Os cartões perfurados: do tear Jacquard aos primeiros computadores

Durante quase dois séculos, os cartões perfurados transformaram instruções e dados em objetos físicos que as máquinas podiam ler automaticamente. Muito antes das fitas magnéticas, discos e memórias eletrónicas, simples cartões com furos controlaram teares, aceleraram censos e, mais tarde, serviram para programar alguns dos primeiros computadores.

A sua história liga várias etapas fundamentais da informática: o tear Jacquard, as máquinas imaginadas por Charles Babbage, os sistemas de Herman Hollerith e os centros informáticos do século XX.

O cartão perfurado não é o único antepassado do computador. Mas representa uma ideia fundamental: instruções e dados podem ser separados da máquina que os processa e representados de forma legível automaticamente.

Antes da informática: automatizar um padrão

No século XVIII, vários inventores procuraram automatizar a produção de tecidos complexos. Basile Bouchon utilizou papel perfurado na década de 1720 e Jean-Baptiste Falcon melhorou o princípio com cartões ligados. No início do século XIX, Joseph Marie Jacquard aperfeiçoou e popularizou um tear controlado por cartões perfurados.

A presença ou ausência de um furo determinava o comportamento de uma parte do mecanismo. Uma sequência de cartões podia assim descrever um padrão complexo.

O tear Jacquard: um programa antes da programação?

Os cartões Jacquard são por vezes apresentados como primeiros “programas”. A analogia é útil, mas deve ser usada com cuidado. Os cartões controlavam uma sequência de ações mecânicas e alterar a sequência mudava o padrão sem reconstruir o tear.

Esta separação entre a máquina e as instruções que determinam o seu comportamento lembra fortemente a programação. O tear Jacquard, porém, era uma máquina especializada em tecelagem, não um computador de uso geral.

Charles Babbage retoma a ideia

Algumas décadas depois, Charles Babbage trabalhou em máquinas para automatizar cálculos. A sua Máquina de Diferenças destinava-se a produzir tabelas matemáticas através de diferenças finitas.

Babbage imaginou depois a muito mais ambiciosa Máquina Analítica, capaz de executar diferentes sequências de operações. Para a controlar, propôs cartões perfurados, inspirados em parte pelo tear Jacquard, com diferentes tipos de cartões para operações e dados.

A mudança conceptual era essencial: as instruções deixavam de estar permanentemente incorporadas na mecânica e podiam ser fornecidas a partir do exterior.

Ada Lovelace e a máquina programável

Ada Lovelace estudou a Máquina Analítica e compreendeu as consequências da separação entre máquina e instruções. Nas suas famosas notas de 1843 descreveu, entre outras coisas, um método para calcular números de Bernoulli.

Os cartões perfurados teriam sido o suporte físico para parte dessas instruções e dados. Um suporte perfurado deixava assim de controlar apenas um padrão têxtil e podia participar na descrição de um processo de cálculo. A biografia de Ada Lovelace aprofunda este período.

Furos como informação

Num cartão perfurado, posições predefinidas podem estar perfuradas ou não perfuradas. Estes estados físicos codificam informação.

Não devemos equipará-los automaticamente a 0 e 1: conforme o sistema, posições e combinações de furos representavam algarismos, letras ou instruções. O princípio geral aproxima-se, contudo, da tecnologia digital moderna: informação abstrata representada através de estados físicos distintos.

Herman Hollerith e o censo dos Estados Unidos

No final do século XIX, o crescimento da população tornava o processamento do censo norte-americano cada vez mais difícil. O engenheiro Herman Hollerith desenvolveu um sistema eletromecânico que utilizava cartões perfurados para registar e contar informação.

O sistema foi utilizado no censo dos Estados Unidos de 1890. Características de uma pessoa eram representadas por furos em posições definidas e as máquinas podiam depois contabilizar os cartões muito mais depressa do que um processo inteiramente manual.

Os cartões tornaram-se assim uma ferramenta de processamento automatizado de dados.

De Hollerith à IBM

Hollerith fundou a Tabulating Machine Company para comercializar os seus sistemas. Em 1911, a empresa fundiu-se com outras para formar a Computing-Tabulating-Recording Company (CTR), que em 1924 passou a chamar-se International Business Machines (IBM).

Os cartões perfurados permaneceram centrais para a atividade da IBM durante décadas. Muito antes de os computadores eletrónicos se tornarem comuns, administrações e empresas já utilizavam máquinas de cartões para ordenar, contar e processar grandes volumes de informação.

O cartão IBM de 80 colunas

No final da década de 1920 surgiu um dos formatos mais emblemáticos: o cartão IBM de 80 colunas, com cerca de 18,7 × 8,3 centímetros. Dependendo da codificação, cada coluna podia representar um carácter.

Quando chegaram os computadores eletrónicos, os cartões não desapareceram de imediato. Um programa podia ocupar dezenas, centenas ou milhares de cartões, cuja ordem física era crucial. Deixar cair um conjunto mal numerado podia criar um problema sério.

Programar com um conjunto de cartões

Em muitos centros informáticos das décadas de 1950, 1960 e 1970, os utilizadores não trabalhavam diretamente diante do computador. O código era introduzido através de uma perfuradora de cartões, podendo cada linha corresponder a um cartão.

