Tarjetas perforadas: del telar Jacquard a los primeros ordenadores

Durante casi dos siglos, las tarjetas perforadas transformaron instrucciones y datos en objetos físicos que las máquinas podían leer automáticamente. Mucho antes de las cintas magnéticas, los discos duros y las memorias electrónicas, simples piezas de cartón perforado permitieron controlar telares, acelerar censos y, más tarde, programar algunos de los primeros ordenadores.

Su historia conecta varias etapas fundamentales de la informática: el telar de Jacquard, las máquinas imaginadas por Charles Babbage, los sistemas de Herman Hollerith y los centros informáticos del siglo XX.

La tarjeta perforada no es el único antepasado del ordenador. Pero representa una idea fundamental: las instrucciones y los datos pueden separarse de la máquina que los procesa y representarse de una forma legible automáticamente.

Antes de la informática: automatizar un patrón

La historia comienza mucho antes de los ordenadores. En el siglo XVIII, varios inventores intentaron automatizar la producción de tejidos con diseños complejos.

Basile Bouchon utilizó papel perforado en la década de 1720 y Jean-Baptiste Falcon mejoró el principio mediante tarjetas enlazadas. A comienzos del siglo XIX, Joseph Marie Jacquard perfeccionó y popularizó un telar que utilizaba tarjetas perforadas para controlar automáticamente los motivos.

El principio era sencillo: la presencia o ausencia de un agujero determinaba el comportamiento de una parte del mecanismo. Una secuencia de tarjetas podía describir así un diseño complejo.

El telar de Jacquard: ¿un programa antes de la programación?

A veces se presentan las tarjetas de Jacquard como los primeros programas informáticos. La comparación es útil, pero debe manejarse con prudencia.

Las tarjetas controlaban una secuencia de acciones mecánicas y cambiar la serie de tarjetas permitía cambiar el patrón sin reconstruir el telar.

Esta separación entre la máquina y las instrucciones que controlan su comportamiento recuerda claramente a la programación.

Sin embargo, el telar de Jacquard no era un ordenador de propósito general: era una máquina especializada en tejer.

Su importancia histórica reside en demostrar que un comportamiento complejo puede describirse mediante información almacenada en un soporte externo.

Charles Babbage adopta la idea

Décadas después, el matemático británico Charles Babbage trabajó en máquinas destinadas a automatizar los cálculos.

Su primer gran diseño, la máquina diferencial, pretendía producir automáticamente tablas matemáticas mediante diferencias finitas.

Después imaginó algo mucho más ambicioso: la máquina analítica. A diferencia de la máquina diferencial, especializada, debía poder ejecutar distintas secuencias de operaciones.

Para controlarla, Babbage propuso utilizar tarjetas perforadas, inspirándose entre otras cosas en el telar de Jacquard. Diferentes tipos de tarjetas representarían operaciones y datos.

La idea era esencial: las instrucciones ya no tenían que estar inscritas permanentemente en la mecánica. Podían proporcionarse desde el exterior.

Ada Lovelace y las posibilidades de una máquina programable

Ada Lovelace estudió la máquina analítica de Babbage y comprendió las consecuencias de separar máquina e instrucciones.

En sus célebres notas publicadas en 1843 describió, entre otras cosas, un método para calcular los números de Bernoulli. Su trabajo suele considerarse uno de los primeros algoritmos publicados destinados a ser ejecutados por una máquina.

Las tarjetas perforadas habrían proporcionado un soporte físico para introducir parte de esas instrucciones y datos.

El soporte perforado ya no servía únicamente para reproducir un patrón textil: podía participar en la descripción de un proceso de cálculo.

La biografía de Ada Lovelace permite profundizar en este periodo.

Agujeros para representar información

Una tarjeta perforada se basa en una idea sencilla: determinadas posiciones pueden estar perforadas o no perforadas.

Estos estados físicos permiten codificar información.

Resulta tentador compararlos directamente con 0 y 1, pero los sistemas de tarjetas no utilizaban necesariamente un código binario tan directo. Según el sistema, las posiciones y combinaciones de agujeros podían representar cifras, letras o instrucciones.

El principio general sí se parece al de muchas tecnologías digitales: representar información abstracta mediante estados físicos distintos.

Un ordenador moderno utiliza estados eléctricos o electrónicos. Una tarjeta utiliza la presencia o ausencia física de un agujero.

Herman Hollerith y el censo estadounidense

El siguiente gran paso llegó a finales del siglo XIX.

El crecimiento de la población estadounidense hacía cada vez más difícil procesar el censo. Los resultados detallados del censo de 1880 tardaron años en elaborarse.

El ingeniero estadounidense Herman Hollerith desarrolló un sistema electromecánico que utilizaba tarjetas perforadas para registrar y contabilizar información.

