Vediamo come si arriva a questa invenzione.

1794. L’invenzione del telegrafo ottico, antenato della digitalizzazione di un messaggio

Nel 1790 Claude Chappe (1763-1805) aveva tentato di costruire un telegrafo elettrico, ma ben presto aveva rinunciato all’elettricità in favore dei segnali ottici trasmessi meccanicamente. La Rivolu­zione francese era in pieno corso; il governo era aperto alle nuove idee, ma il prototipo di Chappe venne distrutto due volte dalle folle rivoluzionarie che sospettavano si trattasse di un congegno per comunicare con l’imprigionato Luigi XVI. La rete di Chappe, inaugurata nel 1794 con una linea di cen­totrenta miglia tra Parigi e Lille, nel 1852 aveva già raggiunto una lunghezza approssimativa di quasi tremila miglia, con cir­ca tremila operatori dislocati in 556 stazioni, intervallate fra loro di circa sei miglia. In teoria, i segnali potevano essere tra­smessi nel giro di pochi secondi, ma. in pratica. le linee erano molto più lente, con un passaggio effettivo di due segnali al minuto o anche meno. Il transito sulle 475 miglia e le centoventi stazioni che andavano da Parigi a Tolone (sul Mediter­raneo) richiedeva dai dieci ai dodici minuti, con condizioni meteorologiche favorevoli. I messaggi venivano crittati per evitare intercettazioni o interferenze durante il percorso.
Il codice di Chappe costituiva un miglioramento rispetto al rapporto uno a uno tra simboli trasmessi e alfabeto scritto proposto da Hooke. Due indicatori in grado di ruotare indi­pendentemente (ognuno con sette distinte posizioni) erano montati alle estremità di un regolatore centrale che si alter­nava su due posizioni. Dalle loro combinazioni risultavano dunque novantotto (7 x 7 x 2) posizioni riconoscibili e diverse tra loro: sei erano riservate a indicazioni speciali, restava­no quindi novantadue segnali per trasmettere il messaggio. Partendo da Polibio, i Chappe costruirono un codice di no­vantadue pagine con novantadue parole o frasi per pagina. La prima pagina conteneva l’alfabeto, i numeri e le sillabe più frequenti, che potevano essere trasmesse come un segna­le unico seguito da una chiusura degli indicatori. Le novantuno pagine successive, ciascuna delle quali riportava an­ch’essa novantadue parole e frasi, contenevano segnali com­posti, che venivano trasmessi sotto forma di due segnali con­secutivi indicanti il numero della pagina e la riga.
Questo sistema consentiva la codifica di 8464 diversi si­gnificati, espressi da coppie di segnali. Nel 1799 il codice fu ampliato fino a raggiungere 25.392 voci, con l’aggiunta di al­tri due libri. Un gran numero di significati veniva rappresen­tato dalla combinazione di un numero relativamente ridotto di simboli, sfruttando alcuni principi simili a quelli utilizzati oggi per la compressione dei dati. Come avrebbe dimostrato più tardi Alan Turing con il progetto della sua macchina teo­rica, un simbolo arbitrariamente complicato, oppure una se­quenza di simboli, poteva essere letto come uno stato menta­le e la rappresentazione di qualsiasi stato mentale poteva es­sere trasmessa invertendo il processo. I codici dei fratelli Chappe costituivano un esempio concreto di una funzione computabile che metteva in relazione un certo simbolo o una breve sequenza di simboli con lo stato mentale equivalente.
Secondo Holzmann e Pehrson, Claude Chappe e il suo omologo svedese, Abraham Edelcrantz, fu­rono i “veri pionieri delle reti di dati” e riuscirono “a risolve­re molti problemi per consentire agli operatori di trasmette­re messaggi senza intoppi attraverso una lunga catena di sta­zioni [grazie a] idee che sono state riscoperte solo di recente dagli ideatori dei moderni protocolli digitali” .
Dyson G., “L’evoluzione delle macchine”, Raffaello Cortina Editore, pag. 243

Dal telegrafo ottico al telefono

Il successo dell’esperimento  di Morse nel 1844 attrasse nuovi adepti e fece nasce­re concorrenti, cosicché nel 1851, l’anno in cui fu fondata l’antenata della Western Union, negli Stati Uniti c’erano già più di cinquanta società telegrafiche. In quello stesso anno il primo cavo telegrafico collegò l’Inghilterra alla Francia; nel 1852 esistevano già circa ventitremila miglia di linee telegra­fiche, sufficienti ad abbracciare tutto il mondo. Nel 1861 fu stesa la prima linea attraverso il continente americano e, nel 1866, dopo molti fallimenti, fu inaugurato un collegamento stabile tra l’Inghilterra e gli Stati Uniti. L’India fu raggiunta nel 1870, l’Australia nel 1871 e il Brasile nel 1874.
Ormai le difficoltà da risolvere non erano più quelle con­nesse ai collegamenti fisici che costituivano ciascun tratto del circuito telegrafico, ma quelle circa il commutare, rigenerare, codificare e decodificare i messaggi alle due estremità. I se­gnali telegrafici erano sempre di tipo digitale, sia che fossero trasmessi da un faro acceso o spento, dall’alfabeto di venti­quattro lettere di Hooke, dai novantotto segnali di Chappe, da una serie di cariche elettriche positive o negative o dalle sequenze punto-linea del codice Morse. Per elaborare questi segnali occorrono macchine a stati discreti, come un opera­tore umano che guarda con un telescopio e fa riferimento al­le pagine e ai numeri di riga di un codice oppure una delle telescriventi a nastro perforato che in breve dovevano domi­nare la telegrafia in tutto il mondo.
Gli ingegneri che realizzarono il telegrafo furono i primi a concretizzare ciò che Leibniz aveva mostrato duecento anni prima e che nel secolo successivo sarebbe stato formalizzato da Alan Turing: tutti i simboli, tutte le informazioni, tutti i significati e tutte le idee che possono essere espressi in paro­le o numeri possono essere codificati (e quindi trasmessi) in forma di sequenze binarie di lunghezza finita. La forma dei simboli non fa alcuna differenza: quello che conta è il nume­ro di scelte tra alternative.

