DECO BRAIN HANS HASS, IL PRIMO COMPUTER SUB

DECO BRAIN HANS HASS, IL PRIMO COMPUTER SUB
Andrea Campedelli

DECO BRAIN I
Prodotto da un'azienda del Liechtenstein, la Divetronic, il Decobrain I viene commercializzato nel 1982 con il sostegno e la sponsorizzazione di Hans Hass ed è il primo vero computer da immersione disponibile per la sempre più numerosa platea di subacquei sportivi. Nonostante non sia tecnicamente un vero calcolatore d’immersione, ma più un dispositivo di decompressione basato su cinque set di tabelle  a otto compartimenti sviluppate dal dott. Bühlmann dell’università di Zurigo, è tuttavia in grado di fornire i dati per le immersioni multilivello. Ciò che lo differenzia dai semplici lettori di tabelle, capaci solo di fare eseguire immersioni quadre. Il Decobrain era una grande novità e poteva pure calcolare le immersioni in quota, difatti ogni set di tabelle veniva utilizzato per un diverso intervallo di altitudine da 0 a 2500 metri sul livello del mare. Cosa importante, si avvaleva di una fonte di alimentazione composta da un pacco batterie ricaricabili al NiCd, che gli consentiva circa 80 ore di funzionamento continuo con una carica completa. La strada per il successivo sviluppo dei computer sub era aperta.

fig. 1 - Deco Brain prototipo 1980 fig. 2 - Deco Brain prototipo 1981

Quando veniva acceso, la prima operazione che eseguiva all’asciutto era di leggere la pressione ambiente, ciò che gli permetteva di determinare quale delle cinque serie di tabelle utilizzare. Guardando lo strumento sott’acqua,  si apprezzava subito il suo ampio quadrante dove erano bene in evidenza la profondità attuale, il tempo di immersione, il tempo di risalita e il tempo della sosta iniziale di decompressione. Ora cerchiamo di descrivere un po' il suo funzionamento, in realtà molto semplice e intuitivo sia in immersione che in superficie. Immaginiamo di essere in immersione e di trovarci entro due minuti dal limite di non decompressione: ecco che sul nostro Deco Brain iniziano a lampeggiare due zeri sul display nella finestrella della sosta di decompressione per avvertirci che si deve risalire per non andare fuori curva di sicurezza. A questo punto poniamo di ignorare le indicazioni entrando di conseguenza in modalità decompressione: il display cambia l’informazione per mostrare la profondità della prima sosta e il tempo richiesto per la decompressione.

fig. 3 - Il Deco Brain

Terminata l’immersione, in superficie viene visualizzata sia la profondità massima raggiunta che il tempo dell'immersione eseguita, insieme  all'intervallo di superficie e al tempo di desaturazione necessario per l’eliminazione di tutto l'azoto residuo. Il Deco Brain I permetteva pure di effettuare in sicurezza le immersioni successive, dando informazioni sulla decompressione basate sull'intervallo della tabella che andava a scegliere a seconda della pressione ambiente rilevata all'inizio. Ma l’aspetto davvero unico è che, pur essendo vero che si basava sulla lettura delle tabelle, il Deco Brain I permetteva di effettuare immersioni multi-livello. Questo, anche se di primo acchito può sembrare un paradosso, è stato reso possibile integrando nei calcoli per la decompressione i designatori di gruppo ripetitivi della tabella scelta, ossia i coefficienti utilizzati per indicare la quantità di azoto residuo presente nel corpo del subacqueo al termine di un'immersione. Il problema conseguente all’utilizzo di questo escamotage del considerare il gruppo ripetitivo  è che si tiene conto solo di un compartimento del modello decompressivo, nel nostro caso quello di 80 minuti, mentre nessuno degli altri sette compartimenti è preso in considerazione nel calcolo dei gruppi ripetitivi della tabella. Da considerare che il Deco Brain I aveva un limite operativo di 70 metri, dettato non tanto dai componenti costruttivi o da una limitazione imposta dal costruttore ma data dal limite di profondità delle tabelle utilizzate.

fig. 4 fig. 5

 

