jueves, 29 de septiembre de 2011

The Music Of CSIRAC

El libro The Music Of CSIRAC que documenta la historia del primer ordenador en el que se generó música
The Music Of CSIRAC, la historia del primer 
ordenador con el que se generó música.
Tras el enigmático título de esta entrada, se esconden las siglas pertenecientes al nombre del primer ordenador del mundo que se utilizó para generar música, un hito que todavía hoy está poco divulgado entre la comunidad mundial de 'computer music' y es mayormente desconocido por el público en general.

Durante años, ese desconocimiento y una visión sesgada de la historia de la música electrónica tantas veces contada desde la perspectiva estadounidense propició que en la práctica totalidad de la bibliografía existente se reconociera a Max Mathews como el primero que en 1957 creó música con un ordenador. Aunque con todo merecimiento Mathews está considerado como el padre de la 'computer music', gracias a su inmensa labor de investigación y las continuas innovaciones que llevó a cabo a lo largo de más de seis décadas de carrera, lo cierto es que los primeros en generar música a través de un ordenador fueron unos científicos australianos algunos años antes.

CSIRAC fue el primer ordenador de primera generación construido en Australia. Su nombre original era CSIR Mk 1 y fue el cuarto ordenador o "cerebro electrónico", como lo denominaba la prensa de entonces, desarrollado en el mundo con capacidad de almacenamiento de datos. El proyecto fue desarrollado en el seno del CSIR (Council for Scientific and Industrial Research, actualmente CSIRO), a partir de 1947, cuando el físico y matemático británico Trevor Pearcey presentó la idea del prototipo a la división de radiofísica de la institución científica. En un principio los jefes del departamento no estaban muy interesados, pero Pearcey les convenció de que una de las áreas de investigación fuera la de computación electrónica en detrimento de la propagación de radio, como habían previsto inicialmente. 

Pearcey presentó a mediados de 1948 el diseño de la arquitectura lógica del ordenador, tras la cual se inició su construcción formando tándem con Maston Beard en labores de ingeniería, y liderando ambos un equipo de científicos e ingenieros que tuvieron listo el prototipo en poco más de un año. El primer programa ejecutado en la máquina, una simple multiplicación de dos números, tuvo lugar en noviembre de 1949.

CSIR Mk 1 no se diferenciaba demasiado de algunos de los primeros ordenadores de la época, como el SSEM y EDSAC británicos o el BINAC estadounidense. Se trataba de ordenadores basados en una arquitectura serial, y con unas memorias de línea de retardo de mercurio para el almacenamiento de datos. El objetivo era conseguir un prototipo que sirviera de base a otro mayor y más potente, por lo que se sacrificó la velocidad en detrimento de la máxima simplicidad posible en el trabajo de ingeniería y de programación, que no obstante permitió el desarrollo de programas complejos con un uso mínimo de memoria. 

Con una frecuencia de reloj de 0,001 Mhz y una velocidad de 0,0005 MIPS (500 operaciones/segundo), una memoria de 1536 bytes, una capacidad de disco de 4096 bytes, la utilización de más de 2.000 tubos de vacío que conformaban sus circuitos lógicos, un consumo eléctrico de 30.000 vatios, un peso de siete toneladas y un espacio para albergarlo de al menos 45 metros cuadrados, CSIR Mk 1 hacía honor a aquellos ordenadores de primera generación basados en la tecnología del triodo.

Un aparato de estas características, el primero de su categoría en servicio en todo el hemisferio sur, se utilizó fundamentalmente para proyectos que necesitaban de una importante potencia de cálculo como era la elaboración de pronósticos meteorológicos, así como para diferentes balances financieros y diseños arquitectónicos. En una hora de procesamiento CSIR Mk 1 podía realizar la misma labor que un equipo de veinte personas durante una semana de trabajo.

CSIR Mk 1, el primer ordenador australiano creado por Trevor Pearcey y Maston Beard en 1947-1949
CSIR MK 1 con las puertas abiertas y la consola central en primer plano en
el laboratorio de radiofísica de Sydney en junio de 1952. Foto: Geoff Hill.
Ante semejante innovación, el uso musical de CSIR Mk 1, se constituyó como una actividad extraoficial, no vinculada a ningún proyecto concreto, sino que en principio se planteó como un reto para los programadores a la vez que un ruidoso pasatiempo.

