Da quest'anno, con lo scoppio della Seconda Guerra Mondiale, anche il progresso nell'area dei computer subirà degli sconvolgimenti. Alcuni progetti saranno abbandonati o verranno distrutti per colpa della guerra, mentre le esigenze strategiche e militari daranno impulso a nuovi tipi di ricerche e di macchine, tra cui il famoso ENIAC rappresenterà uno dei risultati più importanti.

Il gruppo diretto da George Stibitz produce svariati calcolatori.

Il primo, chiamato Complex Computer, impiega 9.000 relay telefonici ed è ultimato proprio nel 1940. E' usato per moltipliche e divisioni di numeri complessi; può svolgere una somma o sottrazione ogni 3/10 di secondo.

Le routine e istruzioni di programma sono immesse tramite nastro perforato. Il sistema ha una certa forma di time-sharing (parallelismo d'elaborazione).

Al computer possono essere collegate 6 telescriventi per inserire o stampare i dati.

Il sistema può gestire il multiprocessing, associando una serie di computer per risolvere vari problemi contemporaneamente.

Konrad Zuse, dopo i modelli sperimentali Z1 e Z2, di cui non fu soddisfatto per la scarsa affidabilità, completa un modello realmente operativo: lo Z3.

Konrad Zuse con lo Z3 ricostruito nel 1961. 

A sinistra la memoria. 

A destra l'unità aritmetica con relè a passo e

la console col lettore a nastro perforato.

Lo Z3 può dunque essere considerato il primo computer automatico digitale perfettamente funzionante e con discreta affidabilità. 

Utilizza il sistema a numerazione binaria e può eseguire operazioni a virgola mobile (floating-point).

lo Z3 ricostruito (1961)

Aspetto tipico dello Z3 è la possibilità d'essere controllato da un programma basato sul sistema binario pensato da Leibniz.

Malgrado ciò che è stato detto su Atanasoff e Aiken, lo Z3 è sicuramente il primo computer binario al mondo.

Zuse assume un matematico, Arnold Fast, per programmarlo. Fast vive nell'istituto per ciechi di Berlino. Deluso per non poter essere utile nella guerra in corso, per via della sua cecità, si dedica con passione al nuovo incarico. Zuse e Fast, insieme, svilupperanno lo Z3 ed il successivo Z4 (nel 1942).

Arnold Fast è considerato il primo programmatore professionista al mondo.

Konrad Zuse ricostruì lo Z3 nella sua azienda, la "Zuse KG company" tra il 1960 e il 1961  per dimostrare le reali prestazioni della sua macchina, giustificarne il brevetto e mostrare la sua creatura al mondo intero.

un relè dello Z3

Dispositivo di input and output. 

I numeri sono immessi usando 4 pulsanti per la mantissa e 17 per l'esponente.

 I risultati sono visualizzati utilizzando delle lampadine.

Generatore d'impulsi (clock) dello Z3

La velocità era variabile, ma le prestazioni

migliori, per via dei relè, non potevano superare i 5,3hz

esemplare di relè a passi

D'ora in poi la storia di Zuse proseguirà con una lunga serie di nuovi progetti e nuovi computer, tutti con caratteristiche molto interessanti.

Infatti, allo Z3 seguiranno molti altri computer, coprendo l'arco di tempo dal 1936 al 1969.

Konrad Zuse scrive un programma per il gioco degli scacchi (1942-1945), utilizzando un linguaggio da lui stesso inventato, il Plankalkuel, un linguaggio di alto livello per il quale nessun compilatore sarà disponibile fino al 1990.

Il gruppo del prof. Rojas del FUB in Germania, svilupperà lo stesso programma in Java nel maggio del 2000.

J.W. Mauchly e John Eckert pensano che un calcolatore digitale potrebbe calcolare molto più rapidamente le tabelle balistiche, rispetto agli attuali computer elettromeccanici.