DECO BRAIN II
Nel 1985 Divetronic commercializza un nuovo modello del tutto simile al precedente nella sua forma ma molto diverso nel suo cuore, questa volta non più basato sulla lettura di tabelle ma divenuto un vero e proprio calcolatore del modello decompressivo. Il cuore del nuovo Decobrain è infatti il modello decompressivo ZHL-12 a 16 compartimenti con 12 coefficienti e periodi che vanno dai 4 a 635 minuti, sviluppato dal dott. Bühlmann. Questa unità porta con sé nuove grandi differenze, tra cui la possibilità di utilizzarla per immersioni in altitudine fino a 4500 metri sul livello del mare e il fatto che regola i suoi valori M (i limiti di sovrasaturazione critica dei singoli compartimenti tissutali) in base alla pressione rilevata. Il funzionamento è simile al modello precedente, dove durante l'immersione lo strumento visualizza la profondità, il tempo di immersione e il tempo no-deco rimanente, che si mette a lampeggiare quando ci si trova entro i cinque minuti dalla fine del tempo di non decompressione. E se viene effettuata un'immersione con decompressione, viene visualizzata la prima sosta assieme al tempo di risalita, mentre la profondità massima viene visualizzata due volte al minuto per due secondi. Il led della velocita di risalita inizia a lampeggiare se si superano i 10 metri al minuto. In superficie, quando si accende l’unità viene visualizzata la pressione atmosferica in millibar e uno scrolling dei limiti di non decompressione dai 9 ai 30 metri. Mentre dopo un'immersione verranno visualizzate la profondità massima, il tempo di fondo, il tempo richiesto prima di poter volare, il tempo totale per l’eliminazione dai compartimenti di tutto l'azoto residuo. In seguito, a causa del verificarsi di diversi casi di irritazioni cutanee, in collaborazione con il Dott. Max Hahn si è apportata una variante alla versione del modello decompressivo ZHL-12 modificando i valori di alcuni tessuti medi, così da rendere più cautelativo il modello originale. Dopo queste osservazioni possiamo riassumere la storia del primo computer subacqueo di massa. Il Decobrain è stato prodotto in due versioni, il Decobrain I e il Decobrain II ed implementato con 3 versioni software, ovvero:
La 2.1 per il Decobrain I, che era sì basato sulla lettura delle tabelle ma che tramite un escamotage sapeva calcolare pure le immersioni multilivello.        
La 2.2 per il Decobrain II, il computer con implementato un vero e proprio algoritmo, lo ZHL-12 in grado di calcolare tutti i parametri dell’immersione in tempo reale.                                         
La 2.3 sempre per il Decobrain II, il computer con lo ZHL-12 modificato dal dott. Max Hahn.

fig. 6 - Il numero P2-2 sulla Eprom indica la versione

 

Purtroppo, così come non sempre tutte le ciambelle riescono col buco, anche per il Decobrain si ebbero in seguito diversi problemi di allagamento. La causa era la scarsa fattura dell’involucro adottato nell’ultima serie, dovuta al tentativo di abbattere i costi di produzione. Ciò che ne decretò prematuramente l’uscita di produzione alla fine del 1986.

fig. 7 - Esempio di tabelle memorizzate nel Deco Brain I

 

INTERVISTA A JÜRGEN HERMANN - IL PADRE DEL DECO BRAIN 
Quanto segue è  un estratto dell’intervista del 2011 al progettista del Deco Brain, tratta da Dive Inside. Il testo originale è stato abbreviato riportando le sole parti riguardanti il Deco Brain.
Nel lungo testo integrale si ricordano i sistemi a disposizione dei sub sportivi dei primi anni “80 e la diffidenza incontrata dal Deco Brain quando fu presentato nel 1982. Jürgen Hermann,
nato nel Liechtenstein, racconta come si è avvicinato da giovanissimo alla subacquea. Dopo anni di immersioni si rese conto che lo schema decompressivo del Decompressimetro SOS, lo strumento al top in quell’epoca,  non rappresentava con esattezza la realtà dell’immersione, mentre chi utilizzava le tabelle raramente le seguiva con scrupolo, per di più si affidava spesso a strumenti imprecisi o mal gestiti per la misurazione della profondità e del tempo. Alla fine vengono raccontate le successive realizzazioni di Jürgen Hermann in collaborazione con altri produttori di computer sub, quali il  MicroBrain Pro, poi per la Scubapro il DC 11, il DC 12 e il Trac.

