Fondamenti di informatica

Fondamenti di informatica | Martina Mucelli

Fondamenti di informatica

Definizioni

Alan Turing ha inventato un computer virtuale, ossia la macchina di Turing; questa in informatica è una macchina ideale che manipola i dati contenuti su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita, secondo un insieme prefissato di regole ben definite. Da ciò si può dedurre che l’informatica, informazione automatica, non è necessariamente pratica.

“L'informatica non riguarda i computer più di quanto l'astronomia riguardi i telescopi.” - Edsger W. Dijkstra, informatico danese.

L’informatica riguarda:

• La ricerca scientifica, creare un modello della realtà, che consente alla tecnologia di sviluppare nuovi prodotti.
• Lo sviluppo tecnologico che pone nuovi problemi di ricerca.

Il termine fu introdotto nel 1968 come traduzione di informazione-automatica. L’obiettivo principale dell’informatica, quindi, è il trattamento dell’informazione e la possibilità di compiere le operazioni necessarie al suo trattamento in modo automatico.

Informazione

Informazione → Insieme dei dati forniti dall’ambiente espressi in forma comprensibile e significativa in un particolare contesto.

La definizione mette in evidenza che:

• L’informazione riguarda il modo in cui un sistema acquisisce conoscenza del mondo, dato.
• Un qualsiasi dato acquista valore solo in relazione ad altre informazioni che ne definiscono il senso, contesto.

Informazione = dato + contesto.

Attraverso l’informazione l’essere umano acquisisce la sensibilità del mondo.

Il computer non può apprendere: siamo noi a dovergli fornire il contesto, ossia migliaia di esempi.

È necessario che il sistema sia in grado di capire il linguaggio in cui l’informazione viene espressa, ed è altrettanto importante il contesto: un dato acquista valore solo se posto in relazione ad altre info che definiscono un determinato ambito.

Informatica

Informatica → Ramo della scienza che si occupa di rappresentare ed elaborare l’informazione.

La definizione mette in evidenza che:

• L’informazione ha un ruolo centrale: informatica viene da “informazione automatica”.
• L’informatica si occupa di creare modelli come per ogni scienza, i modelli descrivono la realtà.
• L’informatica può definirsi senza parlare di computer.

L’informatica è una disciplina sia scientifica che tecnologica che riguarda: progettazione, costruzione, programmazione e utilizzo dei calcolatori elettronici, tecnologia, in inglese “computer science” = scienza che usa i calcolatori elettronici // “computing science” = scienza che fa sì che i calcolatori svolgano operazioni di calcolo. I calcolatori hanno permesso l’automazione di processi per il trattamento dell’informazione: aspetto tecnologico, non è sufficiente.

Scienza

Scienza → È quel settore scientifico disciplinare che si occupa della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione: è una scienza che si occupa di costruire modelli per rappresentare aspetti del mondo reale per poterli poi studiare meglio. Si basa sull’osservazione e formulazione leggi che descrivono i fenomeni analizzati. Campo di indagine scientifica: modo in cui l’info può essere rappresentata ed elaborata.

Sono necessari modelli che rappresentino i dati per permettere l’elaborazione dell’informazione. L’insieme di rappresentazione ed elaborazione è anche detto “trattamento automatico dell’informazione”. Il rapporto tra informatica e tecnologia è ambivalente: si servono l’una dell’altra.

Standard

Standard → Uno schema o un complesso di norme stabilito da un’autorità competente o basato su un generale consenso che definisce un modello o un esempio di riferimento al quale uniformarsi.

Nel caso di apparecchiature informatiche il problema sorge quando bisogna metterle in comunicazione tra loro e per far ciò i vari dispositivi hanno bisogno di uno standard condiviso di riferimento, il quale consente di evitare l’utilizzo di “adattatori” quando si connettono tra loro diverse apparecchiature. Infine, visto che il concetto di informazione è centrale per l’informatica, è necessario che esistano anche degli standard di riferimento che indichino che l’informazione deve essere rappresentata all’interno di un calcolatore elettronico. Se non ci fossero questi standard di riferimento sarebbe impossibile un vero trasferimento di informazioni, anche una volta garantita la comunicazione tra apparecchiature diverse.

