Programmeren is oud

Een computer kan met behulp van software een heleboel taken automatiseren om de mens werk uit handen te nemen en vooral de benodigde (werk)tijd te verkorten. Toch beseffen velen nog steeds niet hoe ze dat precies moeten doen. De zoek-en-vervangopdracht in een tekstverwerkingsprogramma is daar een simpel voorbeeld van. In heel wat software kunnen steeds weerkerende taken met behulp van zogenaamde macro’s geautomatiseerd worden. Je voert een aantal taken uit terwijl de computer de uitgevoerde opdrachten stapsgewijs registreert. Nadien kan hij zelfstandig die taak herhalen. De lijst met instructies is vastgelegd in het geheugen van de computer. In automaten zitten de instructies eveneens in de machine.

De organen van de machine

Tijdens mijn lessen steek ik mijn bewondering voor Leonardo da Vinci niet onder stoelen of banken. Elke kans die zich voordoet om het over hem te hebben neem ik te baat. Iedereen kent Leonardo, al was het maar omdat hij de beroemde Mona Lisa heeft geschilderd. 

Leonardo da Vinci was niet alleen schilder, maar ook ingenieur en beeldhouwer. Hij las gretig de vertalingen van Heron en Vitruvius, en bestudeerde de verschillende onderdelen van de machines. Hij noemde ze de ‘elementen’ of ‘organen’ van de machines. Door die onderdelen op allerlei manieren te combineren kon je in zijn ogen een oneindig aantal machines bedenken en bouwen. Wanneer je de werken van Da Vinci bekijkt, doen ze vaak denken aan de handleidingen uit dozen Lego® Technics. In zijn teksten beschreef hij welke soorten schroeven, tandwielen, vliegwielen, kogellagers, kettingen, veren, katrollen enzovoort er bestaan en hoe je ze maakt. Hij voorzag zijn teksten van uitgebreide technische tekeningen in perspectief. Zelf ontwierp hij een hele reeks machines: oorlogstuig zoals mortieren en tanks, baggerschepen, vliegtuigen, een helikopter, een duikpak, een hydraulische zaag ... Hij observeerde ook nauwlettend de vlucht van vogels en de werking van hun vleugels en veren. Leonardo ontwierp op basis daarvan tal van (zweef)vliegtuigen, die hij zelfs voorzag van schokdempers om bij de landing het ‘vliegtuig’ niet te beschadigen. Velen denken dat hij prototypes van die geniale vondsten zelf heeft uitgetest. Toch is het grootste deel van zijn uitvindingen nooit in praktijk gebracht. Een van de meest verbazingwekkende afbeeldingen uit de beschrijvingen van Leonardo da Vinci is die van een fiets. De fiets zoals we hem nu kennen, werd pas uitgevonden aan het einde van de 19e eeuw. 

Codex Atlanticus

In de Codex Atlanticus, een bundel tekeningen en teksten van Leonardo die vervaardigd zijn tussen 1479 en 1519, ‘staat’ echter een tekening van een fiets met spaken, tandwiel, ketting, stuur enzovoort. Dit zou betekenen dat de fiets niet in Frankrijk of Duitsland werd uitgevonden, maar driehonderd jaar eerder in Italië, door de uitvinder aller uitvinders: Leonardo da Vinci. Recent onderzoek zou echter aantonen dat de fiets helemaal niet door Leonardo of een van zijn leerlingen werd getekend, maar pas veel later bij de restauratie van de ‘teksten’ is toegevoegd. Oorspronkelijk stonden er wel een aantal onderdelen van een voertuig dat sterk op een fiets lijkt, maar geen frame. Het is niet duidelijk wie de vervalsing heeft gemaakt. Sommige Leonardo- specialisten blijven echter vast geloven in de echtheid van het ontwerp.

In 1550 schreef Giorgio Vasari (1511–1574) in zijn boek over het leven van de belangrijkste Italiaanse kunstenaars:

‘Toen Leonardo da Vinci in Milaan was, kwam de koning van Frankrijk op bezoek. Hij vroeg hem iets speciaals te doen. Da Vinci ging aan de slag en presenteerde hem een leeuw die een paar stapjes zette en zijn borstkas opende, waar tal van lelies uit tevoorschijn kwamen.’

De Amerikaanse robotexpert Mark Rosheim bestudeerde de Codex Atlanticus van Da Vinci in de hoop sporen te vinden van die robotleeuw. Hij is ervan overtuigd dat Da Vinci de leeuw op een mechanisch programmeerbaar wagentje had geïnstalleerd. Een veermechanisme deed wielen draaien, die op hun beurt kleinere wielen in beweging zetten. Die stuurden houten armen aan, waaraan een soort schaarmechanisme was bevestigd. Door de armen volgens een vastgelegd plan te laten bewegen kon het karretje rijden en ook draaien.

