 0 o un 1, un qubit es mucho más rico y complejo: por simplificarlo se podría decir que almacena un 0 y un 1 a la vez, en un estado llamado «superposición cuántica». A medida que se aumenta el número de qubits que se manejan aumenta increíble la capacidad del ordenador, dado que puede representar y operar con mucha más información en pocos qubits. Los qubits además pueden convertirse con ciertas operaciones en bits tradicionales, de modo que sirven para guardar valores y transmitir información «clásica».

Pero para complicar las cosas los qubits heredaron las más extrañas, mágicas y casi fantasmagóricas propiedades de la mecánica cuántica: pueden entrelazarse unos con otros (una propiedad básica de su física) y utilizarse para teleportar información cuántica. Otra interpretación más extraña es la que hacen algunos físicos notables: dicen que en realidad un ordenador cuántico realiza todos los posibles cálculos con las variables de entrada que se le proporcionan (los qubits) en múltiples universos a la vez. Es sólo cuando observamos el resultado de todas esas combinaciones posibles cuando aparece el valor definitivo en nuestro universo. De vez en cuando incluso se publican trabajos sobre detalles tan aparentemente paradójicos –pero teóricamente posibles– como que un ordenador cuántico funcionaría mejor cuando está apagado que cuando está encendido. Procediendo de un terreno donde puede haber gatos que están vivos y muertos a la vez, tampoco es de extrañar.

Desde hace años los investigadores trabajan en crear los equivalentes a las unidades y conceptos básicos de las computadoras convencionales en sus homónimos cuánticos: puertas lógicas, algoritmos que realmente funcionen, corrección de errores… Con el paso del tiempo se han hecho avances para disponer de todo esto, pero a cambio han surgido nuevos problemas: la decoherencia (un tipo de interferencia) y otros tipos de «ruido» incómodos, especialmente cuantos más qubits participan en las operaciones. Muchos de ellos provienen del famoso efecto cuántico de que cuando un «observador» examina las partículas subatómicas está influyendo en su comportamiento por el mero hecho de realizar una medición sobre ellas. Es un mundo extraño, pero así es como parece funcionar.

Los avances hacia el ordenador cuántico programable

Con el tiempo se han encontrado algoritmos capaces de realizar pequeñas tareas, demostrando la valides de muchas de las teorías de la computación cuántica: cómo descomponer un número pequeño en sus factores primos, encontrar un valor en una reducida lista de datos… Pequeños avances pero lejos del objetivo del ordenador de uso general. También se sabe que la computación cuántica puede suponer a la vez la puntilla para los sistemas criptográficos de seguridad actuales –un ordenador cuántico no encontraría gran dificultad para romperlos– pero a la vez se descubrió que la criptografía cuántica sería definitivamente irrompible: así que es un mundo en el que ganan los buenos y pierden los rompecódigos.

En la comunidad científica no existe un consenso claro sobre si los avances que se han realizado hasta ahora, con máquinas de 2, 4 e incluso 15 qubits son suficientemente representativos como para alcanzar el objetivo de una computadora cuántica de uso universal. Más que ordenadores cuánticos generales, algunos parecen una especie de «sistemas que manejan información cuántica», pero poco más.

Grandes decepciones

La gran desgracia en este campo han sido los diversos fiascos de los últimos años. Sonado fue el del Sistema Cuántico Orión de la compañía canadiense D-Wave, que fue duramente criticado por los científicos. La futurista invención no pasó de ser una mera curiosidad, presentada con gran fanfarria pero de forma vaga y genérica; muchos de los que tuvieron acceso a ver cómo funcionaba ni siquiera creyeron que se tratara realmente de un sistema de 16 qubits reales. O que si lo era resultaría imposible «escalarlo» haciéndolo crecer más allá. Otros aseguraron que no era un «ordenador universal», en el sentido tradicional de que un ordenador debe ser capaz de ejecutar cualquier programa que se le prepare, de modo que no podía hablarse en propiedad de que fuera un «ordenador» cuántico. Algunos lo despidieron con una frase lapidaria: «Alan Turing estaría revolviéndose en su tumba.» Pasado el tiempo, la empresa adimitió que Orión no era un ordenador cuántico como tal y algunos de los dirigentes de la firma dimitieron tiempo después. No está claro si montaron el circo mediático simplemente para conseguir financiación o si es que ellos mismos se lo creían.

El estado actual de la computación cuántica

Casos como este, y la complejidad intrínseca del campo de la computación cuántica han hecho que cada vez haya más dudas sobre la viabilidad estos sistemas. Los trabajos teóricos y prácticos continúan poco a poco, con IBM a la cabeza. Hace poco anunciaron en la Universidad de Yale el primer procesador cuántico de estado sólido, aunque fue calificado como «un pequeño paso» por sus creadores, a la vista de los problemas que quedan por resolver. Es capaz de mantener la información contenida en los qubits por más tiempo que otros dispositivos, pero está lejos todavía de ser el santo grial.

Estos días un equipo del NIST presentó lo que llaman «el primer ordenador cuántico programable» capaz de trabajar con dos qubits. A diferencia de los ordenadores tradicionales, sus cálculos sólo tienen una fiabilidad del 80 por ciento, pero en ese terreno es precisamente en el que quieren trabajar para conseguir que sean tan infalibles como los actuales. Mientras tanto, el Santo Grial de los informáticos seguirá siendo una idea interesante a la que todavía le quedan unas décadas para convertirse en algo práctico… si es que la física lo permite.