En aquella época era una idea de ciencia ficción que un ordenador dispusiera de un monitor, por ello CSIR Mk 1 disponía de un amplificador de audio junto a un altavoz interno que se utilizaba como guía sonora en forma de pulsos para avisar a los ingenieros de que un programa había alcanzado un determinado punto o que había finalizado. El circuito del altavoz del ordenador se podía programar por tanto para producir una frecuencia variable, no obstante, conseguir un sonido audible implicaba que varios pulsos debían sonar al unísono, algo que se conseguía mediante un determinado 'loop' de instrucciones, cuya duración producía cambios en la frecuencia del circuito del altavoz, con lo que era posible conseguir un sonido estable y afinado. La introducción de datos o instrucciones se realizaba mediante cinta perforada desde una consola de programación central.

Las limitaciones tecnológicas de entonces, especialmente las relativas a la escasez en la capacidad de almacenamiento, provocaban que la música generada por CSIR Mk 1 se tuviera que ejecutar siempre en tiempo real a partir de las cintas perforadas. A diferencia de lo que sucedería unos años más tarde con la puesta en práctica de los conversores digitales-analógicos, cuyo primer uso musical lo llevaron a cabo Max Mathews y John Pierce en los Bell Labs, el sonido que podía producir un ordenador como el CSIR Mk 1 era absolutamente primitivo y su timbre no podía ser alterado, pero no obstante significaba el primer paso en un largo camino y dejaba entrever las posibilidades en materia musical de esta nueva tecnología. 

Las primeras representaciones públicas de música con el CSIR Mk 1 tuvieron lugar el 7 de agosto de 1951 en la inauguración de la Conference Of Automatic Computing Machines que se celebró en la Sydney University, si bien los primeros experimentos musicales realizados en el seno del laboratorio de radiofsífica tuvieron lugar en fechas sin precisar probablemente durante los últimos meses de 1950 o los primeros de 1951. Las piezas elegidas para estas demostraciones fueron las populares melodías de ‘‘Colonel Bogey March" o "Bonnie Banks", así como fragmentos de una pieza del repertorio barroco como es el oratorio "Saul" de Händel o una más contemporánea como "Girl with Flaxen Hair" (La fille aux cheveux de lin), el octavo de los Préludes pour piano de Debussy, entre otras, algunas de las cuales no se han podido conservar hasta la actualidad.

El ingeniero de software y responsable de la codificación de esas populares melodías fue Geoff Hill, un matemático que había colaborado con Pearcey en el desarrollo del diseño lógico del ordenador, y que se puede considerar como el primer programador australiano y el primero que trabajó con la máquina. El hecho de estar dotado de oído absoluto y tener una familia con cierto bagaje musical, lo convirtieron en el candidato ideal para esta tarea.

El físico y matemático británico Trevor Pearcey trabajando con el ordenador CSIRAC, que lo concibió y creó el diseño de su arquitectura lógica
Trevor Pearcey realizando comprobaciones en el CSIR Mk 1
a comienzos de los años 50. Foto: CSIRO.
Durante los años en los que la "calculadora automática con memoria" estuvo en el Laboratorio de Radiofísica de Sydney nunca se grabó la música que era capaz de ejecutar, ni tampoco se emitió por radio una selección de la misma. La negativa a su divulgación por parte de los directores del centro, que consideraban que el resultado no era lo suficientemente satisfactorio, sin ser conscientes del enorme trabajo que había detrás de la creación de simples tonadas de apenas un minuto de duración, privó a CSIR Mk 1 y al equipo liderado por Pearcey de tener un reconocimiento más allá de los muros de la institución científica que representaban.

En cualquier caso en junio de 1955, después de 300 proyectos informáticos llevados a cabo en Sydney, el CSIR Mk1 fue dado temporalmente de baja y trasladado a la University Of Melbourne, en donde el 14 de junio de 1956 se abrió el Laboratorio de Informática, al mismo tiempo que el ordenador cambiaba su denominación por la de CSIRAC (Council Scientific and Industrial Research Organisation Automatic Computer), y un nuevo equipo de científicos asumía los futuros desarrollos para la máquina.

