Leonardo Torres Quevedo

Los estudios de Torres en el campo de los teleféricos comenzaron alrededor de 1880, durante su residencia en su ciudad natal de Molledo . Allí, en 1885, construyó el primer teleférico, que salvaba una depresión de unos 40 metros (130 pies) . El teleférico tenía unos 200 metros (660 pies) de ancho y transportaba a una persona sentada en una silla suspendida de un cable, con otro cable de tracción. El motor utilizado para mover la carga humana era un par de vacas. En 1887, construiría un teleférico motorizado mucho más grande sobre el río León en Valle de Iguña , pero estaba destinado únicamente al transporte de materiales. ^{[ 25 ] [ 20 ]}  

Estos experimentos sentaron las bases de su primera solicitud de patente, presentada el 17 de septiembre de 1887 en España, « Un sistema de camino funicular aéreo de cables múltiples » («Un sistema aéreo suspendido de múltiples cables»), ^{[ 26 ]} para un sistema de teleférico de pasajeros con el que alcanzó un nivel de seguridad adecuado para el transporte de personas, no solo de materiales. La patente se extendió a otros países: Estados Unidos, Austria , Alemania, Francia, Reino Unido e Italia. ^{[ 27 ]} Su sistema introdujo una disposición de soporte de múltiples cables en la que un extremo de un cable se ancla a contrapesos fijos y el otro (mediante un sistema de poleas ) a contrapesos móviles. Con este sistema, la fuerza axial de los cables es constante e igual al peso del contrapeso, independientemente de la carga sobre la cabina. Lo que varía con esta carga es la deflexión de los cables, que aumenta a medida que se eleva el contrapeso. Por lo tanto, el factor de seguridad de estos cables es perfectamente conocido e independiente de la carga de la cabina. El diseño resultante es muy robusto y permanece seguro en caso de fallo de un cable de soporte. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

En abril de 1889 Torres presentó su sistema de teleférico en Suiza, ^{[ 30 ]} un lugar muy interesado en este medio de transporte debido a su geografía, entre Pilatus-Kulm y Pilatus-Klimsenhorn ( Monte Pilatus ). ^{[ 31 ]} Era un funicular aéreo con una longitud de 2  km y una pendiente de 300 m. En 1890 viajó a ese país para convencer a diferentes autoridades de su construcción. No logró convencer a las autoridades suizas, que no otorgaron ninguna fiabilidad al trabajo de un ingeniero español debido al escepticismo contemporáneo en torno a los primeros sistemas de transporte aéreo. ^{[ 32 ]} Esta decepción, conocida como el "fracaso suizo", lo llevó a centrarse en otros campos durante varios años. ^{[ 25 ]} El 30 de septiembre de 1907, Torres puso en funcionamiento el primer teleférico de su sistema destinado al transporte público seguro, el teleférico aéreo del Monte Ulia en San Sebastián . ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]} El trayecto era de 280 metros, con un desnivel de 28 metros, duraba poco más de tres minutos y la góndola tenía capacidad para embarcar hasta 18 personas en cada viaje. La ejecución del proyecto fue responsabilidad de la Sociedad Bilbao de Estudios y Obras de Ingeniería , fundada en 1906 por Valentín Gorbeña para desarrollar y comercializar las patentes de Torres. ^{[ 36 ]} El teleférico de Ulia permaneció en funcionamiento hasta 1917 y la viabilidad práctica de su diseño allanó el camino para sistemas de transporte de pasajeros similares en otros países. ^{[ 37 ]}

El éxito de este tipo de teleférico le brindó la oportunidad de diseñar el Aerocar español basado en la idea de J. Enoch Thompson en las Cataratas del Niágara en Canadá. ^{[ 38 ]} El sistema de 550 metros de longitud es un teleférico que cruza el remolino en el desfiladero del Niágara en el lado canadiense. Viaja a unos 7,2 kilómetros por hora (4,5 mph) . La carga por teleférico es de 9 toneladas (9,9 toneladas cortas) , con un factor de seguridad para los cables de 4,6, ^{[ 39 ]} y transporta 35 pasajeros de pie en un viaje de un kilómetro. ^{[ 40 ]} Fue construido entre 1914 y 1916. Para su construcción y ensamblaje, se creó la Niagara Spanish Aerocar Company Limited a partir de la Society of Engineering Studies and Works, con un capital de $110,000 (aproximadamente $ 3.5 millones en 2025 ), ^{[ 41 ]} y una concesión planificada de 20 años. La construcción fue dirigida por el hijo de Torres, Gonzalo Torres Polanco . ^{[ 42 ]} Completó sus primeras pruebas el 15 de febrero de 1916 y fue inaugurado oficialmente el 8 de agosto, abriendo al público al día siguiente. El sistema permanece en funcionamiento con solo modificaciones menores y se ha convertido en un notable hito turístico y de ingeniería. ^{[ 43 ]}  

El Aero Car se considera el único ejemplo superviviente del diseño de Torres para un transbordador aéreo. Construido y operado en Canadá, representa un proyecto de ingeniería completamente española desde su concepción hasta su ejecución, diseñado por Torres y construido por una empresa española financiada con capital español. Una placa , colocada sobre una roca frente a la tienda de regalos del Aero Car, recuerda este hecho: Sitio Histórico Internacional de Ingeniería Civil. El Aerocar Español del Niágara. Un homenaje al distinguido ingeniero español que diseñó el Aerocar Español del Niágara. Esta fue solo una de sus muchas contribuciones destacadas a la profesión de la ingeniería. Ingeniero Leonardo Torres Quevedo (1852–1936). Construido 1914–1916. CSCE. Sociedad Canadiense de Ingeniería Civil. 2010. Asociación de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de España. Transbordador aéreo español del Niágara . ^{[ 44 ]}

