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(IBM).

Le macchine di Babbage, Hollerith e Bush avevano come obiettivo comune quello di ricostruire i

processi di archiviazione, elaborazione e associazione delle informazioni operanti nella mente

umana.

Introducevano inoltre tre concetti base a livello informatico: memorizzazione periferica delle

informazioni, inserimento di dati, elaborazione.

Le macchine di Babbage e Hellorith definiscono già la caratteristica fondamentale del formato

digitale, ossia una rappresentazione discreta delle informazioni.

Propongono infatti una struttura dell’informazione basata su un numero fisso di campioni,

rappresentati sulle schede dalla presenza o meno di perforazioni. Questa era una

rappresentazione binaria delle informazioni, che restituiva risultati di tipo vero-falso, acceso-

spento, 1-0.

La discontinuità dell’informazione nella macchina di Bush era invece strutturata per criteri

associativi, attraverso accessi all’informazione lungo percorsi congruenti e definiti da affinità. In

questo senso avrebbe quindi posto le basi teoriche dell’ipertesto e degli ipermedia.

Parlando invece di sistemi di comunicazione, nel 1854 il matematico inglese George Bool

dimostrò come il pensiero logico potesse essere rappresentato da una sequenza di scelte.

L’informazione in questo modo poteva essere rappresentata come una sequenza di si-no, vero-

falso.

Fu un allievo di Vannevar Bush, Claude Shannon, ad intuire che le teorie di Bool potevano essere

applicate ad un elaboratore elettronico. Shannon realizzò che un interruttore poteva risultare

acceso o spento, aperto o chiuso ed essere quindi rappresentato matematicamente dall’algebra di

Bool. Per Bool una enunciazione logica poteva essere rappresentata come sequenza di risultati tra

due valori. Shannon stabilì che quindi anche un messaggio poteva essere processato come una

successione di scelte binarie.

Shannon quantificò l’informazione, cioè la scelta binaria, come una grandezza che può

assumere solo uno dei due valori: 1 o 0. Questa grandezza è il bit (binary digit, cifra binaria).

La quantità di scelte che servono per definire un contenuto determinano la quantità di bit e quindi

di informazione. L’analisi di Shannon cerca una maniera di trasmettere un messaggio qualsiasi

(testo, immagine, suono) conservando la massima fedeltà di risposta.

Era riuscito a ricondurre la molteplicità di messaggi ad una codificazione unitaria, il digitale, e a

fornire così un modello unificato di codifica e trasmissione delle informazioni. La codifica delle

informazioni prevedeva anche il controllo degli errori.

Shannon stabilì un’unica grandezza di riferimento per i canali di comunicazione di segnali digitali,

il bit rate, ossia la quantità di bit che è possibile trasferire nell’unità di tempo.

Il bit rate è il numero di bit per unità di tempo che possono essere trasmessi da un canale, ossia

la banda del canale di comunicazione. Shannon definì inoltre una condizione limite alla

trasmissione fedele del segnale: la quantità di informazione prodotta dalla sorgente nell’unità di

tempo non deve superare la capacità del canale. Questo prese il nome di limite di Shannon.

Nello stesso periodo nacquero i primi elaboratori digitali:

il primo elaboratore digitale fu Colossus, sviluppato nella II Guerra mondiale in Gran

 Bretagna per decifrare i messaggi cifrati tedeschi

il primo elaboratore digitale a uso generico fu l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator and

 Calculator), inaugurato nel 1946 e distribuito su 180mq di spazio, nell’Università di

Pennsylvania

Il passaggio successivo avvenne con l’invenzione del transistor, che negli anni ‘50 sostituì le

valvole.

Nel 1958 fu inventato il circuito integrato (chip), che conteneva in uno spazio ridotto una serie di

interruttori. Nel 1971 fu inventato il primo microprocessore che permetteva di concentrare su una

piastrina di silicio tutti i componenti di una CPU (Central Processing Unit). Con il microprocessore

si apre l’era dei personal computer, computer con tempi di calcolo e dimensioni ridotte.

Nell’ultimo decennio del secolo, con la digitalizzazione dei segnali, si arriverà infine al passaggio

da reti specifiche a reti neutre, abilitate al trasporto generico di qualsiasi tipo di informazione.

Inizia così una nuova era della comunicazione, l’era digitale.

Codificazione numerica

La tecnologia informatica trasforma e unifica il formato fisico dei mezzi di comunicazione analogici

in un formato immateriale, il formato digitale, una codificazione numerica binaria del messaggio.

Ma in cosa consiste esattamente la differenza tra rappresentazione analogica e digitale di un

contenuto?

a livello di visualizzazione i contenuti appaiono simili

 la rappresentazione digitale può replicare il segnale un numero infinito di volte, senza

 perdita di qualità (lossless), la rappresentazione analogica va progressivamente a

degradarsi

Le teorie di Shannon sono partite proprio dell’intento di trovare un modo per trasferire un

messaggio che non subisse perdita di informazioni.

Per ottenere questo risultato fu necessario dare una rappresentazione numerica

dell’informazione.

