CONSOLIDACIÓN DE LA COMPUTACIÓN, LA PROGRAMACIÓN Y LA INFORMÁTICA A INICIOS DEL SIGLO XX.

Las primeras Máquinas de Cálculo de Funcionamiento Análogo:

Otro gran proceso científico que también marcó el desarrollo de la Estadística y de la Teoría de la Probabilidad durante las primeras décadas del siglo XX fue el surgimiento definitivo de la Computación y la Programación, ciencias a partir de las cuales floreció la Informática como la disciplina que permite el procesamiento automático e inteligente de la información, lo cual es fundamental para un manejo más preciso de los datos estadísticos, para agilizar las complejas operaciones que se realizan en el cálculo de probabilidades, para elaborar modelos o simulaciones de los fenómenos regulares de la Naturaleza, e incluso para elaborar modelos, representaciones o simulaciones de los fenómenos de ocurrencia aleatoria, y esto último ha influido notoriamente en el campo de los juegos de azar mediante el concepto de «Pseudo Aleatoriedad».

Desde el siglo XIX la computación y la programación nacieron y comenzaron a desarrollarse primero con fundamento en máquinas de cálculo totalmente mecánicas (como las diseñadas por Charles Babbage), y luego prosiguieron su evolución con fundamento en el diseño de máquinas electromecánicas que de una u otra manera utilizaban energía eléctrica para el funcionamiento de sus mecanismos, ruedas dentadas y engranajes (como las máquinas de cálculo diseñadas durante la segunda mitad del siglo XIX por Percy Ludgate, Louis Couffignal, Lord Kelvin, Leonardo Torres Quevedo, etc.).

Estas primeras máquinas de cálculo eran totalmente «análogas», es decir, estaban diseñadas de tal forma que si tenían que realizar una suma entre el 5 y el 7, entonces el mecanismo tenía que disponer de ruedas dentadas o engranajes que exactamente giraban 5 vueltas y luego 7 vueltas más para poder representar físicamente el 12 como resultado final de la operación sumatoria, y es por ese motivo que los diseños de estas primeras máquinas eran complejos y requerían miles de piezas metálicas necesarias para representar individualmente cada número y para ejecutar físicamente cada operación matemática. Adicionalmente, en estas máquinas el almacenamiento y procesamiento de las instrucciones y los datos se realizaba mediante kilómetros de cinta perforada, que si bien era un adelanto muy significativo en ese tiempo, en todo caso demandaban un manejo engorroso.

El Analizador Diferencial de Vannevar Bush:

Los verdaderos avances en el campo de la computación comenzaron a darse en el siglo XX cuando en Estados Unidos el ingeniero e inventor Vannevar Bush (1890−1974), profesor de electrónica en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), en compañía de su equipo de colaboradores y discípulos, entre 1927 y 1932 diseñaron y construyeron un aparato de funcionamiento analógico denominado el Analizador Diferencial, aparato que servía para calcular ecuaciones diferenciales usadas en el campo de la acústica, la física atómica, la geometría, la meteorología, etc.

El diseño de esta máquina recogía varios de los conceptos y componentes sugeridos en el diseño de funcionamiento de la primera máquina analógica de cálculo diseñada en la segunda mitad del siglo XIX por Lord Kelvin. La diferencia radicaba en que, gracias a los avances de la tecnología industrial de comienzos del siglo XX, la nueva máquina de Bush disponía de piezas más perfectas que encajaban con precisión milimétrica y que funcionaban impulsadas mediante energía eléctrica. En todo caso, seguía siendo una máquina de funcionamiento análogo, a la que le hacía falta incorporar el esquema digital para agilizar el almacenamiento y el procesamiento de la información mediante la circulación de simples datos numéricos representados por cargas dentro de un circuito eléctrico.

En la imagen se observa a Vannevar Bush al lado del primer prototipo de su Analizador Diferencial construido a principios de los años 30's, máquina electromecánica de funcionamiento analógico diseñada exclusivamente para resolver ecuaciones diferenciales.