Nel 1947 è stato fondato l’International Organization for Standardization, ISO, che è un ente internazionale che si occupa della definizione di standard di riferimento a livello mondiale. Questa attività produce accordi internazionali che sono pubblicati come standard internazionali. Esistono quindi standard per la rappresentazione di tutte le forme in cui l’informazione esiste all’interno di un calcolatore.

Bit

Bit → Coniato nel 1948, deriva da “binary” e “digit” = cifra binaria: unità di informazione, in forma di cifra binaria, 0 - 1.

La definizione mette in evidenza che:

• L’informazione è misurabile: per gli informatici il bit è anche la più piccola quantità di informazione rappresentabile; il bit è alla base di ogni codifica astratta dell’info.
• Non si fa differenza sul tipo di informazione: numeri, testo, immagini, suoni.
• Un bit può assumere solo due valori: 0 e 1, questi due valori sono anche associati a “falso e vero”.

Fondamenti di informatica | Martina Mucelli 1

Codifica unificata

Codifica unificata → I bit sono alla base di ogni rappresentazione d’informazione: ogni dato è trasformato in una sequenza finita di bit, successione di opportuna lunghezza di 0 e 1; la sequenza è la struttura dati più semplice.

Implicazioni:

• Il calcolatore tratta l’informazione in modo uniforme a prescindere dal reale contenuto rappresentato: semplificazione dell’elaborazione dell’info; tutti i dati sono trattati in modo uniforme.
• È necessario applicare delle convenzioni nella codifica per strutturare l’informazione, per accedere a dati creati in tempi e per scopi diversi: codice / chiave interpretativa.
• La quantità di info che un elaboratore può gestire è limitata: sia la quantità di dati, sia le semplificazioni da applicare.

La rappresentazione digitale è una semplificazione della realtà, infatti se si cambiano anche solo pochissimi dati in entrata, quelli in uscita saranno errati: ecco spiegato l’arcano motivo delle previsioni meteorologiche sempre sbagliate.

La misura dell’informazione

È molto difficile quantificare un concetto astratto come l’informazione. Claude Shannon, padre della moderna teoria dell’informazione, presentò il nuovo approccio al concetto di informazione, articolo del 1948. A lui si deve la definizione formale di bit: misurare la quantità permette di valutare risultati e prestazione. La definizione data di bit come unità di informazione assume che l’informazione possa essere misurata: la quantità di informazione è quindi in qualche modo legata al numero di bit necessari per la sua rappresentazione. La lunghezza della sequenza è un indice della quantità.

Segnale digitale

Segnale digitale → Il messaggio è convertito in simboli. Il termine deriva dall’inglese digital, ovvero cifra, derivato dal latino “digitus”, ovvero dito. Attualmente la codifica digitale in uso è quella relativa al sistema binario di 1 e 0. Di conseguenza, convertire un fenomeno naturale in digitale vuol dire convertirlo in una sequenza finita di bit. Essendo una sequenza finita di bit comporta una semplificazione della realtà; d’altro canto, il tempo può provocare la non più lettura dei dati, ma non il deterioramento dei supporti tecnologici.

Sistema analogico

Sistema analogico → Il messaggio non è convertito in simboli e il segnale è prodotto per analogia. Il segnale analogico è una grandezza che varia con continuità. Difatti, una variabile analogica considera un numero infinito di valori. In questo caso l’apparecchio ricevente modifica per analogia i segnali elettrici di nuovo in segnali audio e video: essendo una sequenza infinita rappresenta la realtà nella sua forma intera, infinita; pur nascendo perfetta, con il tempo si deteriora.

Byte

Byte → Anche in informatica vengono introdotte delle nuove unità di misura che sono basate su multipli di bit, un multiplo molto usato è quello di 8 bit in sequenza = byte.

Sequenza di 8 bit: la posizione di ogni bit all’interno della sequenza è significativa. In un byte esistono al massimo 2⁸ = 256 sequenze, 8 termini che possono assumere solo 2 valori diversi.