Tras la apertura del nuevo laboratorio, el profesor de matemáticas Thomas Cherry también programó CSIRAC para reproducir música a partir de los métodos que había desarrollado Geoff Hill en Sydney, e incluso creó un programa de interpretación musical denominado Music Programme, apto para usuarios con conocimientos musicales básicos y que al mismo tiempo podía ejecutar música almacenada en la escasa memoria de la que disponía el ordenador además de la inevitable cinta perforada. Este avance constituyó un desarrollo importante, comparable al trabajo que en esas mismas fechas estaba realizando Max Mathews en los Bell Labs con MUSIC I (1957), y MUSIC II (1958). No obstante, los progresos realizados por Cherry no permitían ningún cambio del timbre mediante la modificación del sonido a través de una forma de onda, como sí era posible en los programas de Mathews, que se ejecutaban en ordenadores más modernos y con mayor capacidad de memoria. En ese punto Thomas Cherry se vio imposibilitado de continuar progresando en sus investigaciones por las características intrínsecas de la tecnología que manejaba, que era, a todas luces, muy limitada.

En 1964, tras casi 15 años de servicio y más de un millar de proyectos informáticos realizados entre Sydney y Melbourne, CSIRAC era el ordenador más antiguo del mundo todavía en activo y por tanto ya estaba totalmente obsoleto. La adquisición de un moderno IBM 7044 por parte de la University Of Melbourne puso fin, como no podía ser de otra manera, al programa de investigación en junio de ese mismo año.

Toda esta historia quizá no se habría divulgado si no hubiera sido por el interés del compositor y experto en música por ordenador australiano Paul Doornbusch, que en 1998 se encontraba trabajando en el Conservatorio de La Haya (Países Bajos), y que por casualidad leyó un extenso obituario sobre la figura de Trevor Pearcey que aparecía en la edición digital de un diario de su país, en la que le llamó poderosamente la atención que entre otros datos se mencionaba que "CSIRAC había interpretado música en 1951".

Aunque pensó que podía tratarse de un error tipográfico, este dato revelador despertó su curiosidad. Tras consultar con otros colegas, que veían poco creíble esa fecha tan temprana dado que históricamente todas las fuentes remitían a Mathews como el padre de la música por ordenador, contactó vía correo electrónico con algunos de los ingenieros que habían tomado parte en la programación y mantenimiento de CSIRAC, que le confirmaron que el dato era correcto. 

A través de las entrevistas y contactos informales mantenidos con algunos de esos pioneros de la informática de su país comenzó a darse cuenta de la increíble y desconocida historia que se escondía tras el ordenador australiano así como su uso pionero con fines musicales. Si bien nunca se realizaron grabaciones en cinta magnetofónica de la música ejecutada por CSIRAC, sí se conservaban las cintas perforadas que contenían la mayor parte de las piezas que se programaron tanto en Sydney como en Melbourne.

Desde ese momento, todos los esfuerzos de Doornbusch se encaminaron a conseguir reproducir esa música del modo más fiel posible a cómo debieron sonar originalmente en el CSIRAC. En la reconstrucción musical jugaron un papel clave Ron Bowles, uno de los programadores de CSIRAC que había escrito incluso un emulador del mismo que corría en un PC, y los ingenieros de mantenimiento John Spencer y Jurij Semkiw, que conocían todos los entresijos de la máquina original. Por medio de un lector mecánico lograron reproducir las cintas perforadas originales que se conservaban de los programas musicales. Más complicado fue el proceso para generar los pulsos originales de CSIRAC y su conversión en archivos digitales, para lo que se debieron realizar importantes modificaciones en el emulador creado por Bowles, así como nuevos diseños de circuitos lógicos para conseguir la máxima fidelidad posible.

El resultado de esta investigación histórica y técnica realizada por Paul Doornbusch se encuentra condensada en el libro The Music Of CSIRAC. Australia's First Computer Music (2005, Common Ground Publishing). El libro, de 118 páginas, se basa en buena parte en las entrevistas, en muchos casos informales, realizadas por el autor con algunos de los ingenieros, ya retirados, que participaron en el proyecto del CSIRAC durante los años 50 y 60. En este sentido, la obra es básicamente una versión extendida del artículo en el que el autor dio a conocer su investigación a la comunidad internacional publicado en el Vol. 28, Nº1 del Computer Music Journal en la primavera de 2004 bajo el título de Computer Sound Synthesis in 1951: The Music of CSIRAC.

