Riassunto esame digital transformation, prof. Za, libro consigliato Internet of things

Capitolo 1. Un po’ di storia: dalla conquista della luna alla conquista delle cose

Nel corso della storia l’uomo ha sempre cercato un modo per trascrivere, documentare, condividere ciò che accade nella realtà. Nell’arco della sua esistenza ha utilizzato diversi supporti di memorizzazione e linguaggi che gli hanno permesso di codificare e condividere informazioni tra i suoi simili, presenti e futuri. Comunque, con il passare del tempo l’uomo ha perfezionato la codifica delle informazioni, elaborando linguaggi e utilizzando supporti sempre più evoluti e condivisi.

Volendo raccontare come siamo arrivati a discutere di Internet of Things potrebbe essere sufficiente fare un passo indietro di un più di cinquant’anni, in quello che può essere identificato come il periodo della rivoluzione digitale e più specificatamente la nascita di internet. Infatti, nel 1969 ci fu un importantissimo avvenimento, quello che verrà ricordato come la nascita di internet!

La nascita di internet

Cerchiamo di richiamare il contesto storico: agli inizi degli anni ’70, in piena guerra fredda, vi era una forte competizione sugli avanzamenti tecnologici tra Stati Uniti (ARPA) e Unione Sovietica (Sputnik). Una delle prime idee fu quella di creare una rete di computer che permettesse a tutti gli utenti dei vari centri di ricerca ed enti appartenenti o sponsorizzati da ARPA di poter condividere e scambiare informazioni e nuovi software più rapidamente e in maniera flessibile. All’epoca le comunicazioni erano basate su una struttura cosiddetta a “commutazione di circuito” (circuit-switching).

Il circuito era rappresentato da una catena basata su una serie di stazioni (nodi) intermedie collegate l’una all’altra da altrettanti brevi collegamenti. Su tale catena si poggiava il collegamento tra le due stazioni, quella di origine e quella di destinazione (due telefoni o due computer). Per ogni collegamento o trasmissione, il circuito era temporaneamente riservato esclusivamente a quella specifica trasmissione. Questo rappresentava un evidente punto di debolezza, in quanto nel momento in cui una delle stazioni intermedie smetteva di funzionare correttamente cadeva immediatamente la comunicazione tra sorgente e destinazione.

Di conseguenza, agli inizi degli anni ’70, l’obiettivo comune era da una parte quello di realizzare una rete di comunicazione che fosse capace di sopravvivere ad attacchi nucleari e di mantenere la comunicazione tra le due stazioni trasmittenti (resilienza), dall’altra permettere di avere accesso alle risorse computazionali a più utenti contemporaneamente evitando un uso esclusivo.

Per esempio, Paul Baran nel 1959 propose un progetto di ricerca riguardante la realizzazione di un sistema di comunicazione, formato da una rete di stazioni, in grado di mantenere le comunicazioni esistenti anche se alcune delle stazioni all’interno del sistema avessero smesso di funzionare. Quel progetto portò Paul Baran a sviluppare l’idea della “commutazione di pacchetto” (packet switching) e della divisione del messaggio in piccoli blocchi (message blocks), passando da un sistema di comunicazione centralizzato a un sistema distribuito. In pratica, il messaggio sarebbe stato spezzettato in tanti piccoli blocchi che sarebbero stati trasmessi nella rete e avrebbero seguito percorsi diversi per arrivare a destinazione. Infine, i vari blocchi una volta ricevuti dal destinatario sarebbero stati ricombinati opportunamente in modo da ricreare il messaggio originale. Dall’altra parte dell’oceano, Donald Watts Davies (1965) sviluppò un progetto simile.

Il “corto circuito UK-USA” tra le varie attività di ricerca può essere identificato nel momento in cui i lavori di Donald Davies furono presentati da un suo collaboratore a una conferenza nell’ottobre del 1967. A questo evento parteciparono anche gli sviluppatori di ARPANET, i quali, da quel momento, adottarono e sperimentarono questo nuovo sistema di trasmissione nelle reti dei rispettivi centri di ricerca. Nella seconda metà del 1969, negli Stati Uniti furono stabiliti i primi collegamenti basati su un’architettura a commutazione di pacchetto tra 4 enti (nodi) differenti facenti parte di ARPANET.

La commutazione di pacchetto: alla ricerca della popolarità

Dal 1969 bisogna aspettare ancora una decina di anni prima di arrivare a definire nel dettaglio l’architettura utilizzata ancora oggi e su cui si poggia il funzionamento di Internet. Dal 1969 al 1973 i nodi di ARPANET passarono da 4 a 35.

Ma come funzionava ARPANET? I nodi di ARPANET erano dei minicomputer interconnessi in modo completamente distribuito utilizzando delle linee dedicate. Ciascun minicomputer riceveva blocchi di dati dai computer e dai terminali ad esso collegati, li suddivideva in pacchetti e aggiungeva un’intestazione che specificava gli indirizzi di destinazione e di origine; quindi, basandosi su una tabella di routing (instradamento) aggiornata dinamicamente, il minicomputer inviava il pacchetto su una qualsiasi linea attualmente libera rappresentante la rotta più veloce verso la destinazione.