Máquina algebraica

Husillo sin fin

Desde mediados del siglo XIX, se habían ideado varios dispositivos mecánicos —entre ellos los integradores de James y William Thomson , varios multiplicadores y la máquina analítica nunca completada de Charles Babbage— , preparando el terreno para los propios desarrollos de Torres en este campo. En 1893 presentó la «Memória sobre las máquinas algebraicas» en la Real Academia de Ciencias de Madrid. ^{[ 45 ]} Este trabajo fue comentado en un informe de Eduardo Saavedra en 1894 y publicado en la Revista de Obras Públicas . ^{[ 46 ]} Saavedra, quien consideraba las máquinas calculadoras de Torres como «un acontecimiento extraordinario en el curso de la producción científica española», ^{[ 47 ]} recomendó que se financiara el proyecto final. ^{[ 20 ]}

En 1895, Torres presentó «Sur les machines algébriques», acompañado de un modelo de demostración, en el Congreso de Burdeos de la Association pour l'Avancement des Sciences . ^{[ 48 ]} En 1900, presentó un estudio exhaustivo, «Machines à calculaer» («Máquinas de cálculo»), a la Academia de Ciencias de París . Un resumen se publicó en sus Comptes rendus ese mismo año, ^{[ 49 ]} seguido de la memoria completa en las Mémoires de l' Institut de France . ^{[ 50 ]} La comisión formada por Marcel Deprez , Henri Poincaré y Paul Appell solicitó a la academia su publicación, donde informaron favorablemente: «En Mécanique analytique , Joseph-Louis Lagrange considera sistemas materiales cuyas conexiones se expresan mediante relaciones entre las coordenadas o parámetros utilizados para definir la posición del sistema. Nosotros podemos, y esto es lo que hace el Sr. Torres, adoptar el punto de vista opuesto». En conclusión: «En resumen, el Sr. Torres ha brindado una solución teórica, general y completa al problema de la construcción de relaciones algebraicas y trascendentales mediante máquinas; además, ha construido eficazmente máquinas fáciles de usar para la solución de ciertos tipos de ecuaciones algebraicas que se encuentran frecuentemente en aplicaciones». ^{[ 51 ] [ 52 ]}

Sus trabajos examinaron las analogías matemáticas y físicas subyacentes al cálculo analógico o a las cantidades continuas, y cómo establecer mecánicamente las relaciones entre ellas, expresadas en fórmulas matemáticas . El estudio incluyó variables complejas y utilizó la escala logarítmica . Desde un punto de vista práctico, demostró que mecanismos como los discos giratorios podían utilizarse indefinidamente con precisión, de modo que los cambios en las variables eran ilimitados en ambas direcciones. ^{[ 53 ]} Torres desarrolló toda una serie de máquinas de cálculo mecánicas analógicas que utilizaban ciertos elementos conocidos como aritmóforos , ^{[ 54 ]} que consistían en una parte móvil y un índice que permitía leer la cantidad según su posición. ^{[ 55 ]} La mencionada parte móvil era un disco o tambor graduado que giraba sobre un eje. Los movimientos angulares eran proporcionales a los logaritmos de las magnitudes a representar. Entre 1910 y 1920, utilizando varios de estos elementos, Torres construyó una máquina algebraica capaz de calcular las raíces de polinomios arbitrarios de orden ocho, incluidos los complejos, con una precisión de hasta milésimas. ^{[ 56 ]} Esta máquina podía calcular la ecuación: ${\displaystyle \alpha ={\frac {A_{1}X^{a}+A_{2}X^{b}+A_{3}X^{c}+A_{4}X^{d}+A_{5}X^{e}}{A_{6}X^{f}+A_{7}X^{g}+A_{8}X^{h}}}\,}$donde X es la variable y A ₁ ... A ₈ es el coeficiente de cada término. Considerando el caso de α = 1, se obtiene la siguiente fórmula, y se puede hallar la raíz de la ecuación algebraica: ${\displaystyle A_{1}X^{a}+A_{2}X^{b}+A_{3}X^{c}+A_{4}X^{d}+A_{5}X^{e}-A_{6}X^{f}-A_{7}X^{g}-A_{8}X^{h}=0\,}$

Al calcular cada término en una escala logarítmica, se pueden calcular utilizando solo sumas y productos como A ₁ + a × log( X ), que puede manejar un rango muy amplio de valores, y el error relativo durante el cálculo es constante independientemente del tamaño del valor. Sin embargo, para calcular la suma de cada término, es necesario obtener con precisión log(u + v) a partir de los valores calculados log(u) y log(v) en una escala logarítmica. Para este cálculo, Torres inventó un mecanismo único llamado "husillo sin fin" (" fusee sans fin "), un engranaje diferencial complejo que utiliza un engranaje helicoidal con forma de botella de vino, que permitió la expresión mecánica de la relación${\displaystyle y=\log(10^{x}+1)}$. ^{[ 57 ]} Haciendo log(u) – log(v) = log(u/v) = V, entonces u/v = 10 V, y la siguiente fórmula se utiliza para calcular log(u + v): ${\displaystyle \log(u+v)=\log(v(u/v+1))=\log(v)+\log(u/v+1)=\log(v)+\log(10^{V}+1)\,}$, ^{[ 58 ] [ 59 ]} la misma técnica que es la base del moderno sistema de numeración logarítmica electrónica .

