Sul fiume Hudson...

“Pronto? Pronto? Ti sento piano! Sei lontano?”

Ricordo che è capitato anche a me. Da piccolo, in un viaggio con i miei. Da una cabina telefonica sgangherata, in Olanda, forse, telefonavamo alla nonna. Lei parlava forte ed io di rimando, come a colmare una distanza troppo grande. Grati, nondimeno, della magia del telefono che, anche a tali distanze, ci collegava come sempre.

E’ vero che se i telefoni che comunicano tra loro sono posti a forte distanza la voce si sentirà più flebile? Ed è vero che gli anziani hanno spesso l’abitudine di parlare a telefono a voce alta?

Forse, fino a pochi decenni fa, era vero che larghe distanze attenuassero l’intensità del segnale vocale, bastavano anche poche decine di chilometri per attenuarlo sensibilmente. Credo che sia per questo motivo che mia nonna, come tante altre nonne, tenda a parlare forte al telefono quando sa che chi parla è a molta distanza (complici anche l’età e l’abbassamento dell’udito!).

Oggi, tuttavia, questo problema della distanza è superato. Un tempo, infatti, il segnale vocale veniva trasformato attraverso il microfono della cornetta in un segnale elettrico, un segnale analogico, e veniva amplificato e trasmesso così com’era lungo i cavi telefonica. Se durante il tragitto doveva attraversare lunghe tratte poste tra delle centraline allora esso veniva amplificato ogni volta e ritrasmesso. La trasmissione di un segnale, infatti, non è un’operazione semplice, durante la propagazione il segnale subisce delle attenuazioni e se non amplificato non potrebbe coprire le distanze richieste.

Oggi, nell’era digitale, se il segnale telefonico deve attraversare lunghe tratte o passare dallo spazio, viene digitalizzato, ovvero convertito in una sequenza di 1 e di 0. Diviene un codice! Quel codice all’occorrenza verrà ritrasformato nel segnale originario e al volume desiderato! Inoltre per trasmissioni digitali non possiamo proprio dire di ricevere un segnale “troppo attenuato”, o lo si riceve o non lo si riceve. Tuttavia anche il segnale digitale ha bisogno di essere trasmesso forte e chiaro per evitare errori dovuti ad attenuazioni. Insomma tutti i segnali per essere trasmessi devono essere amplificati.

Fin dagli albori della telefonia, senza amplificatori in grado di aumentare la forze dei segnali, nessuno, urlando o no, avrebbe potuto effettuare una telefonata. In modo che tutti possano capire, si può pensare ad un amplificatore come ad una scatoletta con un foro d’ingresso e uno d’uscita, se si parla in un foro la voce esce ad un volume più elevato dall’altro.

Nel 1927, una compagna telefonica americana, che oggi si chiama Bell, studiava nei propri laboratori un sistema per la comunicazione telefonica a grande distanza. L’obbiettivo era di realizzare degli apparati che permettessero un collegamento efficiente tra le due coste degli Stati Uniti e tra l’America e l’Europa.

Uno degli ingegneri che lavoravano al progetto si chiamava Harold S. Black. Aveva 29 anni e da sei lavorava come ricercatore. Black doveva trovare un modo per migliorare le prestazioni degli amplificatori posti come ripetitori sulle linee telefoniche in modo da trasmettere simultaneamente più segnali a lunghe distanze.

Tali livelli di amplificazione infatti determinavano delle distorsioni eccessive del segnale. Come se la voce dalla nostra scatola uscisse fortemente amplificata ma del tutto incomprensibile. Anche riuscendo ad ottenere delle distorsioni accettabili le caratteristiche tecnologiche di quegli amplificatori li rendevano soggetti a forti variazioni del loro funzionamento, variazioni causate dai cambiamenti di temperatura e dall’invecchiamento.

Black cercava di perfezionare quegli amplificatori, inseguendo l’utopico desiderio dell’amplificatore perfetto, ma si rendeva conto nel contempo che produrre un amplificatore quasi perfetto era forse possibile, ma mantenerlo tale nel tempo e produrne tanti in larga scala era impensabile.

Gli amplificatori di oggi sono molto diversi da quelli usati nel 1927, ma Black di certo non poteva sperare di realizzare un amplificatore diverso da quello che si conosceva allora. Così come oggi non possiamo immaginare come saranno gli amplificatori del futuro.

No, posso asserire che Black non desiderava inventare un amplificatore che non avesse i problemi degli amplificatori di allora. Black era in cerca di un’Idea.

Un'idea semplice che potesse risolvere il problema senza stravolgere troppo il sistema su cui si stava lavorando. Un'idea economica e facile da realizzare. Un'idea che forse lui sapeva di poter avere.

Era il 2 agosto 1927 ed era mattina. Black si avviava, armato di valigetta, verso il battello Lackawanna sul fiume Hudson. Black prendeva il battello tutte le mattine per recarsi al lavoro a Manhattan. Prima di imbarcarsi, come sempre, comprò il New York Times e stretto sotto al braccio si avviò sul ponte in cerca di una panchina. Quella mattina fissava come sempre col capo chino quella prima pagina di giornale, senza però riuscire a leggere i titoli degli articoli. Quella mattina Black era assorto nei suoi pensieri. Black era alla ricerca della sua Idea.

Fu un gesto automatico che nessuno notò, che nessuno capì fino in fondo per quello che era, che suscitò forse per qualche secondo la curiosità del suo vicino di seduta, ma nulla più. Black sfilò del taschino una matita e schizzò su quella prima pagina un diagramma.

Il diagramma mostrava il disegno di un normale amplificatore il cui cavo d’uscita veniva riattaccato ad un cavo d’ingresso.
Per tornare all’esempio della nostra scatola, immaginate di far rientrare con un tubo la voce dal foro di uscita al foro di ingresso.
Il diagramma mostrava un amplificatore retroazionato negativamente.

Black ricavò velocemente le proprietà fondamentali di quello schema. Giunto alla fine dei suoi conti ebbe un sussulto. Il cuore gli batteva all’impazzata. Aveva avuto la sua Idea.

Firmò immediatamente i suoi appunti in fondo alla pagina del giornale e, appena arrivato in laboratorio corse dal suo direttore Blessing mostrandogli il quotidiano. Questi convintosi dell’importanza dell’invenzione firmò anch’egli a piè pagina quale testimone.

La trovata fu mirabolante per lo sviluppo tecnologico del secolo scorso. Il 29 dicembre dello stesso anno Black verificò sperimentalmente per la prima volta le caratteristiche dei sistemi retroazionati negativamente, misurando una riduzione della distorsione di un fattore 100.000 sui segnali vocali, utilizzando così il primo amplificatore retroazionato della storia.