Jürgen Hermann

Dive Inside: Jürgen, quando eri all’università pensavi che avresti potuto costruire  un computer da immersione?
Jürgen Hermann: Si, la mia voglia di miglioramento in questo settore si completò in modo eccellente con  la mia scelta professionale, perché il caso volle che all’università di Zurigo il professor Bühlmann detenesse una cattedra per medicina iperbarica. Egli sviluppò per l’esercito della Confederazione Elvetica la tabella di immersione che portava il suo nome, con la quale noi tutti facevamo immersioni. Nel 1980 trasformai la mia tesi di laurea nella programmazione di questo modello di calcolo in uno dei primi processori Intel.

DI: Il Decocomputer divenne dunque oggetto della tua tesi di laurea?
JH: Si, ma in un primo momento il professor Bühlmann rifiutò. Pensava fosse impossibile che non avessero tentato molti altri prima di me. Non poteva sostenere un tale progetto. Dovevo cercarmi un’altra tesi.

DI: Poi come ci sei riuscito?
JH: Mi rivolsi al responsabile del laboratorio della camera di pressione dell’università, Benno Schenk. In qualità di ingegnere conosceva bene il modello di calcolo di Bühlmann e inoltre era eccitato dalla mia idea e mi diede i dati del modello di calcolo dello ZHL-12. Nel quadro della mia tesi mi riuscì di ottimizzare il programma di calcolo e di adattarlo alla potenza del microcomputer Intel 80C48, allora appena annunciato.

DI: Come hai potuto riprodurre il complicato modello di calcolo ZHL-12?
JH: Ho dovuto scrivere la moltiplicazione, la divisione e la funzione in- ed e-, le serie Taylor ecc. come propria Library matematica per l’80C48 per poter calcolare e integrare numericamente le equazioni differenziali del sistema ZHL – 12. Ho dovuto anche elevare l’ampiezza di calcolo 8 bit dell’80C48 a livello di codice a risultati 16 bit e 64 bit per mantenere una sufficiente precisione di calcolo. Quando ebbi programmato tutto questo, vidi che ero arrivato già alla capacità 4 Kbyte Rom, per cui si sarebbe rivelata vera la profezia del  professor Bühlmann, se io a questo punto non avessi fatto una piccola ma innovativa invenzione che ancora oggi viene impiegata per ampliare l’intervallo di indirizzi di un computer. Inventai la Memory-Bank-Switching con la quale potevo moltiplicare esternamente il deposito indirizzabile dell’80C48; quindi aggiunsi un 8 Kbyte Rom esterno con cui avevo ampliato il deposito dell’80C48 da 4 a 12 Kbyte. Questo spazio era sufficiente per ospitare il resto del programma. Intel accolse la Memory-Bank-Switching  nei propri manuali di applicazione, la qual cosa mi motivò moltissimo.

DI: Oggi i processori hanno 10.000 volte più potenza, perché i moderni computer da immersione non hanno essenzialmente più capacità del Deco Brain?
JH: Da quando Intel, nel 1981, entrò sul mercato con l’8048 e io trasferii il mio programma Dekocomputer su di esso e costruii il relativo hardware con il sensore di pressione, l’amplificatore di segnale, il convertitore A/D e l’indicatore, non è cambiato molto nel modello di calcolo.

DI: Quando ti sei immerso per la prima volta con il tuo computer  e come si presentava?
JH: Ho dovuto alloggiare l’elettronica, consistente in due circuiti stampati (un circuito per l’indicatore ed uno per il calcolatore) e un sensore di pressione in una scatola resistente alla pressione. Ho fatto  fresare questa da un blocco di alluminio, ci ho incollato un vetro ed ho installato un interruttore di accensione e spegnimento ed un bocchettone di caricamento. Ho messo l’accumulatore sotto i circuiti dell’interruttore e dell’indicatore. Mi sono immerso con questo per la prima volta nell’autunno del 1980 nel lago di Walenstadt  nella Svizzera orientale, poi a Portofino in Italia.

 DI: Come hai presentato al professor Bühlmann il tuo computer subacqueo e quando avvenne?
JH: Era la fine di ottobre del 1980. Nel laboratorio della camera di pressione dell’università di Zurigo Schenk ed io mettemmo il Decocomputer in una bacinella d’acqua vicino ad un oblò all’interno della camera e lo lasciammo “immergere”. Il  professor Bühlmann stabilì il profilo di immersione e si stupì non poco quando la piccola scatola di alluminio indicò tutto esattamente.  I tempi di non stop, i singoli tempi di decompressione e le soste di decompressione, il tempo totale di risalita, la profondità ed il tempo di immersione. Anche l’avvertimento della velocità di risalita lampeggiò correttamente da 10 m/min e divenne sempre più veloce, finché a 20 m/min si trasformò in una luce rossa costante.