Esta es la primera gran máquina de cálculo del siglo XX que funcionó eficientemente y que de nuevo despertó el creciente interés por el estudio y diseño de nuevas máquinas destinadas no sólo a la realización de operaciones matemáticas sino también a la realización de operaciones lógicas empleadas en diferentes propósitos

Este es el Analizador Diferencial que hacia 1938 se construyó en Cambridge con fundamento en el diseño del prototipo que años atrás fue construido por Vannevar Bush para el MIT. Los modelos de máquinas de cálculo de funcionamiento analógico, que además empleaban cintas perforadas para el procesamiento y almacenamiento de la información, siguieron operando hasta los años 50's en diferentes universidades, laboratorios y centros de investigación de Estados Unidos y otros países de Europa.

Alan Turing y la Máquina de Turing: Desarrollo de la noción de Operaciones Computables

Alan Mathison Turing (1912−1954) nació en la India (Orissa), hijo de un funcionario del gobierno inglés que trabajaba en el servicio civil de esa colonia británica. Cuando sus padres regresaron a Londres, Alan Turing demostró evidencias de genialidad en las instituciones educativas en las que estudió, sobresaliendo en el análisis y solución de complejos problemas del cálculo, y así en 1935 se graduó del King's College de Cambridge con honores en matemáticas, siendo invitado a ser conferencista de esa institución en disertaciones sobre los fundamentos del Teorema del Límite Central.

Desde 1931 Turing comenzó a reflexionar y a escribir sobre el problema de cómo entender desde el punto de vista meramente matemático el concepto de operaciones computables, las cuales implican que un determinado aparato de cómputo tiene la capacidad de leer unas instrucciones y adoptar en respuesta un estado específico, procedimiento a través del cual el aparato de forma autónoma debe ser capaz de ejecutar instrucciones o resolver problemas. Estos análisis llevaron a Turing a proponer entre 1935 y 1936 el concepto de Máquina de Turing, la cual es un esquema para estudiar en abstracto la forma como se deben diseñar los algoritmos que debe emplear un aparato para procesar operaciones computables, aporte que posteriormente contribuyó bastante al desarrollo de los lenguajes-máquina, los lenguajes especializados de programación, la teoría del simbolismo del lenguaje y la informática.

Entre 1936 y 1938 Turing viajó a Estados Unidos y cursó sus estudios de Ph.D. en la Universidad de Princeton (New Jersey), donde profundizó en el análisis de las operaciones que no son computables y que no tienen una solución dentro del esquema matemático de la denominada Máquina de Turing. Durante ese tiempo Turing también se interesó por el estudio del criptoanálisis y por definir los fundamentos del formalismo lógico y matemático en los lenguajes especializados.

Precisamente, gracias a esa formación investigativa, durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945) Turing fue llamado para trabajar como criptoanalista dentro del proyecto secreto denominado ULTRA, al servicio de los gobiernos aliados de Estados Unidos y el Reino Unido, con la misión de perfeccionar las técnicas para descifrar los mensajes de las fuerzas militares alemanas que eran encriptados por máquinas como ENIGMA o el cifrador Lorenz SZ40/42. Así, en el cuartel principal de operaciones de ULTRA, ubicado en Bletchley Park (Buckinghamshire, Inglaterra), Turing lideró el perfeccionamiento de una máquina electromecánica de cómputo denominada BOMBA que fue diseñada exclusivamente para descifrar los mensajes encriptados mediante ENIGMA, y también propuso una técnica de criptoanálisis denominada «Turingismus» (Turingery) que se basa en aplicar ataques de fuerza bruta descartando toda posible llave de cifrado que pueda conducir a una contradicción lógica, técnica que fue empleada exitosamente para descifrar los mensajes alemanes encriptados por el cifrador Lorenz SZ40/42.