Torres también ideó otra máquina alrededor de 1900 con un pequeño sistema de cálculo que utilizaba engranajes y mecanismos para obtener la solución de números complejos de la ^ecuación cuadrática X² – pX + q = 0, y un integrador para resolver ecuaciones diferenciales de primer orden . ^{[ 60 ]} Esta fase mecánica evolucionó posteriormente hacia la electromecánica , que utilizó para diseñar y construir máquinas analíticas. ^{[ 61 ]} Actualmente, las máquinas analógicas de Torres se conservan en el Museo Torres Quevedo de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Politécnica de Madrid . ^{[ 62 ]}

En 1902, Torres inició el proyecto de un dirigible no rígido de forma trilobulada diseñado para resolver el grave problema de la suspensión de la góndola mediante la inclusión de un marco interior de cables flexibles que proporcionaban rigidez a la aeronave a través de la presión interna, un principio conocido como "autorrígido". ^{[ 63 ]} Solicitó una patente en Francia titulada "Perfectionnements aux aerostats dirigibles" ("Mejoras en aerostatos dirigibles"), ^{[ 64 ] [ 65 ]} escribió una "Note sur le calcul d'un ballon dirigeable a quille et suspentes interieures" ("Nota sobre el cálculo de un globo dirigible con quilla y suspensión interior"), y presentó ambos a las Academias de Ciencias de Madrid y París. ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]} A finales de ese año, el informe de la Academia de Ciencias de París se incluyó en la revista francesa L'Aérophile , ^{[ 69 ]} y se publicó un resumen en inglés en la revista británica The Aeronautical Journal . ^{[ 70 ]}

Torres fue nombrado director del Centro de Investigaciones Aeronáuticas de Madrid en 1904, una institución civil creada por el gobierno de España "para el estudio técnico y experimental del problema de la navegación aérea y la gestión de maniobras de motores remotos". ^{[ 71 ]} Desde marzo de 1905, con el capitán de ingeniería del ejército Alfredo Kindelán como asistente técnico, supervisó la construcción del primer dirigible español en el Servicio Militar de Aerostática del Ejército, ubicado en Guadalajara , que se completó en junio de 1908. El nuevo dirigible, llamado Torres Quevedo en su honor, realizó vuelos de prueba exitosos con pasajeros en la góndola. Sin embargo, Torres se separó del Ejército y se vio obligado a abandonar el Parque en Guadalajara. A pesar de esto, entre 1907 y 1909 había solicitado patentes mejoradas para su dirigible en el Reino Unido ^{[ 72 ]} y Francia. ^{[ 73 ] [ 74 ]} Trasladó todo el material a un hangar alquilado en Sartrouville (París), iniciando una colaboración con la Société Astra , una nueva Sociedad Aeronáutica integrada en el conglomerado del empresario petrolero francés Henri Deutsch de la Meurthe y dirigida por Édouard Surcouf , quien conocía el trabajo de Torres desde 1901. La compañía Astra logró comprar la patente con una cesión de derechos extendida a todos los países excepto España, lo que hizo que el uso de dicho sistema fuera gratuito en el país. En 1911, comenzó el desarrollo de dirigibles conocidos como aeronaves Astra-Torres , y Torres recibiría regalías de 3 francos por cada m³ ^de cada aeronave vendida. ^{[ 68 ]}

En 1910, Torres concibió un sistema de amarre para solucionar las numerosas dificultades que los ingenieros encontraban al asegurar los dirigibles. Su concepto consistía en anclar la proa de la aeronave a un mástil de amarre , lo que permitía que el vehículo pivotara libremente con los cambios en la dirección del viento. Al sujetar la proa a la parte superior de una torre metálica en tierra mediante un cable, los dirigibles podían amarrarse de forma segura al aire libre bajo cualquier condición climática. Además, el diseño contemplaba una infraestructura mejorada en las zonas de aterrizaje temporales para facilitar el desembarque de pasajeros. Patentado en Bélgica en febrero de 1911 —y posteriormente en Francia ^{[ 75 ]} y el Reino Unido ^{[ 76 ]} en 1912—, el sistema se denominó oficialmente «Mejoras en los sistemas de amarre para dirigibles». Las torres basadas en su diseño se convirtieron en práctica habitual en la industria, mejorando significativamente la accesibilidad de las aeronaves y eliminando el laborioso proceso de almacenamiento manual en hangares. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

En febrero de 1911, las pruebas del Astra-Torres n.° 1 realizadas en Issy-les-Moulineaux , al suroeste de París, resultaron exitosas. El dirigible, con un volumen de 1590 m³, alcanzó velocidades de hasta 53  km/h. ^{[ 79 ]} En mayo de 1911, ganó el Premio Deperdussin tras registrar el mejor tiempo para un dirigible en un recorrido circular predeterminado de 100 kilómetros. Tras este logro, el dirigible participó junto a las fuerzas militares francesas en el desfile del Día de la Bastilla en Longchamp el 14 de julio de 1911. ^{[ 80 ]} Los diseños posteriores del Astra-Torres incluyeron el Astra-Torres XIV (designado HMA No. 3 para el Royal Naval Air Service ), que en septiembre de 1913 estableció un nuevo récord mundial de velocidad para dirigibles al alcanzar los 83,2  km/h, ^{[ 81 ]} y el Pilâtre de Rozier (Astra-Torres XV) llamado así en honor al aeronauta Jean-François Pilâtre de Rozier , que con 24.300 m3 era del mismo tamaño que los ' Zeppelin ' alemanes, alcanzando velocidades de alrededor de 85  km/h. ^{[ 82 ]}

La distintiva envoltura trilobulada también se empleó en el Reino Unido en los dirigibles Coastal , C Star y North Sea . ^{[ 83 ]} Las potencias de la Entente utilizaron estos dirigibles durante la Primera Guerra Mundial (1914-1918) ^{[ 84 ]} para diversas tareas, principalmente para la escolta de convoyes, la vigilancia continua de las costas y la búsqueda, desde bases en Marsella , Túnez y Argelia, de submarinos alemanes en el Golfo de Vizcaya , el Canal de la Mancha y el Mar Mediterráneo. ^{[ 85 ]}

