5 - LA MACCHINA DA MAGLIERIA

La storia dell'Automazione Industriale, nonostante sia sicuramente risultato di secoli di idee, invenzioni e applicazioni - come abbiamo visto in questi mesi - ha il suo inizio effettivo nell'Inghilterra della Rivoluzione Industriale. Ma quasi due secoli prima che questa avesse inizio, nello stesso Paese, e perfino nello stesso settore che vide iniziare la Rivoluzione stessa - quello tessile - comparve una macchina che già preludeva, in modo evidente, alla direzione che l'Industria avrebbe preso: la macchina da maglieria di William Lee.

Calze e gambali cuciti a maglia - e naturalmente a mano - erano un elemento di abbigliamento fondamentale nell'Inghilterra
 dei Tudor, fra il 1500 e il 1600. Li indossavano gli uomini, naturalmente, ma anche le donne sotto le lunghe gonne previste dalla moda dell'epoca - un mercato enorme, dove per produrre, interamente a mano, un paio di gambali a maglia occorrevano quattro giorni di lavoro.

E' qui che entra in gioco William Lee, curato Protestante del piccolo paese di Calverton, in Inghilterra. Secondo la leggenda per liberare dal continuo lavoro a maglia una ragazza che corteggiava, più probabilmente vedendo le possibilità economiche del mercato, Lee sviluppò, in tappe successive, una macchina
che imitava esattamente i movimenti delle mani delle magliaie, ma ad un ritmo incredibilmente più sostenuto - alla fine, ben dodici volte più rapido. Poteva produrre quantità enormi di gambali di lana, e più tardi perfino di seta - ma paradossalmente, fu esattamente questo il motivo che portò la regina Elisabetta I a rifiutargli, per ben due volte, un brevetto: gli interessi dei moltissimi magliai d'Inghilterra sarebbero stati messi in pericolo da una macchina tanto più efficiente rispetto al lavoro manuale, e i tempi, evidentemente, non erano ancora maturi. Ebbe miglior fortuna in Francia, dove riparò successivamente, e ottenne un brevetto: ma purtroppo, la sua nascente fabbrica a Rouen e le sue aspirazioni furono schiacciate dal clima crescentemente ostile per la sua nazionalità e la sua religione. Morì in grandi ristrettezze, a Parigi, nel 1614.

Sebbene non abbia avuto fortuna, William Lee è quindi, con la sua macchina da maglieria, uno dei più prossimi precursori di quell'evento epocale che fu la Rivoluzione Industriale - l'evento da cui discende buona parte del nostro mondo moderno, e da cui sicuramente dipese la nascita del nostro lavoro sull'Automazione. La forma ad uncino degli aghi della sua macchina è ancora identica, quattro secoli dopo, nelle macchine da maglieria moderne; e così la sua idea guida di inventare, e migliorare costantemente, macchine come quelle che, ogni giorno, muovono la nostra Industria.

4 - IL CARRO A VENTO

Oggi più che mai, l'inquinamento atmosferico del nostro pianeta ci porta a considerare con sempre maggiore attenzione l'importanza di sviluppare metodi per la generazione e lo sfruttamento dell'energia che inquinino poco - o idealmente, per nulla. Ma l'invenzione di cui parliamo oggi - pur essendo sicuramente degna di definirsi "per nulla inquinante" - non nacque da questo nobile desiderio, ma dal problema, molto più pratico, di non disporre di fonti di energia più economiche del semplice vento.

Mente e mano dietro a questa particolare invenzione sono quelle di un Italiano, Guido da Vigevano, figura geniale del 1300 che precorre per alcuni temi, come la varietà dei suoi interessi, il ben più celebre Leonardo. Guido da Vigevano fu infatti insieme medico (e coraggioso sperimentatore, dato che descrive nei suoi testi gli studi da lui fatti per sviluppare un antidoto, culminati nella sua sperimentazione su se stesso del composto) e ingegnere, soprattutto militare, alla ricerca di metodi per costruire macchine da guerra - il 1300 è ancora epoca di grandi castelli e lunghi assedi - leggere e addirittura smontabili, per poter essere trasportate da animali da soma.

Ma un animale da soma costa, perchè va nutrito, si stanca, può ferirsi, e può andare nel panico in un momento cruciale. Ed è probabilmente partendo da questo problema che Guido da Vigevano inventò e descrisse quella che è probabilmente la primissima antenata della nostra moderna automobile: il carro a vento.


Più che ad un'automobile, il veicolo, lungo all'incirca otto metri, doveva svolgere le funzioni di un furgone, e trasportare soldati "spinto dal vento senza animali da tiro, muovendosi con violenza sui terreni aperti, e confondendo tutte le truppe"; così ce lo presenta il suo inventore, e tutto lascia pensare che dovesse essere uno spettacolo piuttosto impressionante.