Luego de finalizada la guerra, Turing siguió siendo asesor secreto del gobierno británico en temas de criptoanálisis de mensajes, y también trabajó para el National Physical Laboratory del Reino Unido y fue docente e investigador del departamento de matemáticas y del laboratorio de computación de la Universidad de Manchester, instituciones en las que Turing diseñó todo el esquema de funcionamiento lógico para el que iba a ser el primer computador que tendría un programa almacenado (el cual en verdad sólo fue construido hasta 1950 y conocido como el Pilot ACE), además de escribir numerosos ensayos sobre la aplicación de los algoritmos en operaciones computables, sobre la lógica aplicada a los lenguaje−máquina y sobre la posibilidad de crear inteligencia artificial a partir de los aparatos de cómputo.

En enero de 1952 Turing cayó en desgracia, pues en ese tiempo sostenía un romance con un joven que se aprovechó de ese amorío para introducir en la casa de aquél a un cómplice que cometió un robo, y cuando Turing denunció el delito tuvo que admitir que había sostenido relaciones homosexuales con el joven, ante lo cual las autoridades acusaron y condenaron a Turing y a su amante por actos de indecencia debido a que las relaciones homosexuales estaban prohibidas en el Reino Unido en virtud de una vieja ley victoriana de 1885 (la misma que fue aplicada en el caso del escritor Oscar Wilde). En vez de pagar la condena en la cárcel, Turing aceptó someterse a la castración química mediante la aplicación periódica de inyecciones de hormonas que reducían su líbido. La prensa usufructuó el escándalo por varios meses, la reputación de Turing quedó por el suelo y la comunidad académica comenzó a cerrarle las puertas. El gobierno británico le prohibió a Turing seguir participando en los proyectos secretos de criptoanálisis. Las autoridades de Estados Unidos también le prohibieron a Turing la entrada a ese país. Además, Turing comenzó a ser acosado y perseguido por agentes secretos que sospechaban que él había sido contactado por espías de la KGB que querían sonsacarle información sobre los proyectos de criptoanálisis del gobierno británico. Quizá todas estas circunstancias ocasionaron que Turing se suicidara en junio de 1954, al consumir media manzana envenenada con cianuro.

La anterior imagen es el esquema general de funcionamiento de una Máquina de Turing, concepto desarrollado en 1936 por Alan Turing en un ensayo titulado On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem (Sobre los números computables, con una aplicación en el Problema de la Decisión).

La Máquina de Turing no es un aparato de cómputo de existencia real, sólo es un esquema simplificado para comprender en abstracto el funcionamiento lógico de un algoritmo aplicado a operaciones computables. Por eso los componentes de la Máquina de Turing son: a−) Una cinta sinfín en ambas direcciones, dividida en celdas representadas por cuadrados, las cuales contienen información representada por símbolos; b−) Un alfabeto conformado por un número finito de símbolos, los cuales se representan como S₀, S₁, S₂, ..., S_n, cada uno de los cuales tiene un sólo significado no sometido a interpretación; c−) Una cabeza lectora de la máquina, ante la cual va pasando cada celda de la cinta luego de que el respectivo símbolo ha sido leído; y, d−) Un número finito de estados internos que asume la máquina cada vez que escudriña un símbolo de la cinta, estados que se representan como q₀, q₁, q₂, ..., q_n.

La Máquina de Turing sólo realiza operaciones computables, entendiendo por tales las que pueden ser solucionadas mediante la lógica (cálculo de predicados) o mediante una función recursiva (basada en funciones más simples como sumar, multiplicar, restar, etc.). Por tanto, no son computables las operaciones que para ser solucionadas requieren el uso de la imaginación, la creación inventiva, la interpretación subjetiva, la toma de resultados provenientes de la fantasía, o las que conducen a un error matemático o una contradicción lógica. Es por eso que se requiere que cada símbolo del alfabeto registrado en la cinta tenga un sólo significado, sin ambigüedades, y del mismo modo cada estado interno de la máquina debe corresponder a una única orden a ejecutar ante la presencia de un determinado símbolo: cambiar ese símbolo por otro, avanzar la cinta un cuadro hacia la derecha, avanzar la cinta un cuadro hacia la izquierda. Es evidente que los estados internos de la máquina conforman el programa de instrucciones que puede ejecutar, mientras que los símbolos en la cinta son la información que debe ser procesada para llegar a algún resultado, y ambos deben referirse a operaciones computables a la luz de la lógica y las matemáticas.