En 1919, basándose en una propuesta del ingeniero Emilio Herrera Linares , Torres también diseñó un dirigible transatlántico llamado Hispania . El proyecto tenía como objetivo lograr el primer vuelo transatlántico para España y fue patentado tanto en España ^{[ 86 ]} como en Francia, ^{[ 87 ]} pero finalmente fue abandonado debido a dificultades financieras. ^{[ 88 ]} El éxito del diseño trilobulado de Torres durante la guerra incluso atrajo la atención de la Armada Imperial Japonesa en 1922, que adquirió el Nieuport AT-2 con casi 263  pies de largo, un diámetro máximo de 54  pies y una capacidad de hidrógeno de 363,950  pies³. ^{[ 89 ]} Este tipo de dirigible no rígido continuó fabricándose en varios países durante la posguerra, especialmente por la compañía francesa Zodiac en la década de 1930, influyendo en el diseño de la mayoría de los dirigibles posteriores. ^{[ 90 ]}

Telekino: transmisor.

Telekino: receptor.

Torres comenzó a desarrollar tecnología de control remoto alrededor de 1901 o 1902, como una forma de probar sus dirigibles sin arriesgar vidas humanas. Entre 1902 y 1903, patentó un sistema de control por radio en Francia, ^{[ 91 ]} España, ^{[ 92 ]} Estados Unidos, ^{[ 93 ]} y el Reino Unido, ^{[ 94 ]} bajo el nombre de "Systéme dit Télékine pour commander à distance un mouvement mécanique" ("Medio o método para dirigir movimientos mecánicos a distancia o desde ella").

El 3 de agosto de 1903, Torres presentó el Telekino (término derivado de dos palabras griegas: tele (lejos, en la distancia) y kino (fuerza, movimiento)) en la Academia de Ciencias de París, junto con una memoria detallada , ^{[ 95 ]} y realizó una demostración práctica para sus miembros. ^{[ 96 ]} Creó una familia de diferentes palabras clave fácilmente legibles utilizando la señal generada con un transmisor de telégrafo inalámbrico común , construyendo un tipo de receptor completamente nuevo, que era capaz de reaccionar de manera diferente a cada palabra clave enviada por el transmisor. ^{[ 97 ]} José Echegaray elogió el Telekino como un dispositivo material capaz de interpretar instrucciones "como si fuera inteligente", refiriéndose a su funcionamiento como una forma de "inteligencia disciplinada". ^{[ 98 ] [ 99 ]} Para la construcción de este primer modelo, Torres recibió ayuda de Gabriel Koenigs , director del Laboratorio de Mecánica de la Sorbona , y Octave Rochefort , quien colaboró ​​proporcionando equipos de telegrafía inalámbrica. ^{[ 100 ]}

En 1904, Torres optó por realizar las primeras pruebas del Telekino en el frontón de Beti Jai de Madrid, que se convirtió en la sede provisional de su Centro de Investigación Aeronáutica hasta 1907, ^{[ 101 ]} primero en un vehículo terrestre eléctrico de tres ruedas con un alcance efectivo de tan solo 20 a 30 metros, considerado el primer ejemplo conocido de un vehículo terrestre no tripulado (UGV) controlado por radio. ^{[ 96 ]} En 1905, probó un segundo modelo del Telekino controlando remotamente las maniobras de una lancha eléctrica en el estanque de la Casa de Campo de Madrid, alcanzando distancias de hasta unos 250 m, ^{[ 102 ]} y posteriormente probando un bote en la bahía del Abra de Bilbao desde la terraza del Club Marítimo en presencia del presidente de la Diputación Provincial y otras autoridades. ^{[ 103 ] [ 104 ]} Las exitosas pruebas atrajeron una importante atención de la prensa internacional. ^{[ 105 ]}

El 25 de septiembre de 1906, en presencia del rey Alfonso XIII y ante una multitud, Torres demostró con éxito el invento en el puerto de Bilbao , guiando el barco Vizcaya desde la costa con personas a bordo, demostrando un alcance de 2  km. ^{[ 106 ] [ 107 ]} Al aplicar el Telekino a embarcaciones de propulsión eléctrica, pudo seleccionar diferentes posiciones para el motor de dirección y diferentes velocidades para el motor de propulsión de forma independiente. También pudo actuar sobre otros mecanismos como una luz , para encenderla o apagarla, y una bandera , para izarla o arriarla, al mismo tiempo. Específicamente, Torres pudo realizar hasta 19 acciones diferentes codificadas por pulsos con sus prototipos. Estas experiencias animaron a Torres a solicitar al gobierno español ayuda financiera para utilizar su Telekino en la dirección de torpedos submarinos , un campo tecnológico que estaba surgiendo. El gobierno denegó su solicitud, lo que lo llevó a abandonar las mejoras posteriores al Telekino . ^{[ 108 ]} Sin embargo, el Telekino sentó las bases para la investigación de Torres en automatismo, anticipando muchos de sus desarrollos teóricos y prácticos posteriores. ^{[ 109 ]}

En enero de 1907, el inventor francés Gustave Gabet presentó a la Academia de Ciencias de París un dispositivo de telemecánica inalámbrica basado en el principio de "contacto retardado". Torres impugnó formalmente las afirmaciones de Gabet mediante una nota titulada Le télékine et la télémécanique. Réclamation de priorité , que fue recibida durante la sesión de la Academia el 4 de marzo. En el texto, Torres afirmó que este principio de funcionamiento y sus soluciones técnicas eran idénticos a los que ya había patentado para su Telekino en Francia en 1903. La Academia reconoció oficialmente su reclamación publicando la nota en el Comptes Rendus el 6 de mayo. ^{[ 110 ]}