O conjunto era entregue a um operador ou leitor; os resultados eram recolhidos mais tarde, frequentemente em papel. Este método chama-se processamento em lote (batch processing). Um erro de sintaxe podia exigir corrigir um cartão, voltar a submeter o conjunto e esperar por outra execução.

Programas e dados no mesmo suporte

Os cartões podiam guardar código-fonte, dados de entrada, parâmetros, comandos de sistema ou registos administrativos. O mesmo suporte físico representava informações diferentes conforme o contexto e a codificação.

É uma ideia essencial da informática: as máquinas manipulam representações de dados e o significado depende das convenções e do programa que as interpreta. A arquitetura de von Neumann leva esta abstração ainda mais longe.

Como eram lidos os cartões perfurados?

Os primeiros sistemas detetavam os furos mecanicamente ou eletricamente. Pinos podiam atravessar um furo, estabelecer um contacto elétrico ou desencadear uma ação. Mais tarde surgiram também leitores óticos.

O princípio manteve-se: converter a disposição física dos furos em sinais interpretáveis pela máquina. O cartão funcionava como uma interface entre um objeto físico e o processamento automático da informação.

As limitações dos cartões perfurados

Os cartões eram volumosos, guardavam pouca informação e tinham de ser armazenados, transportados e protegidos. Programas grandes podiam ocupar caixas inteiras. Alterar um programa significava muitas vezes substituir ou voltar a perfurar cartões.

O processamento em lote também tornava lento o ciclo entre escrever, executar e corrigir. Fitas magnéticas, discos, terminais interativos e memória eletrónica tornaram gradualmente os cartões menos atrativos.

Porque sobreviveram tanto tempo?

Eram relativamente simples de produzir, fáceis de transportar, legíveis por máquinas robustas e adequados à ordenação mecânica. Sobretudo, existia à sua volta uma enorme infraestrutura: equipamentos, software, procedimentos, pessoal formado e arquivos.

Substituir uma tecnologia não depende apenas de existir uma alternativa tecnicamente superior. É necessário substituir também o ecossistema. Por isso os cartões permaneceram em alguns ambientes durante a década de 1970 e até mais tarde.

Dos cartões perfurados ao programa armazenado

Os cartões previstos por Babbage e os utilizados nos primeiros computadores eletrónicos forneciam instruções num suporte externo. O passo seguinte foi colocar as instruções diretamente na memória do computador.

Numa arquitetura de programa armazenado, programas e dados podem residir juntos na memória. Os programas tornam-se mais fáceis de carregar, alterar, copiar e manipular. Ainda assim, os cartões continuaram durante anos a ser um meio de entrada.

Uma ligação direta aos ficheiros modernos

Um cartão perfurado parece muito distante de um ficheiro CSV, JSON ou de texto, mas a ideia subjacente é familiar. Ambos dependem de uma convenção de representação que permite à máquina interpretar os dados.

Um furo não possui significado por si só: adquire-o porque um esquema de codificação define o que a sua posição representa. Da mesma forma, caracteres separados por vírgulas tornam-se CSV graças a regras acordadas.

O suporte mudou, mas a questão central mantém-se: como representar informação de forma suficientemente estruturada para que uma máquina a possa processar automaticamente?

O legado dos cartões perfurados

Os cartões ajudaram a estabelecer ideias fundamentais: separar instruções da mecânica, codificar dados em suportes legíveis por máquinas, processar sequências preparadas e usar o mesmo meio para programas, comandos ou dados.

A sua importância não vem da sofisticação técnica, mas da ideia que representam: a informação pode ser codificada num suporte, lida automaticamente e utilizada para controlar um processamento.

Perguntas frequentes

Quem inventou os cartões perfurados?

Não houve um único inventor do cartão perfurado moderno. Basile Bouchon e Jean-Baptiste Falcon utilizaram suportes perfurados para automatizar a tecelagem no século XVIII; Joseph Marie Jacquard aperfeiçoou e popularizou posteriormente o sistema.

O tear Jacquard era um computador?

Não. Era uma máquina especializada de tecelagem. Os seus cartões podiam, contudo, alterar o padrão ao mudar as instruções fornecidas ao mecanismo, tornando-o um marco importante da automatização.

Charles Babbage utilizou cartões perfurados?

Planeou utilizá-los para controlar a Máquina Analítica, incluindo cartões para operações e dados. A Máquina Analítica completa nunca foi construída durante a sua vida.

Porque é Herman Hollerith importante?

Hollerith desenvolveu um sistema de processamento de dados com cartões perfurados utilizado no censo norte-americano de 1890. A sua empresa foi também um dos antecessores industriais da IBM.

Quanto podia guardar um cartão IBM?

O famoso formato IBM tinha 80 colunas e podia normalmente representar até 80 caracteres, dependendo da codificação e da utilização.

Quando desapareceram os cartões perfurados?

O seu uso diminuiu com fitas magnéticas, discos e terminais interativos, sobretudo nas décadas de 1960 e 1970, embora sistemas especializados os tenham utilizado durante mais tempo.