Turing advirtió que las operaciones computables pueden ser solucionadas mediante diversas formas de computación: por ejemplo, una máquina de Turing se podría basar sólo en aplicar el algebra booleana, otra máquina sólo podría basarse en el cálculo de predicados, otra máquina funcionaría a base de operaciones entre conjuntos, etc. Por tanto, un problema que puede resultar no computable para la máquina que funciona a base de algebra booleana, quizá sí sea computable para la que aplica el cálculo de predicados, o viceversa. En consecuencia, Turing concluyó que como las máquinas en aras de la precisión deben ser diseñadas para computar de un modo específico, siendo insuficientes para abarcar la labor de todas las otras máquinas, entonces hipotéticamente se podría pensar en la existencia de una Máquina Universal de Turing que tendría la capacidad de emular todos los estados internos de cualquier otra máquina y leer correctamente los mismos símbolos que procesa.

En síntesis, la labor de Alan Turing abrió la puerta para comenzar a pensar desde la óptica de la lógica y las matemáticas en el funcionamiento de los algoritmos de computación y la forma como deben ser construidos a través de las instrucciones del lenguaje-máquina (programas), ya sea que operen en máquinas de propósito especial o de propósito general.

Claude Shannon y el Avance hacia la Informática basada en Máquinas de Funcionamiento Digital:

En Estados Unidos un genial discípulo de Vannevar Bush, llamado Claude Shannon (1916−2001), profundizó en el estudio de la forma como debería ser procesada eficientemente la información por los nuevos aparatos de cálculo o de propósito general que él vislumbraba se seguirían perfeccionando y construyendo en los siguientes años.

Así, en 1937, en su tesis de maestría titulada A symbolic analysis of relay and switching circuits, Shannon sentó los principios de la Informática, al señalar que los nuevos circuitos para funcionar de manera más eficiente en el procesamiento de cualquier tipo de instrucciones o información, deberían ser construidos de tal forma que fueran funcionales para procesar instrucciones o información compleja que previamente es reducida a unidades numéricas más simples con fundamento en la aplicación de la aritmética binaria, la lógica, el simbolismo y el álgebra booleana.

Estos principios teóricos luego Shannon los aplicó en el diseño de los primeros circuitos totalmente electrónicos para el procesamiento matemático de información digital que se construyeron bajo su asesoría y dirección en los poderosos laboratorios de ciertas instituciones privadas como los Bell Labs o los laboratorios del MIT, y por eso Shannon ha sido bautizado como el «Padre de la Teoría de la Información».

Claude Shannon se dio cuenta de que las máquinas análogas perdían demasiado tiempo en su funcionamiento cuando en cada ocasión debían ejecutar y representar físicamente toda operación matemática solicitada por el operario, lo cual además condicionaba los diseños de los aparatos porque entonces para representar físicamente los números y las operaciones matemáticas requerían el uso de miles de ejes, tambores, ruedas dentadas giratorias correspondientes a cada dígito, ruedas escalonadas, etc. El uso de la numeración decimal también complicaba las cosas, porque entonces los diseños de las máquinas debían contener tantas piezas fueran necesarias para representar a cada uno de los 10 números de ese sistema de numeración: desde el 0 hasta el 9.