Torres introdujo en Viena en 1907 un lenguaje formal diseñado para la descripción de dibujos y dispositivos mecánicos. Previamente había publicado los conceptos de este método en un artículo titulado "Sobre un sistema de notaciones y símbolos destinados a facilitar la descripción de las máquinas" ("System of notations and symbols intended to facility the description of machines") en la Revista de Obras Públicas . ^{[ 111 ]} Según el informático austriaco Heinz Zemanek , esto equivalía a un lenguaje de programación para el control numérico de máquinas herramienta. ^{[ 112 ]}

Torres definió una tabla de símbolos, estableció un conjunto de reglas y las aplicó a un ejemplo concreto para demostrar su viabilidad técnica. Mediante este lenguaje simbólico, buscó abordar las limitaciones de los métodos contemporáneos de descripción y diseño mecánico. Respecto a los desafíos de esta empresa, Torres señaló:

«Charles Babbage y Franz Reuleaux —y supongo que otros también, aunque no tengo constancia de ellos— han intentado, sin éxito, remediar este inconveniente; pero aunque estos eminentes autores hayan fracasado, eso no debería ser razón suficiente para abandonar una empresa tan importante.» ^{[ 113 ]}

A pesar de los esfuerzos independientes de Babbage, Reuleaux y Torres, el campo de la ingeniería continuó dependiendo principalmente de la geometría descriptiva como su lenguaje simbólico estándar. ^{[ 114 ]}

Como miembro del comité directivo de la Junta para la Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas (JAE), establecida en Madrid en 1907 para promover la investigación y la educación científica en España ^{[ 115 ]} , Torres desempeñó un papel fundamental en la creación de tres agencias estatales clave. Estas agencias sirvieron de modelo para el apoyo a la investigación multidisciplinar de la JAE: el Laboratorio de Automática (1907), del que fue nombrado director; ^{[ 116 ]} la Asociación de Laboratorios (1910), que unificó laboratorios y talleres estatales para la construcción de instrumentos; y el Instituto de Materiales Científicos (1911), que gestionaba las asignaciones presupuestarias.

El Laboratorio de Automática produjo una amplia variedad de instrumentos, construyendo sus propias invenciones y brindando apoyo y servicios esenciales a las universidades e investigadores de la JAE. Torres, el físico Blas Cabrera y el jefe del taller, Juan Costa, diseñaron conjuntamente varios instrumentos científicos, entre ellos un electroimán tipo Weiss, un espectrómetro de rayos X , un mecanismo de control remoto para una balanza Bunge y un depósito de altura variable con movimientos micrométricos para mediciones magnetoquímicas. Además, destacados científicos encargaron equipos personalizados al taller: Ángel del Campo —jefe de la Sección de Espectroscopia del Laboratorio de Investigación Física y mentor de Miguel A. Catalán— encargó un espectrógrafo ; Manuel Martínez Risco solicitó un interferómetro de distancia variable tipo Michelson ; Juan Negrín adquirió un estalagmómetro ; y Santiago Ramón y Cajal encargó un micrótomo y un panmicrótomo, junto con un proyector de películas. ^{[ 117 ] [ 118 ]}

El desarrollo del Laboratorio de Automática alcanzó su punto álgido con la reforma del Palacio de las Artes y la Industria , para albergar la Escuela de Ingenieros Industriales y la JAE, y el Museo Nacional de Ciencias Naturales , ampliando también el propio laboratorio. ^{[ 20 ]} En 1939 el laboratorio dio origen al Instituto Torres Quevedo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas ( CSIC ). ^{[ 119 ]}

"El Ajedrecista" No. 1 (El Ajedrecista), vista completa

"El Ajedrecista" No. 2, vista interior

En 1910, Torres preparó los diseños para un dispositivo de ajedrez —al que denominó El Ajedrecista— y en 1911 comenzó su construcción en su laboratorio. ^{[ 120 ]} A diferencia de El Turco y Ajeeb , El Ajedrecista era un autómata electromecánico capaz de jugar un final de rey y torre contra un oponente humano. Operando sin ninguna intervención humana, el autómata logró una verdadera integración de sus componentes mecánicos y lógicos desde cualquier posición inicial. ^{[ 121 ] [ 122 ]}

Las piezas tenían una malla metálica en su base, que cerraba un circuito eléctrico que codificaba su posición en el tablero . Cuando el rey negro se movía manualmente, un algoritmo calculaba y ejecutaba el siguiente mejor movimiento para el jugador blanco. ^{[ 123 ]} Si el jugador contrario realizaba un movimiento ilegal , el autómata lo señalaba encendiendo una luz. Si el jugador contrario realizaba tres movimientos ilegales, el autómata dejaba de jugar. ^{[ 124 ]} Debido a la simplicidad de su algoritmo de cálculo de movimientos, el autómata no siempre daba jaque mate en el menor número de movimientos posible, requiriendo a veces más de los cincuenta movimientos permitidos por las reglas. Sin embargo, derrotaba sistemáticamente a sus oponentes en cada partida. ^{[ 125 ]} Claude Shannon , en su artículo Programming a Computer for Playing Chess (1950), señaló que la idea de Torres era bastante avanzada para ese período. ^{[ 126 ]}

Esta configuración FEN y secuencia de movimientos muestran cómo las blancas ejecutan el algoritmo de Torres para dar jaque mate al rey negro:

[FEN "8/8/1k6/8/R7/8/5K2/8 w - - 0 1"] 1. Th4 Rc5 2. Rf3 Rd5 3. Re3 Rd6 4. Th5 Rc6 5. Re4 Rd6 6. Tg5 Rc6 7. Rd4 Rd6 8. Tg6+ Rd7 9. Rd5 Re7 10. Th6 Rf7 11. Ta6 Re7 12. Tb6 Rf7 13. Re5 Re7 14. Tb7+ Rd8 15. Re6 Rc8 16. Th7 Rb8 17. Tg7 Ka8 18. Rd6 Rb8 19. Rc6 Ka8 20. Rb6 Rb8 21. Tg8# 

