Immagina di essere su un’altalena. Per andare sempre più in alto, non spingi a caso. Aspetti il momento giusto, quando l’altalena è al punto più alto da una parte, e allunghi le gambe. Quando torna indietro, le ritiri. Lo fai due volte per ogni giro completo dell’altalena.
Bene. Questo gesto che sembra banale è esattamente il principio con cui funzionava una delle tecnologie informatiche più affascinanti degli anni ’50: il parametron.
Di cosa parleremo..
Computer prima dei transistor
Oggi un computer è fatto di miliardi di microscopici interruttori chiamati transistor. Negli anni ’40 e ’50 i computer si facevano con le valvole termoioniche, quei bulbi di vetro che sembravano lampadine. Erano enormi, consumavano una follia, si scaldavano tantissimo e si rompevano spesso.
Poi arrivò un giovane studente giapponese, Eiichi Goto, che si chiese: “E se invece di usare interruttori, usassimo l’oscillazione stessa per fare i calcoli?”
Nacque così il parametron, nel 1954.
Il trucco dell’altalena
Il parametron è un circuito risonante: un circuito elettrico che, se stimolato, oscilla naturalmente a una certa frequenza, come un diapason o un pendolo.
Ecco la genialità: Goto ci manda dentro un segnale a frequenza doppia (2f) rispetto a quella naturale del circuito (f). Il circuito si mette a oscillare a metà della frequenza ricevuta, cioè proprio a quella naturale (f). Ma lo fa in uno di due modi possibili: con una fase di 0 gradi oppure con una fase di 180 gradi.
Tradotto: è come se l’altalena potesse oscillare avanti-indietro solo in due modi, o partendo da destra o partendo da sinistra. E questi due stati sono perfetti per rappresentare lo 0 e l’1 del codice binario.
La fase decide il bit. Non la presenza o assenza di corrente, ma se l’onda parte in un verso o nell’altro.
Come si facevano i calcoli
A questo punto hai tanti parametron, ognuno che oscilla in fase 0 o fase 180. Per fare un’operazione logica (AND, OR, NOT), si collegano fisicamente i fili di più parametron insieme. Il risultato si ottiene per maggioranza: colleghi tre parametron, e quello che riceve il segnale “vota” prendendo la fase che è presente in almeno due dei tre.
Senza transistor, senza valvole, senza componenti attivi. Solo oscillatori accoppiati.
Perché era così figo (per l’epoca)
- Affidabile: un parametron non si bruciava come una valvola. Poteva stare acceso per anni.
- Economico: i materiali costavano poco, si potevano costruire in serie.
- Non serviva il vuoto: niente bulbi, niente vetro, niente surriscaldamento.
Il primo computer a parametron, il MUSASHINO-1, fu completato nel 1957. Poco dopo arrivò il PC-1 dell’Università di Tokyo, che usava 4200 parametron. Fujitsu, NEC, Hitachi ci costruirono intere linee di computer (FACOM 200, NEAC 1100).
Per un momento, il Giappone sembrava aver trovato una strada tutta sua per l’informatica.
Perché poi hanno vinto i transistor
I parametron avevano un difetto grosso: erano lenti. La loro frequenza massima era poche centinaia di kilohertz, mentre i transistor già negli anni ’60 correvano a megahertz. Inoltre, per funzionare avevano bisogno di una pompa esterna (il segnale a frequenza doppia) che consumava energia continuamente, anche quando non facevano nulla.
I transistor sono arrivati, hanno risolto entrambi i problemi, e il parametron è sparito dai radar intorno al 1965.
E oggi?
Oggi il parametron è una curiosità storica. Ma il principio non è morto del tutto. Esiste una versione moderna chiamata Quantum Flux Parametron (QFP), che usa giunzioni superconduttrici al posto dei nuclei magnetici. Potrebbe trovare spazio nei computer quantistici o nei supercomputer a bassissimo consumo.
E la prossima volta che vedi un bambino sull’altalena che pompa al ritmo giusto per andare sempre più alto, sai che sta facendo, senza saperlo, la stessa identica cosa che faceva un computer giapponese del 1958.
FAQ
Il parametron era un software o un hardware?
Hardware puro. Era un componente fisico, una specie di “mattoncino” elettronico. Ogni parametron era un piccolo circuito con fili, un nucleo di ferrite e condensatori.
Quanto era grande un parametron?
Più o meno come un dito. Un computer come il PC-1 ne usava 4200, e occupava diverse stanze. Oggi un processore con miliardi di transistor sta sul palmo di una mano.
Perché si chiama parametron?
Perché sfrutta l'”eccitazione parametrica”, un fenomeno in cui si cambia un parametro del circuito (l’induttanza o la capacità) per generare oscillazione. Da lì il nome: parametron.
Si può ancora vedere un parametron funzionante?
Alcuni modelli originali sono esposti in musei giapponesi. Il PC-1 è conservato al Museo della Scienza dell’Università di Tokyo. Pochissimi esemplari funzionano ancora.
Un circuito normale non usa già l’oscillazione?
Sì ma in modo diverso. Nei circuiti normali l’oscillazione è un effetto collaterale (clock, frequenze radio). Nel parametron, l’oscillazione e la sua fase sono il dato stesso. È come se il contenitore fosse anche il contenuto.