Por eso Shannon en su tesis de maestría concluyó que un mayor desarrollo se produciría en el funcionamiento y en el diseño de estos aparatos si se lograba que no tuvieran que ejecutar y representar físicamente cada operación solicitada, para lo cual los componentes de las máquinas deberían poder operar sólo con información que previamente sería simplificada y reducida a código binario, el cual sólo requiere operar con el 0 y el 1. Adicionalmente, Shannon concluyó que la información reducida a código binario sería mucho más fácil de representar mediante los impulsos eléctricos que corren a través de simples relés, es decir, mediante interruptores o conmutadores de circuitos eléctricos que al estar apagados o encendidos representan al 0 y al 1. Ciertamente un relé o interruptor es mucho más pequeño que una rueda dentada y tiene un funcionamiento más simple, y además la corriente eléctrica para la apertura o cierre del circuito del relé es más veloz que los giros de un engranaje o de unos ejes, todo lo cual con el tiempo debería redundar en la creación de nuevos aparatos de cálculo o de procesamiento de la información basados en circuitos eléctricos más rápidos, más pequeños y más livianos.

El denominado «lenguaje máquina» que había sido vislumbrado por Alan Turing, comenzó a ser escrito y llevado a la práctica a partir de las tesis expuestas en la obra de Claude Shannon. Los primeros circuitos digitales, es decir, aquellos que sólo procesan información conformada por dígitos, eran juegos de interruptores eléctricos que comenzaron a ser diseñados y fabricados para trabajar en código binario, es decir, lo que la máquina siempre entiende a través de estos circuitos es una serie de datos e instrucciones conformadas por combinaciones entre el 0 y el 1, teniendo en cuenta que el 0 es la ausencia de corriente y el 1 es el paso de corriente, y cada uno de esos estados físicos del circuito es equivalente a un Bit de información. A su vez, la combinación y la agrupación matemática que se puede dar entre los Bits del  0 y del 1 sirve para representar un determinado carácter del lenguaje que se puede leer y que tiene algún significado para los humanos según el tipo de codificación empleado. Por ejemplo, en código binario (usando base 2) el número 6 se representa por la combinación 110, y el número 7 se representa por la combinación 111; a su vez esos dos números binarios o bits dentro del denominado Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) pueden ser usados ya sea para representar la letra C (110;111 = 67 = C), o para representar la letra L (111;110 = 76 = L).

Como se observa en la imagen superior, si se usa un esquema de codificación que permite agrupar las combinaciones matemáticas que se pueden dar entre 8 bits del 0 y el 1 para que cada agrupación tenga un solo valor y represente un solo carácter del lenguaje, entonces se obtiene lo que se conoce como un Byte de información, sistema que a través de cada Byte permite representar hasta 256 caracteres distintos, incluyendo las diez cifras decimales, las letras del alfabeto en minúsculas y en mayúsculas, los signos de puntuación, los signos más usados en operaciones matemáticas y lógicas, algunos números fraccionarios, otros caracteres especiales, etc. Cuando toda la información puede ser representada mediante código binario, entonces según el diseño del aparato (hardware) y el contenido de las instrucciones programadas (software), se puede lograr que la máquina automáticamente entienda instrucciones y realice determinadas operaciones, ya sea para funciones específicas o para funciones de propósito general según las necesidades del programador.

Precisamente, al respecto el ingeniero George Stibitz, un colega de Shannon en el MIT, se adentró en la construcción de nuevos circuitos para máquinas de cómputo aplicando los principios de la informática señalados por éste, y luego en 1937 fue contratado para trabajar en los laboratorios de la poderosa compañía norteamericana de telefonía y telegrafía AT&T, en la cual se encargó de diseñar y construir un aparato conocido como la Calculadora de Números Complejos. Esta máquina diseñada por Stibitz en 1937 y que sólo fue concluida hacia 1940, trabajaba con un sistema de código binario para el procesamiento de la información como el sugerido por Shannon, y su funcionamiento electromecánico se basaba en una serie de relés, conmutadores, ruedas dentadas, solenoides y cables que servían para transmitir, procesar y almacenar los datos o las instrucciones en código binario que incluso podían ser alimentadas a larga distancia mediante un teletipo o mediante cinta de papel telegráfica, sistema que en conjunto le permitía realizar operaciones de cálculo muy complejas y admitía el análisis de problemas lógicos que implicaban operaciones condicionales o de bifurcación.