Tras su finalización en 1912, el autómata se demostró por primera vez en 1913 en la Asociación Española para el Progreso de las Ciencias en Valladolid . ^{[ 127 ] [ 128 ]} Tuvo su debut público oficial en la Universidad de París en 1914, donde despertó gran interés y apareció en la portada de Le Matin . ^{[ 129 ]} Su construcción interna fue publicada por Henri Vigneron en la revista francesa La Nature . ^{[ 130 ] [ 131 ]} El 6 de noviembre de 1915, la revista Scientific American , en su suplemento 2079, págs.  296-298, publicó un artículo ilustrado titulado «Torres y sus extraordinarios dispositivos automáticos. Sustituiría la mente humana por la maquinaria». Se resumió de la siguiente manera: ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]}

"El inventor afirma que los límites dentro de los cuales el pensamiento es realmente necesario deben definirse mejor, y que el autómata puede hacer muchas cosas que popularmente se clasifican como pensamiento". ^{[ 134 ]}

En noviembre de 1922, a punto de cumplir 70 años, Torres terminó los diseños de construcción de un segundo jugador de ajedrez, en el que, bajo su dirección, su hijo Gonzalo había introducido varias mejoras. ^{[ 135 ]} Los brazos mecánicos para mover las piezas fueron reemplazados por electroimanes ubicados debajo del tablero, que deslizaban las piezas de una casilla a otra. Esta versión incluía un disco fonógrafo que pronunciaba las palabras "echec et mat" cuando las negras recibían jaque mate. ^{[ 136 ] [ 137 ]} Torres lo presentó inicialmente en París en 1923. ^{[ 127 ]} Posteriormente, Gonzalo expuso el segundo jugador de ajedrez en varias reuniones internacionales, presentándolo a un público más amplio en la conferencia de París de 1951 Les Machines à Calculer et la Pensée Humaine . ^{[ 138 ] [ 139 ]} El Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS) organizó la conferencia, a la que asistió Norbert Wiener y se enfrentó a la máquina en una partida el 12 o 13 de enero. ^{[ 140 ] [ 141 ]} El Ajedrecista también derrotó a Savielly Tartakower en la conferencia, siendo el primer Gran Maestro en perder contra una máquina de ajedrez. ^{[ 142 ] [ 143 ]}

En 1958, se presentó en la Exposición Universal de Bruselas , donde Heinz Zemanek, quien experimentó con el dispositivo, lo describió como «un testimonio histórico del arte de la automatización que se adelantó a su tiempo. Torres creó un algoritmo perfecto con 6 subreglas que realizó con los medios tecnológicos de la época, esencialmente con palancas , engranajes y relés ». ^{[ 144 ]} Si bien carece de la arquitectura de programa almacenado de las computadoras modernas, El Ajedrecista ha sido considerado el primer juego de computadora, ^{[ 145 ]} habiendo ejecutado toma de decisiones automatizada y cálculos de ajedrez que precedieron a los programas de ajedrez basados ​​en software posteriores por varias décadas. ^{[ 146 ]}

Se ha asumido comúnmente (véase Metropolis y Worlton, 1980) que el trabajo de Charles Babbage sobre una computadora mecánica digital controlada por programas, que comenzó en 1835 y continuó intermitentemente hasta su muerte en 1871, había caído en el olvido y solo tardíamente se reconoció como precursora de la computadora digital moderna. Ludgate , Torres y Quevedo y Bush desmienten esta creencia, y todos ellos realizaron contribuciones fascinantes que merecen ser más conocidas.

En enero de 1914, Torres publicó "Ensayos sobre Automática. Su definición. Extensión teórica de sus aplicaciones " en la Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales . ^{[ 147 ]} Fue traducido al francés en 1915 con el título "Essais sur l'Automatique" en la Revue Générale des Sciences Pures et Appliquées . ^{[ 148 ]}

En este artículo, Torres introdujo lo que denominó Automática , una nueva rama de la teoría de máquinas dedicada al estudio de autómatas capaces de regular sus acciones según las circunstancias cambiantes. Exploró «otro tipo de autómata de gran interés: aquellos que imitan, no los gestos simples, sino las acciones reflexivas de un hombre, y que a veces pueden reemplazarlo», desafiando así las concepciones cartesianas sobre la incapacidad de las máquinas para imitar el razonamiento humano. Torres distinguió entre autómatas más simples, cuyo funcionamiento dependía de relaciones mecánicas fijas, y una clase más avanzada cuyas relaciones entre las partes operativas podían cambiar «repentinamente cuando surgían las circunstancias necesarias». Dichos autómatas requerirían órganos sensoriales, como « termómetros , brújulas magnéticas , dinamómetros y manómetros », junto con mecanismos capaces de realizar las operaciones requeridas y fuentes de energía adecuadas. Sostuvo que el objetivo principal de la Automática era dotar a las máquinas de discernimiento , permitiéndoles tener en cuenta la información recibida de su entorno y adaptar su comportamiento en consecuencia. Según él, tales autómatas podían tomar decisiones siempre que "se conocieran con precisión las reglas que el autómata debía seguir". ^{[ 149 ] [ 150 ]}