La tecnologia che possiamo studiare nei progetti originali, pur essendo questi difficili da interpretare
 (siamo nel 1335, e nessuno ha ancora inventato la prospettiva lineare: non ci sono ancora metodi efficaci per rappresentare un solido sulla superficie del foglio con precisione) tradisce chiaramente la sua ispirazione, che del resto è palese nelle descrizioni scritte: si tratta di un'altra importantissima tecnologia dell'epoca, ossia il mulino a vento. E proprio le pale di questo "mulino a vento su ruote" dovevano attivare a loro volta l'albero motore, il quale avrebbe trasmesso il movimento alle ruote e spinto l'intero veicolo. La torretta stessa, oltre ad albergare il meccanismo motore, avrebbe ospitato i soldati, per trasportarli rapidamente e tenerli protetti. E per le giornate di bonaccia, impossibili da trascurare, Guido immaginò un sistema di alimentazione manuale, dall'interno, dove sarebbero stati i passeggeri stessi a muovere l'albero - un meccanismo che ritroveremo, migliorato, nel carro armato di Leonardo.

3 - L'OROLOGIO DELL'ELEFANTE

Il tempo! Nessun altro concetto è altrettanto sfuggente e insieme tanto essenziale, e per questo così affascinante; e misurarlo, con precisione e costanza, è stata una sfida per molti secoli. Oggi vedremo una soluzione straordinaria a questa esigenza: un orologio automatico che risale al periodo d'oro dell'automazione Araba - fra il 1100 e il 1200.

Il meccanismo è opera di una figura di importanza capitale
 nella storia dell'ingegneria Araba: Al-Jazari, capo ingegnere al palazzo di Artuklu e autore del Libro della Conoscenza degli Ingegnosi Dispositivi Meccanici un'opera fondamentale per la storia dell'automazione e della robotica. E non si può certo dire che l'Orologio dell'Elefante non sia all'altezza di un padre tanto celebre!

L'aspetto dell'Orologio è di sicuro impressionante: una grande statua di elefante, cavalcato dal suo Mahout. Sulla groppa della bestia poggia una torre, in cima alla quale s'affaccia un'altra figura. Un serpente, o drago, si sta arrampicando sulla torre; e sul tetto è appollaiato un grande uccello, forse una leggendaria Fenice.
Il cuore del meccanismo è tuttavia un semplice serbatoio d'acqua, nascosto all'interno dell'elefante.In questo galleggia una ciotola forata, che naturalmente si riempie lentamente, ed è calibrata per affondare, esattamente, in mezz'ora. E a tale intervallo i meccanismi dell'orologio si attivano:

- affondando, la ciotola agisce su delle corde, che rilasciano una pesante sfera di metallo nella bocca del Drago. Questa figura, a sua volta, si sposta in avanti, e risolleva sul pelo dell'acqua la ciotola, in modo da ricaricare il sistema;
- nel frattempo, un secondo sistema di corde agisce sulla figura in cima alla torre, facendole alzare la mano destra o sinistra, a seconda che segni una mezz'ora o un'ora esatta;
- contemporaneamente, il conduttore dell'elefante, o mahout, batte su un tamburo, e la fenice sul tetto della torre emette un richiamo;
- infine, il Drago torna nella posizione originaria; il sistema è di nuovo carico.

Tutto questo ciclo si ripete automaticamente, con precisione, fino a che vi sono sfere di metallo nell'apposito alloggiamento. Ma è ancora di maggior valore considerare come il meccanismo prevedesse una regolazione quotidiana per tenere conto della lunghezza variabile delle ore di luce nel corso dell'anno; per far questo, un secondo serbatoio d'acqua era collegato al primo, attraverso un regolatore di flusso: un galleggiante calibrato per far sì che il sistema battesse le ore esatte, ogni giorno. Si tratta di un sistema che vedrà grandissima diffusione, ad esempio nelle caldaie dei motori a vapore - ma solo durante la Rivoluzione Industriale, nel diciottesimo secolo, più di cinquecento anni più tardi!

2 - IL POLYBOLOS

Sebbene possa essere un pensiero poco confortante, va riconosciuto che spesso, nella storia, la spinta alle innovazioni tecnologiche - e quindi anche d'Automazione - arriva da esigenze di natura bellica. E' questo il caso della macchina incredibile di cui parleremo oggi: il Polybolos, o catapulta a ripetizione, la cui invenzione risale, dai testi di cui disponiamo, al terzo secolo AC.

Descritto nei testi di Filone di Bisanzio, noto anche come Filone il Matematico, ingegnere e autore Greco, famoso per il suo Compendio di Meccanica, dove copriva argomenti dalla matematica agli assedi, passando per la crittografia, il Polybolos viene attribuito all'ingegno di Dionisio d'Alessandria, che fu ingegnere nel terzo secolo AC presso l'Arsenale di Rodi - isola famosissima per la qualità dei suoi ingegneri, famosi per i loro meccanismi e automi  (tanto da portare nel mito il famoso "Colosso di Rodi", un uomo artificiale di proporzioni gigantesche). E in effetti, sebbene non ci siano resti archeologici a provarci in modo assoluto il suo effettivo utilizzo sul campo,il Polybolos è sicuramente una macchina di concezione straordinaria.