George Stibitz, al construir esta Calculadora de Números Complejos, fue uno de los primeros en poner en práctica exitosamente los principios de la informática señalados por su amigo Shannon, pues su máquina estaba basada en el procesamiento de información reducida a código binario, aunque seguía siendo una máquina de funcionamiento electromecánico (no totalmente eléctrica) y su uso se restringía sólo a operaciones matemáticas referentes a los denominados números complejos (no era de propósito general).

Los adelantos en el Z1, el Z2 y el Z3 de Konrad Zuse:

Paralelamente, en Alemania el ingeniero alemán Konrad Zuse (1910−1995), trabajando por su propia cuenta, también en 1938 desarrolló una máquina de funcionamiento electromecánico que procesaba la información reducida a código binario, la cual bautizó como la Z1, caracterizada porque tenía un complejo sistema de conmutadores que conformaban su memoria, tenía una consola de teclas para programar las operaciones, y los resultados del procesamiento de la información aparecían en código binario mediante hileras de luces que debían ser leídas por el operario.

Luego Konrad Zuse, en medio de la Segunda Guerra Mundial, perfeccionó varias veces su máquina para que fuera usada por el gobierno del III Reich con propósitos militares, produciendo nuevos modelos que conformaron la denominada «Serie Z».

Dentro de la Serie Z sobresale el modelo Z3 concluido en 1941, que tenía una memoria hasta de 64 palabras de 22 bits, incorporaba el sistema del punto flotante para el procesamiento matemático de los datos, podía ser programado universalmente para la realización de cualquier tipo de operación matemática o lógica, y fue usado exitosamente para calcular los diseños de las aviones, los submarinos, los buques de guerra y los proyectiles del ejército alemán.

Los prototipos de Zuse correspondientes a los modelos Z1, Z2 y Z3 funcionaron eficientemente para servir a los propósitos del ejército alemán, pero luego lamentablemente esas máquinas de cómputo fueron destruidas cuando las tropas de los Aliados al final de la Segunda Guerra Mundial bombardearon las instalaciones militares alemanas donde esos equipos estaban instalados.

En la imagen se observa al ingeniero Konrad Zuse al lado de una reconstrucción de su primer modelo Z1 explicando su ingenioso diseño de funcionamiento, réplica la cual reposa en el Museo de Técnica y Transporte de Berlín.

Esta es la reconstrucción del modelo Z3 de Konrad Zuse, que reposa en el Museo de Munich. Esta máquina construida en 1941 aún basaba su funcionamiento en un esquema electromecánico, pero ya incorporaba todos los componentes de los modernos computadores, pues tenía una memoria, un panel para la entrada de datos o instrucciones reducidas a código binario, una unidad de procesamiento matemático que incluía el sistema de punto flotante, y un sistema de salida de la información procesada. Incluso el Z3 era programable para realizar diversidad de operaciones según las necesidades del usuario, empleando para ello un lenguaje de instrucciones conocido como Plankalkül, por lo que Zuse proclamaba que él había sido el primer programador de computadoras del siglo XX al crear ese lenguaje especializado de programación de su máquina. Aunque en Estados Unidos por la misma época la Universidad de Harvard y los ingenieros de la IBM desarrollaron el Mark I como la mayor máquina electromecánica de propósito general construida hasta ese tiempo, no hay duda de que el diseño del Z3 la superaba por ser un aparato más ligero, más rápido y más sencillo de operar.

El Atanasoff‑Berry Computer o primer Calculador Digital Electrónico:

En 1939 en Estados Unidos los físicos John Vincent Atanasoff y Cliff Berry consiguieron de la Universidad de Iowa y de otros patrocinadores un apoyo económico por $2.000 dólares para construir la primera máquina calculadora digital y binaria que funcionaba únicamente con sistemas electrónicos sin usar componentes mecánicos en su estructura central, es decir, no era una máquina electromecánica que dependiera de engranajes, ejes o ruedas dentadas para procesar la información y obtener los resultados finales.