DI: Come proseguì poi?
JH: Nell’estate del 1981 fondai la Divetronic AG nel Liechtenstein e avevo completato i primi 6 prototipi. In autunno portai con me i prototipi alla Spoga (oggi ISPO) di Colonia. Questa prima piccola serie venne sistemata in una scatola appositamente sviluppata da Hugyfot.  Alla Spoga esposi la situazione al team di immersione e volevo valutare l’interesse per una commercializzazione. Tentammo anche di capire questo interesse attraverso un questionario sulla rivista Aquanaut. Le indagini erano incoraggianti e così trovai nel Liechtenstein parecchie imprese che mi diedero denaro per le azioni della Divetronic AG. Con questo denaro il Decocomputer andò in produzione nel 1982 con il nome “ Hans Hass Deco Brain”.

DI: Come entrò in gioco il professor Hans Hass?
JH: Hans Hass svolse un ruolo molto importante. Per prima cosa, dopo una presentazione di due ore, mi diede un assegno di 100.000 franchi e mi disse : “Questo la aiuterà sicuramente a trovare altri  investitori”. In seguito creò la fiducia necessaria e mi sostenne anche come méntore e promotore. Senza di lui non avrei messo in piedi la Divetronic AG. Non avrei superato la confusione e i problemi che ancora seguirono, fino a che finalmente avemmo successo anche finanziariamente. Eravamo pionieri e affrontammo tabella, orologio e profondimetro.

DI: Avete avuto ancora problemi nel successivo sviluppo del Deco Brain?
JH: Risultò presto che il semplice modello Bühlmann per immersioni limitate portava a DCS 1, con rossori della pelle caratteristici di questi casi. In seguito a ciò informai il dottor Max Hahn dell’università di Aquisgrana e misi il modello di calcolo sul calcolatore di Max, che riuscì a studiarlo e migliorarlo. Nacque così la tabella Bühlmann/Hahn. Il nuovo algoritmo venne adottato nella produzione del Deco Brain e trovò alla fine anche il consenso del  professor Bühlmann.

DI: Dove veniva prodotto il Deco Brain? C’erano problemi di produzione?
JH: Il Deco Brain era prodotto in Svizzera  presso la “Keller Druckmesstechnik“ a Winterthur, mentre io lavoravo in California a nuovi sviluppi e nuovi chips. Quando nel 1985 la produzione delle scatole passò ad una più economica plastica, che ci era stata consigliata per risparmiare sui costi, si arrivò a crack da stress al contatto per esempio con sapone, shampoo o con forti sbalzi di temperatura. Per noi fu un disastro. Ricevemmo indietro circa il 30% di tutti gli apparecchi prodotti con la nuova plastica, con scatole difettose ed elettronica bagnata, e dovemmo sopportare esorbitanti costi di sostituzione e riparazione. Per non parlare dei danni d’immagine! Come conseguenza nel 1986 sospendemmo la produzione del Deco Brain.

DI: Quando arrivò sul mercato il primo concorrente?
JH: Negli Usa nel 1984 arrivò nei negozi l’Edge di Orca. Era un mero noDecocomputer, ossia non calcolava l’eventuale decompressione. In caso di obbligo di deco annunciava solo la Sad (Safe Ascent Depth) o Ceiling, ossia la quota fino alla quale si poteva risalire e dove era necessario fermarsi per un tempo non indicato. Non fermandosi o salendo anticipatamente in superficie lo strumento andava in error e si bloccava. L’Edge di Orca fu per anni l’unico concorrente. Nel 1986 Orca andò in bancarotta e venne acquisita da Oceanic, che nel 1987 andò sul mercato con un proprio computer sub, anche lui un calcolatore noDeco.

DI: Quando arrivò Uwatec con l’Aladin?
JH: Alla fine del 1986. La prima versione era solo un noDecocomputer. Il Deco Brain venne veramente sostituito solo dal Micro Brain Pro che noi portammo sul mercato nel 1988. Era ancora una volta un Decocomputer pienamente valido. Uwatec seguì nel 1989 con il suo Aladin Pro.

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