Le tabelle balistiche, indispensabili per ogni tipo di cannone e proiettile, erano necessarie ai soldati statunitensi poichè, dopo la campagna di guerra del Nord Africa nel 1942, gli Alleati avevano capito che, a causa delle differenti caratteristiche e peculiarità del terreno, così diverso rispetto a quello americano, i tiri dell'artiglieria risultavano assai imprecisi. 

Allo stesso tempo, però, ricalcolare a mano tutte le precedenti tabelle era un'impresa a dir poco impossibile. Tanto per fare un esempio, per stilare una semplice tabella balistica occorreva calcolare dalle duemila alle quattromila traiettorie, ognuna delle quali richiedeva all'incirca 750 moltiplicazioni. Ecco perché il contributo di "Eniac" sarà importantissimo, in quanto fu capace di calcolare una determinata traiettoria in appena 30 secondi contro le quasi venti ore necessarie a un matematico con l'ausilio di una calcolatrice elettromeccanica.

Così, nell'aprile del '43, tramite la Moore School of Engineering della Pennsylvania, Mauchly e Eckert presentano un memo che descrive un analizzatore elettronico che potrebbe calcolare le traiettorie e completare una tabella in soli due giorni.

L'esercito degli Stai Uniti acquista la macchina che verrà costruita con l'impiego di circa 200.000 ore/uomo.

La macchina si chiama ENIAC ( Electronic Numerical Integrator and Calculator) e impiega valvole elettroniche.

Non contiene parti in movimento, ad esclusione degli ingranaggi di input/output.

Ha 500.000 connessioni saldate, 18.000 valvole, 6.000 interruttori e 500 terminali.

I calcoli sono svolti generando impulsi elettronici ed opera secondo il sistema decimale.

L'output è su schede perforate.

L'ENIAC originariamente non conteneva una memoria interna. Però, durante la costruzione, l'idea venne discussa ed infine la memoria venne aggiunta.

L'ampiezza della sua parola numerica (word) è di 10 cifre decimali e può moltiplicare due numeri di questa ampiezza alla velocità di 300 risultati al secondo, trovando il valore di ciascun risultato in una tabella di moltiplicazioni registrata nella sua memoria.

L'ENIAC è circa 1.000 volte più veloce della precedente generazione di computer a relè.

La macchina sarà completata nel 1945.

John von Neumann approfondisce le esigenze di un computer moderno, definendone l'architettura e sviluppando il primo calcolatore programmabile con memoria.

Neumann è convinto che importanti benefici e flessibilità possano essere ottenuti solamente scrivendo istruzioni di programma che permettano modifiche dinamiche durante lo svolgimento del programma stesso. 

Ciò dovrebbe consentire all'hardware di diventare "intelligente".

Neumann risolve queste esigenze pensando ad un tipo speciale di istruzione, chiamata "conditional control transfer" (trasferimento condizionato del controllo), che consenta di interrompere la sequenza del programma per riprenderne l'esecuzione da un punto qualsiasi delle istruzioni, memorizzando tutte le istruzioni di programma insieme ai dati e nella stessa unità di memoria, cosicchè le istruzioni possano essere modificate aritmeticamente nello stesso modo dei dati.

Come risultato di questi ragionamenti e di altre tecniche, il calcolo computerizzato e la programmazione diventeranno più veloci e molto più efficienti.

Le nuove istruzioni organizzate in subroutines sono in grado di svolgere molto più lavoro di calcolo.

Le routine più utilizzate diventeranno riusabili, evitando ai programmatori di riscriverle ogni volta.

I programmi possono essere mantenuti intatti in apposite "librerie" e messi in memoria all'occorrenza, prelevandoli da una memoria secondaria, come schede perforate o nastri.

La memoria del computer generalizzato diventa l'area di assemblaggio delle varie parti di programma.

La prima generazione di computer elettronici moderni e programmabili che trarrà vantaggio da questi concetti apparirà nel 1947. Ed utilizzeranno la prima Random Access Memory (RAM), che generalmente consisterà di 8.192 bytes.