Fu quindi necessario definire una serie di codici che permettessero di registrare le variazioni di

stato di una grandezza fisica, non in maniera continua, ma per successive campionamenti

numerici.

In questo caso si parla di rappresentazione discreta dell’informazione.

Nel momento in cui definiamo degli intervalli regolari di “registrazione” di un percorso in salita,

ossia i gradini, in un certo senso campioniamo la salita.

Nel caso di un segnale continuo, questo può essere campionato, a intervalli regolari (period di

campionamento), in una sequenza di codici numerici che definiscono una sua rappresentazione

discreta.

Maggiore sarà la frequenza di campionamento (numero di campioni nell’unità di tempo),

maggiore sarà la quantità di informazione ma anche la definizione o fedeltà del segnale.

Il processo di campionamento è quindi il passaggio da una forma analogica, ossia

continua, a una forma digitale o discreta.

Il campione è quindi l’elemento che contiene alcune informazioni sul soggetto da cui è stato

prelevato.

Pensiamo al campionamento di una fotografia: la rappresentazione continua dell’immagine viene

codificata in un numero finito di campioni. Ognuno di questi campioni riconduce tutte le

informazioni di uno specifico punto dell’immagine a dei valori di riferimento, considerati utili per la

rappresentazione (es. cromia,

luminosità, etc.). Tutte le altre informazioni riferite a quel punto dell’immagine vengono perse.

La frequenza e il numero di campioni sono di solito talmente alti da farci percepire l’immagine

come continua.

Oltre alla frequenza di campionamento esiste una seconda dimensione per indicare la maggiore o

minore fedeltà della riproduzione digitale: la profondità di bit.

Questa dimensione indica la quantità di bit impiegati per descrivere l’informazione memorizzata

per ogni campione. Determina quindi l’accuratezza con cui ogni campione viene registrato.

Trasmissione in rete

Il concetto di rete è antecedente a Internet è indica in generale l’insieme di connessioni che

permettono la comunicazione tra due o più utenti.

Ma come può avvenire la trasmissione digitale attraverso una rete di telecomunicazione di un

segnale analogico?

L’esempio più semplice di conversione da analogico a digitale di un segnale di trasmissione lo

troviamo nella rete telefonica, la quale oggi integra servizi di telefonia e di comunicazione dati.

La codificazione digitale del segnale consente l’integrazione di una molteplicità di servizi

all’interno di uno stesso canale di trasmissione, originariamente dedicato alla veicolazione della

sola voce.

La porta di accesso alla rete è rappresentata dal doppino telefonico, circuito analogico costituito

da due fili.

La trasmissione analogica della rete telefonica è chiamata a commutazione di circuito la quale

comporta una reale connessione fisica tra due stazioni comunicanti realizzata attraverso la

connessione di nodi intermedi sulla rete. Ogni comunicazione effettuata tramite la commutazione

di circuito coinvolge tre fasi:

apertura della connessione: prima che i dati possano essere trasferiti deve essere stabilito

 un cammino che collegherà il mittente ed il destinatario per tutto il tempo necessario a

trasmettere i dati. L'uso del cammino è esclusivo e continuo;

trasferimento dei dati;

 chiusura della connessione.



Quando un utente fa una chiamata telefonica viene stabilito un collegamento dedicato tra il

mittente e il ricevente. Una volta che questo circuito è stato stabilito ne viene garantito l'accesso

esclusivo all'utente e l'unico ritardo nella comunicazione è il tempo richiesto per la propagazione

del segnale elettromagnetico.

All’inizio l’opera di commutazione veniva eseguita personalmente da un centralinista, che

connetteva manualmente due spine per generare il contatto. Successivamente la commutazione è

diventata prima meccanica, poi elettronica.

In seguito alla digitalizzazione della rete telefonica i cavi elettrici sono stati sostituiti in cavi in

fibra ottica che hanno permesso la conversione del segnale da analogico a digitale.

Benché nelle case il doppino telefonico azioni ancora un circuito analogico, questo viene

trasformato in segnale digitale da un apparecchio di codifica.

Quello che viene ridefinito dal sistema digitale non è la logica di trasmissione, ma la gestione del

trasporto di informazioni. Nella trasmissione digitale le informazioni vengono frazionate in unità

autonome denominate pacchetti. In questo modo non si utilizza più un canale dedicato.

La rete digitale è una rete di commutazione a pacchetti. Una rete a commutazione di pacchetto

permette a più comunicazioni la condivisione di uno stesso canale trasmissivo; l'informazione da

trasmettere è suddivisa in pacchetti di dimensione abbastanza piccola.

Ad ognuno di essi viene aggiunta un’intestazione che contiene tutta l'informazione necessaria

affinché il pacchetto sia inoltrato alla sua destinazione finale.

I pacchetti vengono inviati individualmente attraverso la rete e vengono poi riassemblati nella loro

forma originale quando arrivano sul computer di destinazione. Quando un nodo intermedio riceve

un pacchetto decide il percorso migliore che il pacchetto può prendere per raggiungere la sua

destinazione.

Questa strada può cambiare da pacchetto a pacchetto dipendentemente dalle condizioni della

rete, per cui pacchetti appa