A diferencia del artículo, el libro viene ilustrado con abundantes fotografías de época y otras más recientes tomadas durante el proceso de reconstrucción musical, recortes de diarios de los años 50, así como numerosas tablas y gráficos explicativos de diversos procesos acústicos y fragmentos de código de programas. Para completar el trabajo documental, la obra viene acompañada de un CD de no más de diez minutos de duración, que incluye las regrabaciones reconstruidas por Doornbusch y los ingenieros de la mayor parte de las músicas que se interpretaron con CSIRAC en su época. 

Unos años antes de la publicación de esta obra y después de más de tres décadas almacenado en diversas instituciones, CSIRAC resurgió en 2001 como pieza histórica en la exposición permanente de la colección de tecnología del Museum Of Victoria en Melbourne, siendo actualmente el único ordenador de primera generación del mundo que se conserva completo.

El Museum Of Victoria de Melbourne tiene en la exposición permanente al CSIRAC, el único ordenador de primera generación que existe en el mundo que se conserva completo
El CSIRAC en exposición permanente de la colección de tecnología del 
Museum Of Victoria de Melbourne. Foto: John O'Neill.
Ciertamente, el gran problema que tuvo el ordenador CSIRAC es que jamás fue operado por músicos. Los experimentos realizados siempre los llevaron a cabo ingenieros de los laboratorios de Sydney o de Melbourne, que tenían algunos conocimientos musicales, pero sus hallazgos jamás se divulgaron entre la comunidad musical australiana. De hecho a mediados de los años 50, el famoso pianista y compositor Percy Grainger, que había experimentado con todo tipo de instrumentos, algunos de ellos electrónicos, como el theremin y había abrazado manifestaciones musicales de vanguardia, entre ellas la música automática ejecutada en pianolas, pasó una temporada en la University Of Melbourne y jamás tuvo conocimiento de los avances que se realizaban con el ordenador en el Laboratorio de Informática.

Es evidente que un compositor de amplias miras como Grainger o cualquier otro con un interés intrínseco en el uso de la tecnología con fines musicales habría podido sacarle mayor partido a CSIRAC con la colaboración técnica de los ingenieros implicados en su programación. Tal vez de ese modo los logros alcanzados no habrían caído en el olvido, se habrían llevado a cabo grabaciones de piezas originales, y probablemente la historia de la música por ordenador habría tenido su punto de inicio en Australia y no en Estados Unidos, como figura todavía en muchos libros de historia de los ordenadores y de la música electrónica.

El hecho de que CSIRAC se utilizara únicamente para reproducir conocidas melodías populares, sin ningún interés por crear una nueva forma artística a través de piezas originales que explotaran las capacidades del ordenador para la composición musical, hablan bien a las claras, del uso marginal, casi como pasatiempo para sus programadores y sin ninguna ambición artística, que tuvo la música entre los proyectos llevados a cabo con esta máquina. 

En este sentido personalidades en el campo de la 'computer music' como Max Mathews o John Pierce trabajando en los Bell Labs o Lejaren Hiller y Leonard Isaacson en la University Of Illinois entendieron desde el principio que si querían hacer evolucionar la música por ordenador, ya no sólo desde el punto de vista técnico, sino como una forma artística en sí misma debían implicar a los compositores en el proceso. Este hecho jamás tuvo lugar en Australia con CSIRAC, que a pesar de su participación en multitud de proyectos nunca gozó de un gran reconocimiento entre los máximos responsables del CSIR. Es sintomático, que al final, la actividad marginal por la que era utilizado el ordenador, es decir, la música, sea la que le ha dado mayor reconocimiento y por la que ha perdurado.

The Music Of CSIRAC. Australia's First Computer Music es una obra especialmente recomendada a todos aquellos interesados en la historia de los ordenadores o de los avances tecnológicos, así como de los que quieran conocer los orígenes de la 'computer music'. Su lectura, en inglés, es exigente y en ocasiones puede llegar a ser tediosa, dado el lenguaje aséptico y en ocasiones excesivamente técnico que maneja el autor, especialmente en los fragmentos en los que se describen procesos internos de la máquina o una solución matemática para narrarnos la consecución de un determinado tono con el ordenador. A pesar de ello, se trata de un documento valioso, la crónica del ingenio de unos pioneros.

A continuación tenéis un breve recorrido por el CSIRAC tal y como se encuentra expuesto en la actualidad en el Museum Of Victoria de Melbourne.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada