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Buon ascolto, e se vi interessano il testo di accompagnamento e i link alle fonti di questa puntata, sono qui sotto.

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Gli appassionati di archeologia misteriosa li chiamano OOPART: sono gli oggetti fuori posto, o meglio fuori tempo. Manufatti che si suppone non potessero esistere nell’epoca a cui vengono datati e la cui esistenza costituirebbe un anacronismo. Immaginate di trovare una lavastoviglie o uno schema di sudoku dentro una tomba egizia mai aperta prima: sarebbe un OOPART. In realtà i presunti OOPART segnalati finora hanno tutti spiegazioni normali ma comunque affascinanti.

In informatica, invece, esiste uno di questi OOPART davvero difficile da spiegare. Questo oggetto apparentemente fuori dal tempo è un monitor gigante per computer, a colori, ultrapiatto, ad altissima risoluzione, che misura ben tre metri per sette ed è perfettamente visibile in piena luce. Prestazioni del genere oggi sono notevoli, ma si tratta di un manufatto che risale a sessant’anni fa, quando i monitor erano fatti con i tubi catodici, pesantissimi e ingombrantissimi.

La cosa buffa è che questo anacronismo extra large è sotto gli occhi di tutti, ma oggi nessuno ci fa caso. È il monitor gigante che si vede sempre nei documentari e nei film dedicati alle missioni spaziali: il mitico megaschermo del Controllo Missione.

13 aprile 1970. Il Controllo Missione durante una diretta TV trasmessa dal veicolo spaziale Apollo 13. A sinistra si vede lo schermo gigante a colori in alta risoluzione. A destra, la videoproiezione Eidophor a colori (NASA).

Come è possibile che la NASA avesse già, sei decenni fa, una tecnologia che sarebbe arrivata quasi trent’anni più tardi? Tranquilli, gli alieni non c’entrano, ma se chiedete anche ai tecnici del settore e agli informatici come potesse esistere un oggetto del genere a metà degli anni Sessanta, probabilmente non sanno come rispondere.

Questa è la strana storia di questo oggetto a prima vista impossibile e di una serie di tecnologie folli e oggi dimenticate, a base di olio viscoso, dischi rotanti e puntine di diamante, nelle quali c’è di mezzo un notevole pizzico di Svizzera. Se il nome Fritz Fischer e la parola Eidophor non vi dicono nulla, state per scoprire una pagina di storia della tecnologia che non è solo un momento nerd ma è anche una bella lezione di come l’ingegno umano sa trovare soluzioni geniali a problemi in apparenza irrisolvibili.

Benvenuti alla puntata del 28 giugno 2024 del Disinformatico, il podcast della Radiotelevisione Svizzera dedicato alle notizie e alle storie strane dell’informatica. Io sono Paolo Attivissimo.

[SIGLA di apertura]

Un oggetto impossibile

Se siete fra i tanti che in questo periodo stanno acquistando un televisore ultrapiatto gigante in alta definizione, forse vi ricordate di quando lo schermo televisivo più grande al quale si potesse ambire a livello domestico era un 32 pollici, ossia uno schermo che misurava in diagonale circa 80 centimetri, ed era costituito da un ingombrantissimo, costosissimo e pesantissimo tubo catodico, racchiuso in un mobile squadrato e profondo che troneggiava nella stanza. Sì, c’erano anche i videoproiettori, ma quelli erano ancora più costosi e ingombranti. Magari avete notato questi strani scatoloni nei film di qualche decennio fa. Oggi, invece, è normale avere schermi ultrapiatti, con una diagonale tre volte maggiore, che sono così sottili che si appoggiano contro una parete.

Eppure alla NASA, a metà degli anni Sessanta, su una parete del Controllo Missione che gestiva i lanci spaziali verso la Luna, c’erano non uno ma ben cinque megaschermi perfettamente piatti, nitidissimi, con colori brillanti, visibili nonostante le luci accese in sala. Il più grande di questi schermi misurava appunto tre metri di altezza per sette di larghezza. La risoluzione di questi monitor era talmente elevata che si leggevano anche i caratteri più piccoli delle schermate tecniche e dei grafici che permettevano agli addetti di seguire in dettaglio le varie fasi dei voli spaziali.

Per fare un paragone, maxischermi come il Jumbotron di Sony o i Diamond Vision di Mitsubishi arriveranno e cominceranno a essere installati negli stadi e negli spazi pubblicitari solo negli anni Ottanta, e comunque non avranno la nitidezza di questi monitor spaziali della NASA. Certo, al cinema c’erano dimensioni e nitidezze notevoli e anche superiori, soprattutto con i grandi formati come il 70 mm, ma si trattava di proiezioni di pellicole preregistrate, mentre qui bisognava mostrare immagini e grafici in tempo reale. I primi monitor piatti, con schermi al plasma, risalgono anch’essi agli anni Ottanta ed erano installati nei computer portatili di punta dell’epoca, ma non raggiungevano certo dimensioni da misurare in metri e in ogni caso erano monocromatici.

I primi schermi piatti a colori arriveranno addirittura trent’anni dopo quelli della NASA, nel 1992, e saranno ancora a bassa risoluzione. Il primo televisore a schermo piatto commercialmente disponibile sarà il Philips 42PW9962 (un nome facilissimo da ricordare), classe 1995, che misurerà 107 centimetri di diagonale e avrà una risoluzione modestissima, 852 x 480 pixel, che oggi farebbe imbarazzare un citofono. Costerà ben 15.000 dollari dell’epoca. Oggi dimensioni diagonali di 98 pollici (cioè due metri e mezzo) e risoluzioni dai 4K in su (ossia 3840 x 2160 pixel) sono commercialmente disponibili a prezzi ben più bassi.

Insomma, quella tecnologia usata dall’ente spaziale statunitense sembra davvero fuori dal tempo, anacronistica, impossibile. Però esisteva, e le foto e i filmati di quegli anni mostrano questi schermi all’opera, con colori freschissimi e dettagli straordinariamente nitidi, nella sala ben illuminata del Controllo Missione.

Per capire come funzionavano bisogna fare un salto a Zurigo.

Eidophor, il videoproiettore a olio

Per proiettare immagini televisive, quindi in tempo reale, su uno schermo di grandi dimensioni, negli anni Sessanta del secolo scorso esisteva una sola tecnologia: andava sotto il nome di Eidophor ed era un proiettore speciale, realizzato dalla Gretag AG di Regensdorf.

Era questo apparecchio che mostrava le immagini che arrivavano dallo spazio e dalla Luna ai tecnici del Controllo Missione di Houston, e si trattava di un marchingegno davvero particolare, concepito dall’ingegner Fritz Fischer, docente e ricercatore presso il Politecnico di Zurigo, dove lo aveva sviluppato addirittura nel 1939 [brevetto US 2,391,451], presentando il primo esemplare sperimentale nel 1943. Se ve lo state chiedendo, il nome Eidophor deriva da parole greche che significano grosso modo “portatore di immagini”.

Questo proiettore usava un sistema ottico simile a quello di un proiettore per pellicola, ma al posto della pellicola c‘era un disco riflettente che girava lentamente su se stesso. Questo disco era ricoperto da un velo di olio trasparente ad alta viscosità, sul quale un fascio collimato e pilotato di elettroni depositava delle cariche elettrostatiche che ne deformavano la superficie.

Uno specchio composto da strisce riflettenti alternate a bande trasparenti proiettava la luce intensissima di una lampada ad arco su questo velo di olio, e solo le zone del velo che erano deformate dal fascio di elettroni riflettevano questa luce verso lo schermo, permettendo di disegnare delle immagini in movimento.

Schema di funzionamento del velo d’olio e dello specchio a strisce, tratto da Eidophor – der erste Beamer, Ngzh.ch, 2018.

Lo so, sembra una descrizione molto steampunk. E come tanta tecnologia della cultura steampunk, anche l’Eidophor era grosso, ingombrante e difficile da gestire. Usarlo richiedeva la presenza di almeno due tecnici e un’alimentazione elettrica trifase, e se il velo d’olio si contaminava l’immagine prodotta veniva danneggiata. Però la sua tecnologia completamente analogica funzionava e permetteva di mostrare immagini televisive in diretta, inizialmente in bianco e nero e poi a colori, su schermi larghi fino a 18 metri.

Nel 1953 l’Eidophor fu presentato negli Stati Uniti in un prestigioso cinema di New York, su iniziativa della casa cinematografica 20th Century Fox, che sperava di installarne degli esemplari in centinaia di sale per mostrare eventi sportivi o spettacoli in diretta, ma non se ne fece nulla, perché l’ente statunitense di regolamentazione delle trasmissioni non concesse le frequenze televisive necessarie per la diffusione.

Negli anni Sessanta le emittenti televisive di tutto il mondo cominciarono a usare questi Eidophor come sfondi per i loro programmi, specialmente nei telegiornali e per le cronache degli eventi sportivi. Fra i clienti di questa invenzione svizzera ci furono anche il Pentagono, per applicazioni militari, e appunto la NASA, che ne installò ben trentaquattro esemplari nella propria sede centrale per mostrare le immagini dei primi passi di esseri umani sulla Luna a luglio del 1969. Gli Eidophor della NASA furono modificati in modo da avere una risoluzione quasi doppia rispetto allo standard televisivo normale, 945 linee orizzontali invece delle 525 standard, rendendo così leggibili anche i caratteri più piccoli delle schermate di dati. In pratica la NASA aveva dei megaschermi HD negli anni Sessanta grazie a questa tecnologia svizzera, che fra l’altro piacque anche ai rivali sovietici, che installarono degli Eidophor anche nel loro centro di lancio spaziale.

Ma per lo schermo gigante centrale della NASA neppure l’Eidophor era all’altezza dei requisiti. Per quelle immagini ultranitide a colori era necessario ricorrere ai diamanti e alla Bat-Caverna.

Diamanti e Bat-Caverne

Anche in questo caso la tecnologia analogica fece acrobazie notevolissime. Lo schermo usava una batteria di ben sette proiettori, alloggiati in una enorme sala completamente dipinta di nero e battezzata “Bat-Caverna” dai tecnici che ci lavoravano.

Schema del sistema di proiezione, che mostra i grandi specchi usati per deviare i fasci di luce dei proiettori e ridurre così le dimensioni della sala tecnica.

Questi proiettori usavano lampade allo xeno, la cui luce potentissima illuminava delle diapositive e le proiettava su grandi lastre di vetro semitrasparente, che costituivano gli schermi veri e propri. Ma il calore di queste lampade avrebbe fuso o sbiadito in fretta qualunque normale diapositiva su pellicola, e i grafici dovevano invece restare sullo schermo per ore.

Così i tecnici si inventarono delle diapositive molto speciali, composte da lastrine di vetro ricoperte da un sottilissimo strato opaco di metallo. Su queste diapositive si disegnavano in anticipo le immagini da mostrare, incidendole direttamente nel metallo, un po’ come si fa per i circuiti stampati. Il metallo rimosso lasciava passare la luce, e poi dei filtri colorati permettevano di tingere la luce proiettata sullo schermo.

Questo permetteva di avere grafici e immagini di grandissima nitidezza, ben oltre qualunque risoluzione di monitor dell’epoca, e risolveva il problema delle immagini statiche, per esempio quella del globo terrestre o di un grafico di traiettoria o dei consumi di bordo del veicolo spaziale. Ma non risolveva il problema di aggiornare quei grafici con i dati di telemetria che provenivano dallo spazio e dai centri di calcolo della NASA.

Dettaglio di una porzione del megaschermo principale del Controllo Missione.

La soluzione ingegnosa, anche in questo caso fortemente analogica, fu montare alcuni di questi sette proiettori su un supporto che permetteva di orientarli. Questi proiettori avevano delle diapositive metalliche nelle quali c’era incisa la sagoma dei vari veicoli spaziali da seguire, e il loro puntamento era comandato dai dati che arrivavano dal centro di calcolo della NASA [l’adiacente Real-Time Computer Complex, descritto in italiano qui da Tranquility Base], pieno di grandi computer IBM 360, che elaboravano i dati trasmessi dal veicolo spaziale. In pratica, invece di aggiornare l’intera immagine come si fa con i normali monitor, veniva semplicemente spostata la diapositiva che raffigurava il veicolo e lo sfondo restava fisso.

Ma i grafici e le traiettorie andavano disegnati e aggiornati man mano, e quindi questo trucco di spostare la sagomina, per così dire, non bastava. Così la NASA adottò un trucco ancora più elegante: una testina di diamante, simile alle puntine dei giradischi, comandata da dei servomotori sugli assi X e Y, incideva la diapositiva, rimuovendo lo strato metallico opaco e facendo passare la luce del proiettore attraverso la zona incisa.

Sì, le immagini venivano letteralmente incise, formando simpatici truciolini metallici, spazzati via da delle potenti ventole. Quindi quando vedete nei documentari di quel periodo che il tracciato grafico della traiettoria di un veicolo spaziale si aggiorna, è perché la diapositiva veniva grattata. Semplice ed efficace, anche se ovviamente non era possibile rifare e correggere.

Sono tutte tecniche in apparenza semplici, una volta che qualcuno le ha escogitate, ma soprattutto sono tecniche che rivelano una lezione troppo spesso dimenticata nell’informatica di oggi: invece di usare potenza di calcolo a dismisura e risolvere tutto con il software per forza bruta, conviene esaminare bene il problema e capire prima di tutto quali sono i requisiti effettivi del progetto.

Nel caso della NASA, quei monitor dovevano mostrare in altissima risoluzione solo immagini statiche con pochi elementi in movimento, per cui non era necessario un approccio “televisivo”, nel quale l’immagine intera viene aggiornata continuamente. Per le immagini televisive vere e proprie c’era l’Eidophor; per tutto il resto bastavano diapositive metalliche e una puntina di diamante che le grattasse.

Sarebbe bello vedere applicare questi principi, per esempio, all’intelligenza artificiale. Il modello di oggi delle IA è forza bruta, con impatti energetici enormi. Ma ci sono soluzioni più eleganti ed efficienti. Per esempio, se si tratta di fare riconoscimento di immagini di telecamere di sorveglianza, non ha senso fare come si fa oggi, ossia mandare le immagini a un centro di calcolo remoto e poi farle analizzare lì da un’intelligenza artificiale generalista; conviene invece fare l'analisi sul posto, a bordo della telecamera, con una IA fatta su misura, che consuma infinitamente meno e rispetta molto di più la privacy.

Ma per ora, purtroppo, si preferisce la forza bruta.

Fonti: Large screen display for the Mission Control Center, NASA, 1989; Plasma display, Wikipedia; How Does a Jumbotron Work?, ThoughtCo, 2019; Watch those men on the Moon, ETHZ.ch, 2019; Der Eidophor-Projektor, ETHZ.ch; Viel Licht für grosse Leinwände – Der Eidophor, ETHZ.ch, 2015; Handwiki.org; Eidophor – der erste Beamer, Ngzh.ch, 2018; Apollo Flight Controller 101: Every console explained, Ars Technica, 2019.