Esta máquina, que entró en pleno funcionamiento en 1942 en el laboratorio de la Universidad de Iowa, fue bautizada como el Atanasoff‑Berry Computer (o también se le conoce como la Calculadora ABC), y servía para resolver complejas ecuaciones lineales considerando hasta 29 variables diferentes.

La estructura de esta máquina estaba conformada por 300 tubos de vacío y varios capacitores que mediante los estados de encendido o de apagado representaban binariamente la información que era almacenada y procesada, permitiendo así un funcionamiento mucho más veloz que las máquinas de cálculo electromecánicas, pues en pleno funcionamiento la ABC podía procesar hasta 30 operaciones por segundo, pero lamentablemente el Atanasoff‑Berry Computer no era una máquina programable para propósitos generales según las necesidades del operario, porque específicamente había sido diseñada sólo para realizar el cálculo de ecuaciones lineales.

Howard Aiken y la Construcción del Mark I:

En 1939 también la empresa IBM y la Universidad de Harvard colaboraron en la construcción de la más poderosa máquina electromecánica de propósito general programable que se basaba en los elementos y diseños de la Máquina Analítica de Charles Babbage que él no pudo construir en el siglo XIX, proyecto que fue liderado por Howard Aiken (1900−1973), profesor de física de Harvard, y por varios de los ingenieros de la IBM, dando como resultado la construcción del Calculador Automático de Secuencia Controlada (Automatic Sequence Controller Calculator), mejor conocido como el Mark I.

Esta máquina de cálculo, que estuvo concluida en 1944, era un conjunto alineado de paneles de 2,20 metros de altura por 16 metros de largo, con más de 700.000 elementos móviles conformados por clavijas, ranuras, relés y conmutadores, y cerca de 90 kilómetros de cables de diferentes calibres que formaban 3 millones de conexiones entre los diferentes componentes, pesando todo el conjunto cerca de 5 toneladas. Su estructura en verdad era un intrincado laberinto de caminos recorridos por impulsos eléctricos que accionaban una serie de relés intercomunicados por los kilómetros de cable. Cuando la máquina estaba en pleno funcionamiento producía un ruido intenso y repetitivo, originado por el efecto de apertura y cierre de miles de estos relés.

El MARK I tenía la capacidad de trabajar digitalmente en base decimal pero no binaria para procesar simultáneamente hasta 72 números de 23 dígitos. Sumaba y restaba en décimas de segundo y podía realizar velozmente multiplicaciones entre dos números hasta de 11 cifras. La máquina recibía las instrucciones mediante cintas perforadas que poseían 24 posiciones binarias por hilera, también tenía una memoria electrónica que se podía ajustar mediante un juego de interruptores, podía ser programada para realizar operaciones matemáticas teniendo en cuenta hasta 72 parámetros o constantes introducidas manualmente por el operario en la memoria, y expresaba los resultados finales de las operaciones mediante cinta perforada o mediante la impresión en papel realizada por dos máquinas de escribir cableadas al sistema central.

El MARK I fue construido en la planta Endicott de la IBM (en New York), y fue donado a los laboratorios de informática de la Universidad de Harvard, donde prestó sus servicios hasta comienzos de la década de los 50's.

ENIAC y el inicio de la Computación Digital Electrónica:

Finalmente, la época del diseño y construcción de máquinas de cálculo electromecánicas comenzó a llegar a su fin cuando John Atanasoff y Cliff Berry fueron invitados a participar en el congreso de la American Association for the Advancement of Science celebrado en 1940, y allí ellos entablaron relación y compartieron información científica con John Mauchly y J. Presper Eckert. Así estos últimos conocieron de las innovaciones introducidas por Atanasoff y Berry en el diseño de su máquina Calculadora ABC, ante lo cual concluyeron que en adelante el uso de los circuitos electrónicos en las máquinas de cálculo permitiría que éstas tuvieran un funcionamiento más rápido, ocuparan menos espacio y asimismo podrían procesar mayores cúmulos de información a base de simples cargas eléctricas que representarían a los números o los datos, por lo cual John Mauchly y J. Presper Eckert comenzaron a trabajar en el diseño de una potente máquina de propósito general, que sería programable en código binario y cuyo funcionamiento sería totalmente electrónico. 