Il telegramma veniva ridigitato in varie volte, nodo per nodo

Ogni messaggio doveva essere codificato, decodificato, memorizzato, ricodificato e ritrasmesso molte volte mentre passava da un nodo a quello successivo. Nel 1858 Charles Wheatstone introdusse il nastro di carta perforato come mezzo di trasmissione automatica dei segnali; presto seguirono le perforatrici riceventi, le riperforatrici e le stampanti azionate dai nastri perforati. Negli anni Settanta dell’Otto­cento, Jean-Maurice-Émile Baudot introdusse sia la modula­zione a suddivisione di tempo (nella quale diverse sequenze di codice si intrecciano in un circuito unico) sia il codice al­fanumerico a cinque bit che porta il suo nome (all’epoca Wilkins era stato dimenticato da tempo). Anche se iniziava e finiva il suo viaggio come testo scritto, il messaggio veniva rappresentato o come una sequenza di impulsi lungo un filo o come una sequenza di fori su una striscia di carta che attra­versava vari stadi lungo il percorso.
Il sistema telegrafico sviluppò presto procedure di store and forward ai nodi, vale a dire di invio ritardato dei dati, il che costituisce l’antenato dei protocolli a commutazione di pacchetto utilizzati nelle odierne reti informatiche. Un tele­gramma in entrata arrivava al nodo di commutazione come sequenza di segnali elettrici, veniva convertito in una serie di fori su un nastro di carta e identificato in base a origine, priorità e indirizzo di destinazione. L’operatore della stazione va­lutava queste informazioni e lo stato delle linee in uscita pri­ma di decidere il momento migliore per rinviare il messaggio e attraverso quale percorso trasmetterlo, riconvertito in im­pulsi elettrici da una macchina che rilevava lo schema di fori sul nastro. Quando la stazione successiva confermava la rice­zione del messaggio, il nastro poteva essere eliminato e lo sta­to transitorio che stava a rappresentare veniva cancellato.
Gli strumenti per la telegrafia automatica ad alta velocità hanno rappresentato i predecessori dei calcolatori moderni e hanno dato l’avvio all’industria dell’elaborazione elettroma­gnetica dei dati. “Le macchine calcolatrici”, spiegava John von Neumann nel 1949, “possono essere concepite come macchine nelle quali entra ed esce qualcosa che potrebbe es­sere un nastro perforato”. Questa definizione funziona in entrambe le direzioni. Come le molecole che trasmettono le informazioni ereditarie da una cellula vivente all’altra, gli strumenti del telegrafo svolgevano le funzioni di registrare, memorizzare e trasferire sequenze di codice. Molti dei primi calcolatori digitali (dal Colossus alla macchina dell’Institute for Advanced Study) utilizzavano un’apparecchiatura simile alle telescriventi a nastro per lo scambio di dati col mondo esterno, a cui poi si aggiunse quella per le onnipresenti sche­de perforate perfezionate da Hollerith e dall’IBM. Era nell’or­dine naturale delle cose che i primi calcolatori sfruttassero l’apparecchiatura dei telegrafi ad alta velocità e non è un caso che alla nascita del Colossus del British Telecommunications Research Establishment corrispondessero negli Stati Uniti i primi passi verso la realizzazione di un calcolatore fatti da Claude Shannon e altri nei Laboratori Bell e presso l’RCA. So­lo più tardi l’industria delle comunicazioni e quella dei calco­latori si sarebbero allontanate, per un certo periodo, l’una dall’altra.
I calcolatori solitari degli anni Cinquanta del Novecento si scambiavano sequenze di codice attraverso supporti di memorizzazione che potevano leggere reciprocamente e, prima della fine del decennio, lo facevano già collegandosi di­rettamente, ossia, per usare un’espressione che oggi si utiliz­za anche per le persone, on-Iine. Ma, qualsiasi sia il metodo di scambio, il codice e i protocolli che ne regolano il flusso discendono direttamente dalle prime stringhe di informazio­ni binarie del telegrafo.
Dyson G., “L’evoluzione delle macchine”, Raffaello Cortina Editore, pag. 251