Programa Académico. Ingeniería Química Industrial

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Herramientas Computacionales En Ingeniería

Programa Académico

Ingeniería Química Industrial

Alumno:

Sánchez Duran Francisco Javier

Profesor:

M. en C. Hipólito Ruiz Martínez

Grupo: 1IM24

Ciclo: 2020-1

Fecha de entrega: Martes 20 de Agosto del 2019

Prologo:

Historia de la computación:

La computación, es de acuerdo al recabar histórico, el resultado evolutivo de las ideas relacionadas a las múltiples disciplinas y áreas, que permitían el conteo y la simplificación de diversas tareas, que finalmente desembocaron en una nueva rama de la técnica y las tecnologías: el área computacional.

El primer dispositivo mecánico capaz de contar es el Abaco, que está estrechamente civilizado a las civilizaciones de Europa occidental, específicamente en Grecia y roma, quienes diseñaron un sistema de cuentas y varillas, en las que a cada cuenta se le asignaba un valor especifico. Al desplazar las cuentas sobre varillas, sus posiciones representan valores almacenados, y es mediante dichas posiciones que este representa y almacena datos. A este invento le siguieron en 1623 y 1646 la Pascalina (inventada por Blaise Pascal en Francia) y la Gottfried Wilhelm (inventada por Von Leibniz en Alemania). Con estas máquinas los datos se representaban mediante las posiciones de los engranajes, y estos mismos se introducían manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, aunque no fue hasta el siglo XIX que la “primer computadora” vería la luz.

Un capitulo breve: de Babbage a Iron Man

La máquina analítica fue el diseño de un computador moderno de uso general, inventado por un profesor matemático de la universidad de Cambridge: Charles Babbage, de origen británico, su invención represento un antes y un después en la historia de la informática. En el año de 1822, Babbage diseño el prototipo, nombrado maquina diferencial, especialmente construido para elaborar tablas de logaritmos y de funciones trigonométricas, evaluando polinomios por aproximación. A la par, en Francia, Charles Jacquard, fabricante de tejidos, había creado un telar que podía reproducir automáticamente patrones de tejidos leyendo la información codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rígido.

 Al enterarse de este método Babbage abandonó la máquina de diferencias y se dedicó al proyecto de la máquina analítica porque comprendió que el propósito del prototipo podría ser general, por lo que posteriormente, trabajaría en el desarrollo de una maquina analítica, capaz de programar con tarjetas perforadas para efectuar cualquier cálculo con una precisión de 20 dígitos, aunque este proyecto no salió al público por que la tecnología de la época limitaba las posibilidades y hacía imposible que las ideas de Babbage, se materializaran, por lo que tuvieron que pasar al menos cien años para el desarrollo.

Sin embargo, años más tarde, en 1854, el lógico ingles George Boole, publica su libro “Algebra de Boole” donde se explica un sistema propio que reducía los argumentos lógicos de las permutaciones de tres operadores básicos algebraicos. Fue esta la razón por la que muchos consideran a Boole como el padre de la teoría de la informática.

Gracias a las matemáticas diseñadas por Boole, en 1869 se logra construir la primer maquina lógica para la resolución de problemas, más rápido que los humanos, inventado por el economista y filósofo inglés William Stanley Jevons, denominada como el “piano lógico” uso el alfabeto de cuatro términos lógicos, basados en el álgebra de Boole, para resolver silogismos complicados, pero no fue hasta 1884 que el inventor industrial Dorr Felt desarrolló el “comptómetro”, la cual sería la primer calculadora que se operaba con presionar teclas mecánicas, en vez de las maquinas anteriores que usaban sistemas de engranajes o deslizaban ruedas para efectuar cálculos.

Fue gracias a este invento que en 1893 se desarrolló la primer maquina exitosa de multiplicación automática, fabricada por el científico suizo Otto Steiger, la cual podía realizar rápidamente las cuatro operaciones fundamentales. Aunque inicialmente se inventó para los menesteres propios de los negocios, pronto la ciencia de la época le encontró usos prácticos, causa de esto, la calculadora se volvió todo un hito en el cálculo mecánico, convirtiéndose en un éxito comercial. Es así que se produce en serie entre 1895 y 1935 por el ingeniero suizo Hans W. Egli. Algunos modelos de esta máquina llegaron a pesar hasta 55 kg, y se estima que se vendieron en total unas 4.700 unidades.