Costruito per lanciare dei letali dardi di mezzo metro di lunghezza (che piovendo dall'alto, una volta scagliati, potevano perforare scudi e corazze e letteralmente inchiodare a terra un uomo), il meccanismo si distingue da altri simili per un'idea unica: quella di evitare le operazioni di ricarica dopo ogni singolo colpo sparato. Dionisio progettò un caricatore verticale, riempito di dardi, che poteva essere ricaricato senza interrompere il ritmo di fuoco - e soprattutto, disegnò il meccanismo che permetteva al Polybolos (letteralmente, "che scaglia tanti dardi") di caricarsi e fare fuoco semplicemente con la rotazione - secondo alcuni in senso alternato, per altri in senso continuo - di una manovella. All'interno della macchina, infatti, un ingranaggio riceveva uno per volta i dardi dal caricatore e contemporaneamente, grazie ad una catena, ritendeva la corda dell'arco; e se è straordinario pensare che questa è la prima applicazione della catena ad anelli piatti, la cui invenzione normalmente si attribuisce a Leonardo da Vinci, e che è il modello su cui si basano oggi le trasmissioni di biciclette e motociclette, è sicuramente quasi incredibile, confrontando i meccanismi, scoprire che quello di Dionisio è pressochè identico a quello della primo mitragliatore automatico della storia, il Gatling, il cui brevetto risale nientemeno che al 1862 - più di duemila anni più tardi!

La velocità di fuoco di quest'arma è stata calcolata in cinque colpi al minuto,certamente insignificante rispetto alle armi da fuoco automatiche odierne, ma probabilmente terrificante all'epoca - addirittura troppo avanti sui tempi, dato che la velocità di puntamento non era all'altezza di quella di fuoco, e il meccanismo finiva con il colpire più volte un bersaglio già neutralizzato.
Ma a stupire forse maggiormente può essere la sua precisione: agli inizi del 1900, lo studioso e ufficiale di artiglieria tedesco Erwin Schramm effettuò una ricostruzione del Polybolos e ne fece dimostrazione al Kaiser. In quella occasione, il meccanismo inventato duemila e duecento anni prima da Dionisio fece l'incredibile, e sparò con tanta precisione da spezzare a metà, con il secondo dardo, il primo appena scagliato!

1 - IL MECCANISMO DI ANTIKYTHERA

Cominciamo, da questo mese, a trattare un nuovo argomento: vi racconteremo di oggetti incredibili, opere d'automazione che possono sinceramente stupire quando ci rendiamo conto di quanto siano antiche e insieme straordinariamente sofisticate. E iniziamo davvero alla grande, con quello che è stato definito dagli attoniti esperti che lo studiano come "il più antico computer analogico della storia": il meccanismo di Antikythera, la cui costruzione risale, secondo le ultime datazioni, al 100-150 AC.

Ritrovato il 17 maggio del 1902 nel sito archeologico del naufragio di Antikythera, al largo dell'omonima isola greca, dallo studioso Valerios Stais, lo strano meccanismo, forse eclissato da notevoli ritrovamenti artistici come l'Efebo di Antikythera, del 340 AC, oggi ospitato al Museo Nazionale Archeologico di Atene fu dapprima considerato una sorta di antico precursore degli orologi meccanici. Fu cinquant'anni dopo che Derek De Solla Price ne intuì la straordinaria importanza, e gli studi dell'incredibile apparato - fra radiografie, ricostruzioni, e tomografie, continuano tutt'ora - l'ultima pubblicazione su Nature è del novembre 2010.

Ma cosa fa, esattamente, questo meccanismo? In breve, si tratta di un calcolatore astronomico: un meccanismo compatto, e portatile (completo di manuale d'istruzioni, sia astronomiche che geografiche, inciso sulla custodia) capace, immettendo una data, di calcolare una serie di dati astronomici, fra cui la posizione del Sole e della Luna, la fase lunare, e le posizioni dei cinque pianeti noti ai Greci. Ma il fatto straordinario è che meccanismi di questa complessità non riappaiono, nella Storia, fino al quattordicesimo secolo, e che il livello ingegneristico del meccanismo ricorda, per sofisticatezza, gli orologi meccanici del 1800 - quasi due millenni più tardi; la loro disposizione permette di calcolare i dati astronomici con una precisione incredibile, simulando anomalie e particolarità che rivelano sia una straordinaria inventiva ingegneristica che una profondissima conoscenza astronomica, che ha fatto attribuire la paternità del meccanismo alla scuola del più grande astronomo dell'epoca, Ipparco.

Spiegazioni di ogni tipo sono state date dell'esistenza di questo meccanismo così unico e così incredibilmente avanzato, da un intervento alieno ad una visita di viaggiatori del tempo; ma le citazioni di meccanismi simili, seppur inferiori, nella letteratura dell'epoca, insieme alle nozioni di astronomia che sappiamo essere conosciute dai Greci, ci permettono di ignorare ogni fantasiosa ipotesi. Il meccanismo di Antikythera è, semplicemente, una delle opere eccezionali dell'intelletto umano, una vera - così l'ha descritta Michael Edmunds, capo del più recente progetto di ricerca - "Monna Lisa dell'Ingegneria".