Ogni minicomputer svolgeva il ruolo simile a quello di un punto di snodo. Ogni pacchetto, man mano che attraversa i diversi punti di snodo, si avvicinava sempre più alla sua destinazione. Da questo si evince la caratteristica importante di ARPANET: il suo algoritmo di routing dinamico e completamente distribuito selezionava sempre il percorso che in quel momento garantiva il minor ritardo nella consegna.

In questi primi anni, l’utilizzo del packet switching come metodo di trasmissione dati era appannaggio di pochi e, di conseguenza, bisognava convincere anche le industrie che la trasmissione dati basata sul packet switching era non solo affidabile quanto il tradizionale utilizzo della linea telefonica ma che più flessibile ed economicamente conveniente.

Dunque, i tempi sembravano maturi per presentare il funzionamento della commutazione di pacchetto a un pubblico allargato di esperti. La prima dimostrazione pubblica fu organizzata alla prima International Conference on Computer Communication (ICCC). Kahn, Metcalfe e altri ricercatori organizzarono una demo installando un nodo ARPANET completo, presso l’hotel, insieme a circa quaranta terminali. Il nodo avrebbe permesso ai terminali di accedere a diverse dozzine di computer collegati in quel momento ad ARPANET sparsi in tutto il territorio degli Stati Uniti. L’obiettivo era quello di dimostrare anche ai più scettici che la commutazione di pacchetto funzionava ed era affidabile. In quell’occasione la rete fornì un servizio più che affidabile alle migliaia di partecipanti alla conferenza e riscosse un enorme successo.

Il protocollo TCP: questo sconosciuto

Durante i suoi primi dieci anni di vita, ARPANET fu il principale ambiente di test in cui sperimentare diverse innovazioni nell’ambito delle reti. Invece, un’innovazione decisamente degna di nota fu ideata nel 1971, quando venne realizzato il primo programma di posta elettronica. Benché esistesse già un’applicazione che permetteva di scambiare messaggi tra utenti che agivano sullo stesso server, la possibilità di scambiarsi delle note (email) non in momenti diversi, ma anche in zone geograficamente distanti, fece diventare la posta elettronica una delle applicazioni più utilizzate all’interno di ARPANET. Tuttavia, nonostante il suo discreto successo, l’email non fu mai menzionata in quel periodo nelle diverse presentazioni di ARPANET, in quanto non era considerata un’applicazione “sufficientemente seria”. Nel frattempo ARPANET non era più l’unica rete a commutazione di pacchetto.

Nel 1973 ci fu un’altra innovazione tecnologica degna di nota: la realizzazione di ALTO da parte di Xerox, il precursore di quelli che poi sarebbero stati i personal computer (PC). L’obiettivo di Xerox fu quello di dotare ogni singolo dipendente di una sufficiente capacità computazionale, memoria e dispositivi di input e output in modo da poter svolgere le proprie mansioni, limitando l’interazione con il server centrale.

Tornando allo scenario delle reti, ora la nuova sfida riguardava l’integrazione, ovvero come far comunicare utenti operanti in una rete con quelli di un’altra rete? Una possibilità poteva essere quella di creare dei “gateway” particolarmente intelligenti che fossero in grado di operare come collegamento tra due reti diverse e capaci di adattare/tradurre dinamicamente il formato dei pacchetti nel passaggio da una rete all’altra. Tuttavia, decisero di progettare un protocollo unico con l’intento di farlo adottare da tutte le reti. Questo avrebbe permesso alla nuova rete di espandersi in maniera esplosiva, poiché qualsiasi nuovo computer o nuova rete che avesse utilizzato il nuovo protocollo avrebbe potuto collegarsi senza la necessità di realizzare un ulteriore sistema di traduzione ad hoc. Bisognava progettare un protocollo che avrebbe uniformato il metodo di indirizzamento dei pacchetti e sarebbe stato utilizzato allo stesso modo da qualunque computer. L’idea di fondo fu molto simile al meccanismo utilizzato per inviare una cartolina in qualsiasi parte del mondo, dove sono presenti quattro campi per l’indirizzamento.

Il nuovo protocollo fu denominato Transmission Control Program (TCP) e costituì il primo passo verso quello che oggi viene indicato come TCP/IP. Questo sistema formato da una rete di reti venne inizialmente identificato dalla parola “internetwork”, ma dopo poco tempo la parola si accorciò, divenendo semplicemente “internet”. Nel 1982 il Dipartimento della Difesa statunitense dichiarò il TCP/IP lo standard da utilizzare in tutte le reti militari e il primo gennaio 1983 ARPANET adottò definitivamente la coppia dei protocolli TCP/IP e fu divisa in due reti, una militare e una civile.