A la sazón el Departamento de Defensa norteamericano se encontraba en la urgente necesidad de actualizar los equipos de cómputo de los ingenieros del ejército que eran usados para resolver problemas de cálculo de trayectorias balísticas, cálculo de diseños de naves aéreas, cálculo de rutas navales y cálculo de rutas aeronáuticas, por lo que en 1943 el ejército se enteró del proyecto de John Mauchly y J. Presper Eckert y firmó con ellos un contrato para la construcción de una máquina de cómputo totalmente electrónica denominada Electronic Numerical Integrator And Computer, mejor conocida por su sigla ENIAC, la cual tuvo un costo total de medio millón de dólares.

El ENIAC quedó terminado para funcionar en 1946, conformado por varios paneles de 3 metros de altura por 30 metros de longitud que en su interior contenían más de 18.000 tubos de vacío, 70.000 resistencias, 7.500 interruptores, cientos de capacitores, miles de conmutadores, solenoides y medio millon de conexiones entre kilómetros de cables de diferente calibre, pesando todo el conjunto cerca de 30 toneladas, ocupando un salón de varios metros cuadrados en las dependencias de la base militar de Aberdeen (Maryland), máquina que cuando estaba encendida a plena capacidad consumía la misma energía que necesitaban 1.000 lavadoras para funcionar.

Aunque el ENIAC era un pesado armatoste, en todo caso es el primer computador digital y de propósito general que funcionó con fundamento en un sistema totalmente electrónico, con la capacidad de realizar las cuatro operaciones básicas, sacar raíces cuadradas, identificar entre varios números al mayor de ellos, y realizar operaciones lógicas de condicionamiento booleano (usando los operadores «Y», «O», «SI»), para lo cual recibía las instrucciones de programación mediante tarjetas perforadas o mediante el accionamiento de diferentes interruptores o mediante la conexión y desconexión de cables localizados en las consolas centrales. Su velocidad en la resolución de los diferentes problemas era asombrosa para la tecnología de la época, ya que podía leer y procesar 100.000 caracteres por segundo, y por eso hacía ver como obsoletas a otras máquinas contemporáneas como el Z3 o el Mark I. Incluso el ENIAC desde 1946 funcionó por otros 10 años más, pues el ejército norteamericano la usó en cálculos balísticos relacionados con el perfeccionamiento de diversas armas, cálculos para el diseño final de aeronaves, submarinos, tanques y buques de guerra, cómputos para la construcción de túneles de viento, resolución de problemas relacionados con el perfeccionamiento de la bomba de hidrógeno, procesamiento de datos referentes al estado del clima y la investigación de las características de los rayos cósmicos.

La «Primera Generación» de computadoras, es decir, aquellas que funcionan a base de tubos de vacío en sus circuitos, comenzó con la subsiguiente fabricación de diferentes modelos de máquinas que imitaban el mismo diseño electrónico del ENIAC, y desde entonces estos aparatos de cómputo comenzaron a proliferar en poder de diferentes dependencias gubernamentales distintas al ejército, en los primeros aeropuertos de la ciudades, en los centros de control de tráfico marítimo, en las universidades, en los laboratorios de poderosas empresas privadas, en los bancos, etc.

Posteriormente, al ser tan útiles estas máquinas en la resolución de los distintos problemas referentes al análisis de los fenómenos aleatorios, permitiendo enlazar eficientemente la Estadística y la Teoría de la Probabilidad en su solución, se observa que a la vuelta de 20 años las computadoras también ejercerían una influencia decisiva en la nueva «pseudoaleatoriedad» que rige en los juegos de azar, especialmente en los que funcionan mediante las máquinas tragamonedas.