Durante la primera mitad del siglo XX la carrera computacional dio un salto cuando en 1912 el español Leonardo Torres Quevedo logró construir un autómata, capaz de jugar ajedrez de manera funcional, es así que, en 1914, Torres Quevedo establece las bases de la automática y plantea la problemática de la “Extensión teórica de sus aplicaciones”, con esto se refería a las complicaciones de las funcionalidades de lo que hoy conocemos como “inteligencia artificial”.

Mientras esto sucedía, en Estados Unidos, se comenzaron a desarrollar los primeros circuitos multivibrador o biestable, creados por los inventores W. H. Eccles y F. W. Jordan que permitieron diseñar circuitos electrónicos que podían tener dos estados estables alternativamente, pudiendo representar así el cero como el uno. Esto formo las bases del almacenamiento y proceso del bit binario, estructura que utilizan las computadoras aun día.  

Durante la década de los años 20 y 30 los avances fueron pocos, ya que las crisis globales mermaron el crecimiento de muchas regiones del mundo. Algunos de los inventos que se pueden mencionar son, la maquina analítica de Vannevar Bush, creada en 1930, la cual era una calculadora analógica, parcialmente electrónica capaz de resolver ecuaciones diferenciales, aunque el gobierno estadunidense creyó que podía ser utilizada con fines bélicos, aunque estos no se desarrollaron hasta 1942.

Por otro lado, en 1931, Kurt Gödel, publico un documento sobre los lenguajes formales, basados en operaciones aritméticas, usado para la codificación arbitraria de sentencias y pruebas formales, con esto mostro que los sistemas formales (como las matemáticas tradicionales) son inconsistentes en cierto sentido o contienen sentencias improbables, pero ciertas, estos resultados son fundamentales en las ciencias propiamente teóricas de la computación.  

En 1936 el matemático Alan Turing, describe la máquina de Turing, con lo que formaliza el concepto de algoritmo. Introducida originalmente en “On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem”, publicado por la Sociedad Matemática de Londres, la máquina de Turing estudiaba la cuestión que David Hilbert había planteado sobre si las matemáticas son decidibles, refiriéndose a si existe un método definido que pueda aplicarse a cualquier sentencia matemática y que, a su vez, nos diga si la sentencia es cierta o no.

Turing ideó un modelo formal de computador, y demostró que existían problemas que una maquina no podía resolver. Basándose en el modelo teórico y el análisis de la complejidad de algoritmos, se logró la categorización de problemas computacionales de acuerdo a su comportamiento, apareciendo un conjunto de problemas denominados P y NP (deterministas y no deterministas). Precisamente, la tesis de Church-Turing formulada por Alan Turing y Alonzo Church, de forma independiente a mediados del siglo XX caracteriza la noción informal de computabilidad con la computación mediante una máquina de Turing.

Para 1936 el ingeniero alemán Konrad Zuse logro materializar la primera computadora que usaba componentes electromecánicos, aunque esta no fue 100% operativa, a la que llamo Z1, y con ella da comienzo a la primera generación de computadoras, aunque esta tecnología no se perfeccionaría hasta la invención de la Z3 en 1941, la cual se considera la primer maquina programable y completamente automática. Estos son los inventos que definen a Zuse como pionero de la computación moderna.

Después, en el año de 1942 los estadunidenses John Vincent Atanasoff y Clifford Edward Berry completaron una calculadora de propósito especial para resolver sistemas de ecuaciones lineales simultáneas, la cual fue llamada la "ABC" ("Atanasoff Berry Computer") y dieron el siguiente paso para la creación de máquinas más avanzadas que permitirían la realización de tareas de maneras más eficientes en la segunda mitad del siglo XX.

Era moderna

A pesar de que la Z1 y la Z3 de Zuse eran maquinas electromecánicas (computadoras que utilizaban solenoides e interruptores mecánicos, operados eléctricamente) estas no eran del todo funcionales por lo que no fue hasta 1944 que, en la universidad de Harvard, el equipo de ingenieros liderados por Howard H. Aiken crearon el IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), mejor conocida como Mark l o Harvard Mark l, la que es considerada como la primera computadora electromecánica totalmente funcional de la historia. Tenía 760.000 ruedas y 800 kilómetros de cable y se basaba en la máquina analítica de Charles Babbage, que usando señales electromagnéticas podía mover las partes mecánicas para la realización de cálculos.

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