Il byte è utilizzato come unità di grandezza pratica dell’informazione:

• Più pratico del bit: spesso un byte rappresenta un carattere a stampa, segno grafico es. a, b, 1, 2, ...
• Le grandezze sono espresse utilizzando byte: si utilizzano anche gruppi di 2, 4, 8 byte.
• Le grandezze utilizzate in informatica: per questo sono stati introdotti ulteriori multipli, che vengono calcolati sulle potenze di 2¹⁰.

“All’incirca ogni 24 mesi, diceva Moore, il numero di transistor di un circuito integrato raddoppia, facendo raddoppiare la performance dei processori ogni 18 mesi” - Gordon Moore, imprenditore e informatico statunitense.

Se dimezzo la distanza, raddoppio la velocità.

File

File → Struttura informativa contenente informazioni omogenee, organizzate sequenzialmente e trattate come un’unità, archivio o schedario.

Il file è quindi un meccanismo di strutturazione delle informazioni che permette di aggregare informazioni in strutture più complesse, così che esse non perdano di significato e da poter intervenire sull’insieme di dati, es. nomi e numeri di un’agendina telefonica / singole lettere di un testo. L’effettiva organizzazione dei dati è decisa dal software che crea/legge il file. I file sono di solito considerati sequenze di byte, quindi i bit sono raggruppati in sequenze di 8. Un file è identificato da un nome, a cui ci si riferisce spesso con il termine inglese “filename”:

• I nomi comprendono lettere, numeri e altri caratteri e possono essere formati da più parole: ci sono dei vincoli nella scelta dei caratteri, caratteri come “*”, “?”, “/”, “\” possono dare problemi / conviene sostituire lo spazio con i caratteri “-” o “_”; i problemi possono sorgere trasferendo i file.

N.B. = i file vengono però considerati come formati da byte, unità di misura, e non da bit. Ad ogni file viene associato il suo nome, il nome è anche il modo in cui il calcolatore elettronico fa riferimento ad un’aggregazione di dati.

Fondamenti di informatica | Martina Mucelli 2

Bit è rappresentato fisicamente dall’alternativa tra due possibili valori:

• Presenza/assenza di carica elettrica, celle di memoria.
• Magnetizzazione o meno, nastri e dischi.
• Presenza/assenza di lacune, dischi ottici.
• Segnale elettrico o ottico nei cavi di collegamento.

I bit sono letti, elaborati, memorizzati a gruppi di 8: la memoria di un calcolatore è espressa in multipli di byte. Un file corrisponde ad una porzione di memoria dei calcolatori, ad una zona dei dischi o dei nastri; il filename è utilizzato anche dal computer per accedere ai file.

Gamification

Gamification Rispetto all’italiano, l’inglese usa termini distinti per:

• Play → Il gioco libero. Forse è per questo che il gioco è considerato più seriamente che non in Italia...
• Game → Il gioco strutturato. A che gioco giochiamo?
• Agon → Competizione: il piacere della competizione basata sulle proprie scelte e capacità, giochi astratti, sport di competizione diretta.
• Alea → Fortuna: il piacere di vivere eventi fortunati, dadi, slot machine, giochi di carte, più influenzabili, per via del rilascio di dopamina.
• Mimicry → Travestimento: il piacere di fingersi qualcun altro, cosplay, immedesimazione.
• Ilinx → Vertigine: il piacere dello stordimento e della vertigine, sport di velocità, simulazioni in realtà virtuale, rilascio di sostanze che provocano dipendenza.

Se si uniscono si possono creare comunque giochi, es. D&D.

“Il gioco è un’azione libera, non presa sul serio, al di fuori dalla vita consueta ma con delle sue regole, da cui non proviene vantaggio” - Huizinga, 1938.

“Il gioco è: non obbligatorio, di esito incerto, non produttivo, con delle regole, alternativo alla vita reale” - Caillois, 1961.

“Giocare è lo sforzo volontario di superare ostacoli non necessari” - Suits, 1978.

“Il gioco è un’attività volontaria e intrinsecamente motivata, svolta a scopo ricreativo” - Garvey, 1990.

Ormai si gioca a tutte le età: i giochi stanno entrando a gamba tesa in tutti i campi, anche sportivi. Inoltre, il museo più visitato al mondo, Louvre 10.200.000, ha meno della metà dei visitatori rispetto al più popolare tra i parchi di divertimento, Disneyland – Florida 20.859.000; l’Italia non è presente tra i primi venti. Con questo dato si può dedurre che in un museo una persona può sentirsi incompetente, al contrario che in un parco divertimenti.