"65ste Nachrichten Abteilung"

(un locale speciale da dove il comando tedesco dirama gli ordini)

I tedeschi utilizzano un dispositivo di codifica chiamato Enigma, che opera con chiavi diverse che possono essere impostate casualmente per criptare i messaggi trasmessi dai loro comandi militari.

macchina ENIGMA

La macchina era stata inventata da un ingegnere polacco e non è chiaro come sia potuta finire nelle mani dei tedeschi.

Ma resta il fatto che, a causa delle chiavi casuali utilizzate da questa macchina, gli inglesi hanno grossi problemi a decifrare i messaggi che intercettano.

intercettazione di trasmissioni dell'esercito tedesco,

presso il complesso Bletchley park, situato vicino a Londra

Gli analisti tedeschi erano convinti che per decifrare uno dei 15.576 codici sarebbe occorso a un gruppo di matematici almeno un mese di tempo. Per questo motivo, Churchill incaricò Turing di organizzare e dirigere il centro sulla comunicazione cifrata di Bletchley Park, vicino a Londra, formato da centinaia di menti brillanti e originali.

Lì viene realizzata  "Bombe", una macchina decodificatrice per i codici di Enigma.

macchina "Bombe" presso il Bletchley park

Ma siccome non funziona molto bene, M.H.A. Newman, capo del dipartimento di decifrazione dei codici di Enigma, assolda due ingegneri della British Telecom, T.H. Flowers e S.W. Bradhurst per studiare qualcosa di meglio.

altra immagine di Bombe (ricostruito successivamente)

Con il loro aiuto, Turing, propone un nuovo metodo di calcolo che viene applicato realizzando il computer COLOSSUS Mk I, il primo calcolatore elettromeccanico britannico impiegato per provare ad enorme velocità tutte le possibili combinazioni dei codici della macchina crittografica nazista. 

una delle pochissime immagini d'epoca di Colossus

In dicembre dello stesso anno la macchina è ultimata e pronta a funzionare.

Il sistema sembra così veloce che la storia racconta che gli Alleati riuscirono a ricevere i messaggi durante la guerra in nord Africa, molto prima del comando tedesco!

Il nome "Colossus" nasce dalla enorme quantità di valvole elettroniche impiegate nella macchina. La richiesta mette ovviamente sotto pressione gli ingegneri sia per la complessità del progetto che per il poco tempo a loro concesso.

Colossus

"Colossus" era fornito di 1.500 valvole e pesava più di una tonnellata. Non aveva memoria e non poteva essere programmato. Eppure, era in grado di trattare 5.000 caratteri al secondo e di decifrare ogni giorno, dopo avere scardinato il sistema crittografato di "Enigma", più di 4.000 messaggi segreti tedeschi e altrettanti giapponesi e italiani. 

Churchill, però, non si rese conto fino in fondo delle enormi possibilità date dai calcolatori e dalle teorie di Turing. Dopo la guerra, ordinò di smontare e distruggere tutti i modelli di "Colossus" utilizzati per sconfiggere i nazisti. Turing continuò a dedicarsi allo studio dell'intelligenza artificiale e all'ideazione di nuovi calcolatori elettronici.
Negli anni Novanta il personale del Bletchley Museum ricostruirà Colossus, ma saranno continuamente ostacolati dal Secrecy Act, creato all'epoca per proteggere tutte le cose catalogate come segreto militare.

Viene ultimato il Mark I sotto la guida di H.H. Aiken dell'Università di Harvard e con la collaborazione dei tecnici IBM. Si tratta di un calcolatore elettromeccanico (a relè) interamente automatico e universale, che viene salutato come la realizzazione del 'sogno di Babbage'.

Mark I

L. von Bertalanffy per una teoria generale dei sistemi. 

E' l'idea di una teoria che descriva i principi che regolano il comportamento degli insiemi strutturati di elementi -i sistemi- a prescindere dalla loro natura (biologica, ecologica, meccanica, artificiale, umana o sociale).

W.S. McCulloch espone l'idea di un possibile cervello elettronico.

N. Wiener definisce la cibernetica come "lo studio unitario dei processi riguardanti la comunicazione e il controllo nell'animale e nella macchina".

John von Neumann presenta l'idea di un output grafico del calcolatore.

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