El artículo proporciona el vínculo principal entre Torres y Babbage. Ofrece una breve historia de los esfuerzos de Babbage por construir una máquina diferencial mecánica y una máquina analítica. Describió la máquina analítica como un ejemplo de sus teorías sobre el poder potencial de las máquinas, y consideró el problema de diseñar dicha máquina como un desafío a sus habilidades como inventor de dispositivos electromecánicos. Contiene un diseño completo (aunque Torres lo consideraba más teórico que práctico) para una máquina capaz de calcular de forma completamente automática el valor de la fórmula.${\displaystyle a^{x}(yz)^{2}}$, para una secuencia de conjuntos de valores de las variables involucradas. Demuestra ingeniosos dispositivos electromecánicos para almacenar dígitos decimales, para realizar operaciones aritméticas utilizando tablas de funciones integradas y para comparar los valores de dos cantidades. Toda la máquina se controlaría desde un programa de solo lectura (con disposiciones para ramificación condicional ), representado por un patrón de áreas conductoras montadas alrededor de la superficie de un cilindro giratorio. El artículo también contiene una descripción temprana de una representación de punto flotante para datos numéricos, que el historiador Randell señala que se describió "casi casualmente". ^{[ 134 ]} Torres propuso expresar números utilizando un número fijo de dígitos significativos junto con un exponente separado que indica el orden de magnitud, una convención práctica destinada a simplificar el cálculo mecánico al reducir la complejidad requerida para el almacenamiento y procesamiento numérico. Esta representación es conceptualmente similar a la notación de punto flotante moderna. ^{[ 151 ]} Lo hizo de la siguiente manera:

Los números muy grandes resultan tan problemáticos en los cálculos mecánicos como en los ordinarios (Babbage planeó 50 ruedas para representar cada variable, e incluso estas no serían suficientes si no recurrimos al método que indicaré más adelante, o a otro análogo). En este último caso, los inconvenientes resultantes se evitan generalmente representando cada cantidad con un número reducido de cifras significativas (seis u ocho como máximo, salvo en casos excepcionales) e indicando con una coma y con ceros, si es necesario, el orden de magnitud de las unidades representadas por cada cifra.

A veces, para evitar escribir muchos ceros, las cantidades se escriben de esta forma:${\displaystyle n\times 10^{m}}$.

Podríamos simplificar enormemente esta notación estableciendo arbitrariamente tres reglas muy simples:

1. n siempre tendrá el mismo número de dígitos (seis, por ejemplo).

2. El primer dígito de n estará en la posición de las décimas, el segundo en la de las centésimas, y así sucesivamente.

3. Cada cantidad se escribirá de esta forma: n ; m .

Así, en lugar de 2435,27 y 0,00000341682, escribiremos, respectivamente, 243527; 4 y 341862; −5.

No he especificado un límite para el valor del exponente; pero es evidente que en todos los cálculos habituales será menor que cien. Por lo tanto, en este sistema, todas las cantidades involucradas en los cálculos se escribirán utilizando solo ocho dígitos. ^{[ 152 ]}

El artículo concluye con una comparación de las ventajas de los dispositivos mecánicos que eran los únicos disponibles para Babbage. Randell establece que Torres habría sido perfectamente capaz de construir una computadora electromecánica de propósito general más de 20 años antes de su tiempo, si hubiera existido la necesidad práctica, la motivación y la financiación. ^{[ 153 ]}

Los logros de George Stibitz , Howard Aiken e IBM , y Konrad Zuse culminan el período de transición, pero crucial, de los relés y sus teóricos. Esta etapa en el camino hacia la computación automática se construyó sobre una tecnología concisa y probada: la de los relés electromagnéticos. La modestia de este nivel tecnológico sirve para resaltar la calidad de las contribuciones intelectuales de Torres y Quevedo, Alan Turing y Claude Shannon.

Posteriormente, Torres construyó prototipos funcionales basados ​​en sus diseños teóricos. En 1911, a petición del matemático francés Maurice d'Ocagne , publicó una descripción de su máquina de calcular electromecánica completa en la Encyclopédie Scientifique . ^{[ 155 ] [ 156 ]} En 1914 y 1920, Torres demostró que los mecanismos de ruedas en las máquinas de calcular —como la de Babbage— podían ser reemplazados por componentes electromecánicos. Su máquina analítica de 1914 era un dispositivo de demostración a escala reducida exhibido en París; utilizaba una pequeña memoria construida con electroimanes para evaluar la expresión${\displaystyle a=(p\times q)-B}$utilizando números muy pequeños. Al introducir una serie de valores para p , q y b , la máquina calculó y registró los valores resultantes de${\displaystyle a}$. ^{[ 157 ]} La viabilidad práctica de este diseño electromecánico se confirmó cuando el sistema se completó en su dispositivo de 1920. ^{[ 134 ] [ 158 ]}

Durante una conferencia en París en 1920, que conmemoraba el centenario de la invención del aritmómetro mecánico de Charles Xavier Thomas , Torres captó la atención de los asistentes con la demostración del "Arithmomètre Électromécanique" (Aritmómetro Electromecánico). ^{[ 159 ]} Esta máquina contaba con una unidad aritmética conectada a una máquina de escribir —que potencialmente podía ubicarse remotamente— lo que permitía a los usuarios ingresar comandos y recibir resultados impresos automáticamente. ^{[ 134 ]} Aunque la calculadora no era programable, podía realizar las cuatro operaciones aritméticas; ^{[ 160 ] [ 161 ]} por ejemplo, al escribir instrucciones como "365 × 256" seguido de "=", se imprimía "93440" y luego se avanzaba a la siguiente línea. ^{[ 162 ]} Desde la perspectiva de la interfaz de usuario, esta máquina puede considerarse un precursor de las computadoras modernas que utilizan un teclado como interfaz de entrada . ^{[ 163 ]} En términos de aplicación, su diseño anticipó la computación remota a través de cables eléctricos extendidos, sirviendo como un precursor rudimentario de los sistemas modernos en línea que dependen de líneas de comunicación. Torres no tenía intención de comercializar el dispositivo, sino que lo veía como un vehículo para demostrar sus conceptos y técnicas de ingeniería. ^{[ 164 ]} En su artículo adjunto, ^{[ 165 ]} también señaló la necesidad de que las máquinas automáticas representen valores numéricos continuos como valores discretos finitos para su procesamiento y evaluación, ^{[ 161 ]} una idea que corresponde directamente al procesamiento de datos digitales actual .