Ma riconoscere i modi di dire è di per sé un gioco?

• La partecipazione era volontaria. Ha però utilizzato meccaniche e dinamiche di gioco.
• Non c’era nessun effetto nel mondo reale.
• È un esempio di gamification.

O forse no?

• Non sono state espresse chiaramente le regole.
• Mancavano struttura, contesto, divertimento...

Gamification → Utilizzo di dinamiche e meccaniche di gioco in contesti non ludici, in italiano «ludicizzazione»; es. elementi aggiuntivi in auto reale.

Obiettivi:

• Aumentare coinvolgimento/fidelizzazione degli utenti.
• Rendere meno noiose attività ripetitive/routinarie.

Interesse:

• Si prevede che gli investimenti in gamification saranno di milioni di euro nei prossimi anni.

Serious game e The Fun Theory

Serious game → Gioco progettato con obiettivi diversi dall’intrattenimento: apprendimento, presa di coscienza, team building... es. simulatore di guida.

The Fun Theory → Teoria di edutainment secondo la quale si possono cambiare i comportamenti delle persone in meglio facendole divertire. Motto: “Fun can obviously change behaviour for the better”.

Qualche anno fa la Volkswagen ha intuito il potere di questa pratica e ha finanziato una campagna pubblicitaria in Svezia che applica The Fun Theory alla vita quotidiana. Sono stati prodotti così tre video che illustrano tre diverse situazioni in cui il divertimento può davvero creare un circolo virtuoso nel comportamento delle persone, es. scale che suonano / bidone della spazzatura che suona nelle vicinanze del bidone: non c’era più immondizia.

Tipi di partecipanti nei giochi

Bartle, nel 1996, ha deciso di dividere i partecipanti di giochi in:

• Achiever → Puntano al superamento di obiettivi.
• Explorer → Amano scoprire gli elementi del gioco.
• Socializer → Sono interessati all’interazione con altri utenti.
• Killer → Vogliono affermare se stessi con la sopraffazione.

Fondamenti di informatica | Martina Mucelli 3

Cosa ci suggeriscono i giochi?

• Obbligo.
• Motivazione endogena.
• Inizio facilitato / difficoltà progressiva / possibilità di migliorare, progressione.

Tipicamente nei giochi:

• È impossibile sbagliare i primi livelli, termine tecnico è scaffolding.
• La complessità aumenta gradualmente, azioni progressivamente più articolate / situazione e/o problematiche più complicate.
• Il giocatore impara e migliora, effetto pratica, motoria e cognitiva / migliore comprensione delle dinamiche di gioco.

• Feedback immediato / controllo al giocatore, ruolo attivo.

Tipicamente nei giochi:

• Si sceglie quando giocare e quando smettere: secondo molti non si può obbligare a giocare, o comunque obbligare a divertirsi.
• Si sceglie come giocare: non c’è un unico percorso predefinito.
• Si vede subito il risultato delle proprie azioni.
• Si può riprovare più volte: ripetere un livello non è mai svantaggioso, il giocatore è invogliato a continuare a giocare.

• Punti e badge, meccaniche.

Ci sono elementi comuni a molti giochi:

• Punti: tengono traccia dell’avanzamento globale, sono una sorta di moneta corrente all’interno del gioco.
• Badge: mostrano il raggiungimento di obiettivi specifici o l’acquisizione di particolari competenze.
• Leaderboard: consentono un confronto tra giocatori, rischio di demotivare chi è in fondo alla classifica.

• Narrazione + personaggi, narrazione.

Uno degli elementi fondamentali è la presenza di una narrazione o, almeno, di un contesto, si parla spesso di storytelling.

• Narrare è il modo classico di veicolare la conoscenza: articoli scientifici e divulgativi, manuali didattici hanno sempre avuto una componente narrativa.
• Messa in secondo piano dalla tecnologia: accesso a basi di dati, spesso online, responsabilizzano il fruitore / utilizzo di infografiche, anche interattive.

Database storytelling