Riassunto esame Informatica per umanisti, Prof. Campagnolo Alberto, libro consigliato L'umanista digitale, Teresa Numerico, Domenico Fiormonte, Francesca Tomasi

Informatica per umanisti

Introduzione all'informatica

Informatica = l’insieme dei vari aspetti scientifici e tecnici che sono specificamente applicati alla raccolta e al trattamento dell’informazione e, in particolare, all’elaborazione automatica dei dati, come sussidio e supporto alla documentazione, alla ricerca e allo studio nei vari settori della scienza, della tecnica, delle attività economiche, sociali, e anche pratiche. Branca degli studi che si occupa delle strutture, delle proprietà e della comunicazione dell’informazione; fornisce dei modi per poter immagazzinare e processare quest’informazione.

Concetti principali

• Informazione
• Dati
• Automazione
• Computer

Claude Shannon e la teoria dell'informazione

Claude Shannon (1916-2001) → matematico che si è occupato di definire il concetto di informazione. Egli dice che l’universo può essere descritto in termini di grandezze fisiche, che possono essere misurate (massa, velocità…) e si domanda se anche l’informazione potesse essere misurata e se si potesse misurare la quantità di informazione trasmissibile da vari media. Inizia quindi a studiare i vari sistemi di comunicazione.

Sistema di comunicazione generico

INPUT → TRASMETTITORE → CANALE DI TRASMISSIONE → RICEVITORE → OUTPUT

Ogni metodo, con cui noi attuiamo questo sistema di comunicazione, produce dei simboli. Il significato dei simboli e del messaggio è irrilevante, perché l’informazione, secondo Shannon, è collegata a ciò che costituisce novità, ciò che risolve incertezza, ciò che provoca sorpresa. Quanto più un simbolo è meno probabile tanta più è la sorpresa.

Shannon fornisce una definizione matematica di informazione, e descrive con precisione quanta informazione può essere comunicata tra elementi di un sistema. La sua teoria dell’informazione spiega come il segnale e il rumore sono correlati, e perché ci sono dei limiti nella quantità di informazione che può essere comunicata in un sistema (che sia questo artificiale, o biologico).

Concetti di segnale, messaggio e rumore

• Segnale: entità che viene trasmessa (es. segnale elettrico, ottico, pagina web…) che porta informazioni.
• Messaggio: il significato trasmesso (se parlo in una lingua che il mio interlocutore non conosce, arriva il segnale ma non il messaggio).
• Rumore: parte del segnale; segnali casuali e non-prevedibili che vengono trasmessi insieme al segnale ma non trasmettono informazioni utili.

RAPPORTO SEGNALE/RUMORE: spesso indicato con SNR (Signal-to-Noise Ratio); grandezza numerica che mette in relazione la potenza del segnale utile rispetto a quella del rumore in un qualsiasi sistema di acquisizione, elaborazione o trasmissione dell'informazione (es. quando inseriamo una richiesta in un motore di ricerca, i risultati forniscono informazioni utili, ma queste sono immerse in una mare di dati inutili).

L’utilità di un segnale dipende dall’osservatore (chi cerca e riceve informazione).

Informazione

Quindi = segnali utili in un mare di rumore

Dati

Informazione (dati utili) + Rumore (dati inutili) = unità informative grezze, disorganizzate che hanno bisogno di un’elaborazione per poter diventare informazione. Possono essere casuali e inutili.

Shannon definisce informazione ciò che può essere misurato con i BIT: quantità di informazione necessaria per scegliere tra due alternative ugualmente probabili (es. destra/sinistra, testa/croce) altro significato di bit: cifra binaria (binary digit), valore di una variabile binaria che può assumere uno solo di due possibili valori (0/1).

Informazione analogica: può assumere un numero infinito di valori possibili.

Informazione digitale: può assumere un numero finito di valori possibili.

Il calcolatore (computer)

Apparecchio destinato all’elaborazione automatizzata dei dati tramite l’accettazione di istruzioni (input) per compiere determinate operazioni secondo procedure prestabilite ed espresse in modo formale (algoritmi) per produrre un risultato (output) come effetto di un processo di dati immessi determinato da una regola matematica o logica.

• La Macchina di Anticitera (circa 150-100 a.C.): primo esempio di computer; apparecchio meccanico per il calcolo automatizzato della posizione dei pianeti nel cielo (output) ad ogni data futura e passata (input), secondo procedure prestabilite ed espresse in modo formale: i meccanismi e il loro movimento.
• Macchina Analitica di Babbage (circa 1834): progettata (ma mai interamente costruita) dal matematico, filosofo e scienziato inglese Charles Babbage (1791–1871); è stato il primo prototipo di un computer meccanico sviluppato per eseguire compiti generici. Basato su un sistema di input per dati e programmi tramite schede perforate, un sistema per l'elaborazione dei dati detto Mill (mulino) in grado di svolgere le quattro operazioni matematiche, una memoria interna in grado di contenere 1000 numeri di 50 cifre, e un sistema di output dati costituito da uno stampatore, un arco in grado di tracciare curve, e un perforatore di schede per memorizzare dati da utilizzare successivamente. Il suo scopo era quello di calcolare e stampare le tabelle logaritmiche. Con questa macchina nascono i primi algoritmi.
• Il primo algoritmo (1842): la matematica inglese Ada Lovelace (1815–1852), in una pubblicazione che descriveva il funzionamento della macchina analitica di Babbage, presenta un programma (un algoritmo), per il calcolo di una serie matematica con questa macchina. Il programma è il primo algoritmo specificamente pensato per essere calcolato da un computer. Ada Lovelace è considerata la prima programmatrice.

Algoritmo

È una serie di istruzioni, di compiti e attività che devono essere compiuti per ottenere il risultato voluto; è un metodo per risolvere problemi ed è alla base di ogni programma per computer.

Esempio: Google utilizza l’algoritmo di ricerca PageRank, che ricerca e fornisce risultati utili e rilevanti in base a ciò che abbiamo cercato.

Quando un algoritmo, o una serie di algoritmi sono scritti in un linguaggio di programmazione, un linguaggio formale dotato di sintassi e semantica non ambigui, diventa comprensibile alla macchina e viene denominato programma. Affinché un algoritmo possa essere eseguito dalla macchina, le seguenti condizioni devono essere...