Su sistema se utilizó en el censo de Estados Unidos de 1890.

Las características de una persona podían representarse mediante perforaciones en posiciones determinadas. Las máquinas leían y contabilizaban después las tarjetas con mucha mayor eficiencia que un proceso completamente manual.

Las tarjetas se convirtieron así en una herramienta de tratamiento automatizado de datos.

De Hollerith a IBM

La historia de Hollerith también está relacionada con el nacimiento de la industria informática.

Fundó la Tabulating Machine Company para comercializar sus sistemas. En 1911, la empresa se fusionó con otras compañías para formar la Computing-Tabulating-Recording Company, o CTR.

En 1924, CTR pasó a llamarse International Business Machines, conocida como IBM.

Las tarjetas perforadas fueron uno de los pilares de su actividad durante décadas. Mucho antes de que los ordenadores electrónicos fueran habituales, empresas y administraciones ya utilizaban máquinas de tarjetas para clasificar, contar y procesar grandes cantidades de información.

La tarjeta IBM de 80 columnas

Uno de los formatos más emblemáticos apareció a finales de los años veinte: la tarjeta IBM de 80 columnas.

Medía aproximadamente 18,7 × 8,3 cm y disponía de 80 columnas para perforaciones. Según la codificación, cada columna podía representar un carácter.

El formato se extendió enormemente.

Cuando aparecieron los ordenadores electrónicos, las tarjetas no desaparecieron inmediatamente. Se convirtieron en un medio habitual para introducir programas y datos.

Un programa podía ocupar decenas, cientos o miles de tarjetas. Su orden físico era crucial, por lo que dejar caer un paquete mal numerado podía provocar un serio problema.

Programar con un paquete de tarjetas

En muchos centros informáticos de las décadas de 1950, 1960 y 1970, el usuario no trabajaba directamente frente al ordenador.

Preparaba su programa y lo introducía mediante una perforadora de tarjetas. Una línea de código podía corresponder a una tarjeta.

Después entregaba el paquete a un operador o lo introducía en un lector. El trabajo se ejecutaba y los resultados se recogían más tarde, normalmente impresos.

Esta forma de trabajo se denomina procesamiento por lotes (batch processing).

No existía necesariamente una interacción inmediata. Un error de sintaxis podía obligar a corregir una tarjeta, volver a enviar el paquete y esperar otra ejecución.

El desarrollo de software era mucho menos interactivo que con un terminal o entorno moderno.

Programas y datos en el mismo soporte

Las tarjetas podían contener:

• código fuente;
• datos de entrada;
• parámetros;
• comandos del sistema;
• registros administrativos o comerciales.

Un mismo soporte físico podía representar informaciones muy distintas según el contexto y la codificación.

Aquí aparece una idea esencial de la informática: las máquinas manipulan representaciones de datos. Su significado depende de las convenciones y del programa que las interpreta.

Esta abstracción se lleva mucho más lejos en los ordenadores con programa almacenado descritos en el artículo sobre la arquitectura de von Neumann.

¿Cómo se leía una tarjeta perforada?

Los primeros sistemas podían detectar los agujeros mecánica o eléctricamente. Unas clavijas podían atravesar las perforaciones para establecer un contacto eléctrico o desencadenar una acción.

Más tarde también aparecieron lectores ópticos.

La velocidad aumentó enormemente, pero el principio siguió siendo el mismo: convertir la disposición física de los agujeros en señales interpretables por la máquina.

La tarjeta actuaba así como una interfaz entre un objeto físico y el tratamiento automático de información.

Las limitaciones de las tarjetas perforadas

A pesar de su éxito, tenían numerosas limitaciones.

Eran voluminosas. Los programas grandes podían ocupar cajas enteras. Había que almacenarlas, transportarlas y protegerlas, y su orden podía ser importante.

Modificar un programa implicaba a menudo sustituir o volver a perforar tarjetas. Cada tarjeta almacenaba muy poca información frente a los soportes posteriores.

Además, el procesamiento por lotes ralentizaba el ciclo entre escribir, ejecutar y corregir un programa.

Las cintas magnéticas, los discos, los terminales interactivos y las memorias electrónicas hicieron que fueran perdiendo atractivo.

¿Por qué sobrevivieron tanto tiempo?

Hoy parecen rudimentarias, pero tenían ventajas reales.

Eran relativamente sencillas de producir, transportables, legibles por máquinas robustas, adecuadas para la clasificación mecánica y compatibles con procedimientos administrativos consolidados.

Sobre todo, existía una enorme infraestructura a su alrededor: equipos, software, procedimientos, personal formado y archivos.

Sustituir una tecnología no consiste únicamente en inventar otra técnicamente superior. También hay que reemplazar su ecosistema.

Por eso las tarjetas siguieron utilizándose en algunos entornos durante los años setenta e incluso más tarde en aplicaciones especializadas.