Het boek der kennis over ingenieuze mechanische apparaten

Leonardo was niet de enige die vruchtbaar gebruikmaakte van de kennis van automaten die via vertalingen van klassieke en hellenistische werken doorsijpelde. Abū al-’Iz Ibn Ismā’īl ibn al-Razāz al-Jazarī of kortweg Al-Jazari voor de vrienden (1136–1206) werd genoemd naar zijn geboorteplaats Al-Jazira (tussen Tigris en Eufraat). Hij werkte als astronoom, wetenschapper, wiskundige en ingenieur aan het paleis van Diyarbakır, die heerste over Oost-Anatolië. Over het leven van Al-Jazari is niet veel bekend, maar gelukkig bleef zijn Kitáb fí ma’rifat al-hiyal al-handasiyya (Het boek der kennis van ingenieuze mechanische apparaten) bewaard. Het bestaat uit een zestal hoofdstukken die handelen over mechanica en techniek: water- en tijdkaarsen, apparaten die trucs verrichten, hydraulische automaten en meetinstrumenten, fonteinen, muziekautomaten, hijsmachines enzovoort. Al-Jazari was duidelijk op de hoogte van de vondsten en mechanische onderdelen van de hellenistische technici. Hij vermeldde de krukas, het echappement, de waterhijsmachines, de dubbele pomp ... Het is niet altijd duidelijk in welke mate hij zelf aanpassingen heeft aangebracht. In zijn werk vinden we ook beschrijvingen van gesegmenteerde versnellingen, tijdkaarsen en klokken die met gewichten en waterkracht werden aangedreven. Zijn bekende olifantenklok lijkt de voorloper van onze koekoeksklok.

^{Afbeelding: 18e eeuwse automaat}

Automatisering in de industrie

De eerste die een soortgelijk programmeerbaar systeem inzette voor industrieel gebruik was de Fransman Joseph Marie Jacquard (1752–1834). Hij ontwierp in 1801 een weefgetouw dat werd aangestuurd door ponskaarten. Hij baseerde zich voor zijn werk op de eerdere uitvindingen van onder anderen Basile Bouchon, Jacques Vaucanson en Jean Falcon. 

Basile Bouchon, zoon van een orgelbouwer, bedacht al in 1725 een manier om een weefgetouw aan te sturen met een geperforeerde rol papier. Bouchons vader maakte cilinders met pinnen voor orgels. Om de pinnen op de juiste plaatsen aan te brengen in de cilinder, tekende hij eerst een patroon op een kartonnen plaat. Die plaat draaide hij vervolgens om de cilinder waardoor hij precies wist waar hij de pinnen in de cilinder moest slaan. Basile meende dat het handiger zou zijn de kartonnen platen zelf te gebruiken. Het was Jacquard die het systeem als eerste succesvol wist te implementeren. 

Het ponskaartsysteem zien we in de 19e eeuw ook opduiken in muziekdozen en pianola’s. Ponskaarten werkten op een vergelijkbare manier als pin- of kamsystemen. In het geval van muziekdozen kon door de gaatjes lucht van een blaasbalg ontsnappen of er konden pinnetjes door schieten die instructies gaven aan de rest van het mechanisme. Bij Jacquard sprongen pinnen op door de openingen in de ponskaarten en lieten het weefgetouw een bepaald patroon weven. Het grootste voordeel van een ponssysteem was dat je veel meer instructies achter elkaar kon laten uitvoeren door de machine. Bij een cilindersysteem met pinnen of kammen was je beperkt door de omtrek van de cilinder. Ponsplaten kon je oprollen of opvouwen en door het mechanisme laten schuiven bij het uitvoeren van het programma. De wevers van Lyon vreesden voor hun werk en verbrandden het weefgetouw in 1808, zo vertelt het verhaal. Blind protest tegen een niet te stuiten innovatie. Maar dit verhaal klopt niet. Van die brand is helemaal geen sprake geweest. Het verhaal duikt voor het eerst op aanvang 19e eeuw. 

Al snel zag men ook op andere vlakken van de samenleving het nut van een ponskaartsysteem. Je kon op een ponskaart allerlei soorten informatie in gecodeerde vorm opslaan en het geautomatiseerd laten uitlezen. Charles Babbage (1791– 1871) tekende plannen voor een analytische rekenmachine en voorzag de invoer van ponskaarten. Zijn plannen betekenden een serieuze stap voorwaarts in de ontwikkeling van een rekenmachine. Eerder bouwde de Fransman Blaise Pascal (1623–1662) een mechanische rekenmachine, maar die was nooit een succes geworden. Ook de machine van Babbage kwam niet veel verder dan de ontwerptafel.

Kris Merckx - Uit het boek "Niet van gisteren", http://www.nietvangisteren.be