Los métodos de cálculo electromecánico desarrollados por Torres fueron posteriormente ampliados por Louis Couffignal en su tesis doctoral de 1938, Sur l'analyse mécanique. Application aux machines à calculer et aux calculs de la mécanique céleste . ^{[ 166 ]} Refiriéndose al trabajo de Torres, Couffignal buscó ampliar las posibilidades del cálculo automático y abogó por el uso del sistema binario en futuras máquinas de cálculo electromecánicas. En 1939, presentó una propuesta para una máquina de cálculo automática al Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS), aunque el estallido de la Segunda Guerra Mundial detuvo el proyecto, ^{[ 167 ]} poco antes de los grandes avances en computación que tendrían lugar durante la década de 1940. ^{[ 168 ]}

En aquellos días en que se anticipaba el estallido de la Gran Guerra , Torres diseñó un buque de transporte destinado a acompañar a las flotas. El 30 de julio de 1913, patentó el "Buque campamento" ("Buque Campamento"), ^{[ 169 ]} un portadirigibles que incorporaba su innovadora tecnología de mástil de amarre y una bodega lo suficientemente grande como para albergar hasta dos unidades infladas. Al integrar un sistema de amarre estable en cubierta, buscaba combinar eficientemente la aeronáutica con las operaciones navales, ofreciendo su patente a Vickers Limited , aunque el conglomerado no mostró interés en el proyecto. Las negociaciones continuaron, y Torres contactó con el almirante Reginald Bacon , quien, el 17 de marzo de 1914, escribió desde la Fábrica de Municiones de Coventry que "la experiencia de la Armada ha sido invariablemente que cualquier embarcación auxiliar transportada a bordo de un buque es de muy poca utilidad real". En 1922, la Armada española puso en servicio el Dédalo —el primer buque en operar tanto dirigibles cautivos como hidroaviones— y posteriormente aparecerían disposiciones similares en buques de apoyo para dirigibles como el USS Patoka estadounidense , incorporando conceptos que Torres había propuesto años antes con su diseño de "buque-campamento" de 1913. ^{[ 170 ]}

En 1916 Torres patentó en España un nuevo tipo de barco, un buque multicasco de acero que recibió el nombre de "Binave" ("Barco Gemelo"). ^{[ 171 ]} Solicitó la patente del Binave en el Reino Unido con el nombre "Improvements in Ships" en 1917. ^{[ 172 ]} Fue construido por la empresa Euskalduna en Bilbao en 1918, con varias salidas de prueba como el exitoso viaje de ida y vuelta a Santoña el 28 de septiembre. Las pruebas se reanudarían en 1919, obteniendo el certificado de implementación de la patente el 12 de noviembre de ese año. El diseño introduce varias características estructurales, incluyendo dos motores marinos Hispano-Suiza de 30 HP , juntas articuladas destinadas a modificar su configuración y contrarrestar la torsión inducida por el mar, dos timones ubicados en la popa de cada flotador y hélices montadas en popa . Los cascos gemelos estaban destinados a albergar maquinaria y tanques, mientras que la estructura superior proporcionaba espacio para carga, pasajeros y tripulación. Basándose en los datos obtenidos durante estas pruebas, en 1920 se añadió una quilla inferior a cada flotador para mejorar la estabilidad, empleando principios de diseño muy similares a los de los catamaranes modernos , debido a su estructura ligera, el uso de los cascos gemelos para maquinaria y tanques y una separación entre cascos cercana a las proporciones consideradas óptimas en el diseño de multicascos contemporáneo, que se generalizó a partir de la década de 1990. ^{[ 173 ] [ 174 ]}

Además de los inventos mencionados, Torres patentó los "Indicadores coordinados" ("Indicador de coordenadas", 1901), un sistema de guía para vehículos y peatones que utilizaba marcadores instalados en farolas en toda una ciudad, que propuso para Madrid y París con el nombre de "Guía Torres". ^{[ 175 ] [ 176 ]} También patentó el "Dianemologo" (1907), un aparato para copiar un discurso mientras se pronuncia sin necesidad de taquigrafía , ^{[ 177 ]} los "Globos fusiformes deformables" ("Globos fusiformes deformables", 1914), una envoltura fusiforme con una sección variable según el volumen de hidrógeno contenido, ^{[ 178 ]} y los "Enclavamientos TQ" ("Enclavamientos TQ", 1918), un enclavamiento ferroviario de su propio diseño para proteger el movimiento de trenes dentro de un área determinada. ^{[ 179 ] [ 180 ]}

En los últimos años de su carrera, Torres se centró en diversas innovaciones, patentando mejoras en las máquinas de escribir (1922-23) ^{[ 181 ]} y la paginación marginal de los libros (1926). ^{[ 182 ]} Luego dirigió su atención al campo de las disciplinas educativas , investigando elementos y máquinas para ayudar a los educadores en sus tareas. Sus contribuciones educativas más destacadas llegaron en 1930 con la patente del "Puntero Proyectable" (1930) ^{[ 183 ]} y el "Proyector Didáctico" (1930). ^{[ 184 ]} El Puntero Proyectable se basaba en la sombra producida sobre una placa o pantalla por un cuerpo opaco en movimiento, lo que permitía al presentador mover el puntero a cualquier lugar de la placa (hoy una diapositiva ) y operarlo con un sistema articulado. Asimismo, el Proyector Didáctico mejoró la forma en que se montaban las diapositivas en placas de vidrio para su proyección. ^{[ 185 ] [ 186 ]}