De las tarjetas perforadas al programa almacenado

Las tarjetas previstas por Babbage y las utilizadas con los primeros ordenadores electrónicos compartían una característica: las instrucciones llegaban desde un soporte externo.

El siguiente gran paso fue almacenar las instrucciones directamente en la memoria del ordenador.

En una arquitectura de programa almacenado, el programa puede residir en memoria junto con los datos. Esto transforma profundamente el uso de la máquina: los programas son más fáciles de cargar, modificar, copiar y manipular.

Aun así, las tarjetas siguieron utilizándose durante años como medio de entrada para cargar programas que después se ejecutaban electrónicamente.

Se encuentran, por tanto, en la frontera entre dos épocas: la de las instrucciones materializadas en objetos físicos y la del software almacenado dentro de la máquina.

Un vínculo directo con nuestros archivos modernos

Una tarjeta perforada parece muy alejada de un archivo CSV, JSON o de texto. Sin embargo, la idea general resulta familiar.

En ambos casos existe una convención de representación que permite a una máquina interpretar datos.

Un agujero no posee significado por sí solo. Lo adquiere porque un sistema de codificación define qué representa su posición.

De la misma manera, una secuencia de caracteres separados por comas se convierte en CSV porque aplicamos reglas concretas a su estructura.

Las herramientas modernas de Bethemesh permiten manipular estas representaciones actuales, transformar datos estructurados y encadenar transformaciones mediante pipelines.

El soporte ha cambiado, pero la pregunta central sigue siendo la misma: ¿cómo representar información de forma suficientemente estructurada para que una máquina pueda procesarla automáticamente?

El legado de las tarjetas perforadas

Las tarjetas perforadas prácticamente han desaparecido de la informática cotidiana, pero su influencia sigue siendo visible.

Ayudaron a consolidar varias ideas esenciales:

• las instrucciones pueden separarse de la mecánica de una máquina;
• los datos pueden codificarse en un soporte legible automáticamente;
• un proceso puede seguir una secuencia de instrucciones preparada de antemano;
• grandes cantidades de información pueden procesarse automáticamente;
• un mismo soporte puede contener programas, comandos o datos.

También contribuyeron al desarrollo de una verdadera industria del tratamiento de información antes de la generalización del ordenador electrónico moderno.

Lo esencial

La historia de las tarjetas perforadas recorre casi dos siglos de automatización.

Aparecieron primero en sistemas de tejido para controlar patrones complejos. El telar de Jacquard demostró que cambiar una secuencia externa de tarjetas podía modificar el comportamiento de una máquina sin reconstruir su mecanismo.

Babbage adoptó el concepto para su máquina analítica. Hollerith convirtió después las tarjetas en una potente herramienta de tratamiento de datos para el censo estadounidense.

En el siglo XX se convirtieron en un soporte fundamental de la informática y generaciones de programadores entregaron sus programas como paquetes físicos de tarjetas.

Su importancia no reside en su sofisticación técnica, sino en la idea que materializan: la información puede codificarse en un soporte, leerse automáticamente y utilizarse para controlar un tratamiento.

Del cartón perforado a los archivos digitales y los programas almacenados en memoria, esta idea sigue en el corazón de la informática.

Preguntas frecuentes

¿Quién inventó las tarjetas perforadas?

No existe un único inventor de la tarjeta perforada moderna. Basile Bouchon y Jean-Baptiste Falcon utilizaron soportes perforados para automatizar el tejido en el siglo XVIII, y Joseph Marie Jacquard perfeccionó y popularizó posteriormente el sistema.

¿Era el telar de Jacquard un ordenador?

No. Era una máquina especializada para tejer. Pero sus tarjetas permitían modificar el patrón cambiando las instrucciones proporcionadas al mecanismo, por lo que constituye un hito importante en la historia de la automatización.

¿Utilizó Charles Babbage tarjetas perforadas?

Babbage planeó utilizarlas para controlar su máquina analítica, incluyendo tarjetas destinadas a representar operaciones y datos. Sin embargo, la máquina analítica completa nunca se construyó durante su vida.

¿Por qué es importante Herman Hollerith?

Hollerith desarrolló un sistema de tratamiento de datos mediante tarjetas perforadas utilizado en el censo estadounidense de 1890. Su empresa fue además uno de los antecedentes industriales de IBM.

¿Cuánta información contenía una tarjeta IBM?

El famoso formato IBM tenía 80 columnas y podía representar normalmente hasta 80 caracteres, dependiendo de la codificación y del uso.

¿Cuándo desaparecieron las tarjetas perforadas?

Su uso disminuyó con la expansión de las cintas magnéticas, los discos y los terminales interactivos, especialmente durante las décadas de 1960 y 1970, aunque algunos sistemas especializados continuaron utilizándolas durante más tiempo.