Tuttavia, ARPANET, dopo essere stata per vent’anni lo scenario di diverse sfide tecnologiche, nel 1989 cessò di funzionare e fu formalmente disattiva nel 1990. Sempre negli anni ’80 ci furono altre innovazioni che contribuirono a rendere più semplice l’utilizzo di internet, tra queste ci fu l’ideazione del DNS – Domain Name System. In pratica, è il sistema che permette l’utilizzo dei nomi al posto degli indirizzi IP numerici dei vari server presenti nella rete. Sempre durante lo stesso periodo ci fu la diffusione dei personal computer tra i privati (es. Apple) e nel novembre 1989 fu realizzata la prima connessione da parte di un privato a internet grazie al servizio erogato da “The World”, il primo Internet Service Provider (ISP) operante in Australia e Stati Uniti.

Dal World Wide Web ai social network: la nascita di un nuovo mondo

Agli inizi degli anni ’90 erano molti i servizi online offerti dai diversi provider. Aumentarono anche il numero di connessioni da parte dei privati, grazie all’utilizzo del modem (Modulatore – DEModulatore) che permetteva di utilizzare la linea telefonica per connettersi a internet. In quegli anni diversi erano i servizi online disponibili e per ognuno di questi vi era un’applicazione ad hoc che agevolava l’interazione con gli utenti, favorendone così la diffusione. Inoltre, un’ulteriore spinta alla diffusione di questi servizi fu rappresentata dal passaggio all’utilizzo di tariffe mensili al posto della tariffazione oraria.

Tuttavia, nonostante le grandi potenzialità di internet, era difficile orientarsi all’interno della rete e, di conseguenza, in uno scenario in cui sia i servizi che le applicazioni di rete aumentavano, stava nuovamente emergendo un bisogno di convergenza, ovvero la necessità di avere uno standard comune per le interazioni, per l’integrazione delle varie informazioni e relative fonti, così come per l’erogazione di servizi. In quel periodo, Tim Berners-Lee lavorava presso il CERN (European Organization for Nuclear Research). La sua idea di fondo fu quella di creare un sistema in cui digitando il nome di una persona o di un progetto venivano proposti i collegamenti a essi correlati, come note. Egli rifletté sul fatto che sarebbe stato meglio creare un ambiente collaborativo e dinamico piuttosto che usare un tradizionale sistema di gestione e immagazzinamento di dati.

L’hypertext sembrava rappresentare la giusta soluzione. L’utilizzo dell’hypertext permetteva di scrivere una parola o una frase su cui si poteva cliccare per essere rispediti su un altro documento o contenuto. La possibilità di creare collegamenti tra computer diversi, indipendentemente dal sistema operativo, avrebbe garantito un’alta capacità di crescita dello spazio informativo: ognuno poteva inserire e collegare contenuti in autonomia e in maniera indipendente dagli altri, senza l’utilizzo di un server centrale, era sufficiente conoscere l’indirizzo del pc contenente il documento. Questa soluzione rappresentava la perfetta combinazione tra due innovazioni tecnologiche, internet e hypertext. Così Tim Berners-Lee adattò il protocollo RPC per permettere di eseguire da un computer un programma residente su un altro computer dando così vita al World Wide Web (WWW).

Tra il 1991 e il 1993 ci fu un grande fermento relativamente all’implementazione di applicazioni che fungessero da browser (client) e altre che fossero in grado di interagire con essi e trasmettere le informazioni corrispondenti ai link richiesti (server). Lato client, “Cello” fu il primo browser grafico realizzato nel giugno del 1993 e fu anche il primo a essere installato su sistemi MS Windows. Ma nel settembre del 1993 fu rilasciata la versione 1.0 del browser NCSA Mosaic: i suoi continui aggiornamenti e la costante disponibilità degli sviluppatori nel risolvere bug e malfunzionamenti, fecero di Mosaic il browser più diffuso tra gli utenti di internet, grazie anche alla possibilità di essere installato facilmente nei diversi sistemi operativi dell’epoca e di interagire con diverse tipologie di servizi allora disponibili.

L’utilizzo di Mosaic e dei suoi successori cambiarono totalmente il modo di utilizzare internet: gli utenti avevano ora l’abilità di “navigare” tra le informazioni disponibili collegate tra loro da una serie di hyperlink. Nel 1994, nonostante la sua giovane età, il traffico generato dalla informazioni scambiate sul web era secondo in ordine di grandezza solo al traffico FTP, per poi superarlo l’anno successivo.

È interessante riportare la dichiarazione di Tim Berners-Lee in cui afferma che con la nascita del World Wide Web inizialmente il suo obiettivo era quello di creare una piattaforma universale che avrebbe permesso alle persone di inserire autonomamente e liberamente qualsiasi contenuto sul web ma non avrebbe mai immaginato che le persone avrebbero letteralmente messo proprio tutto sul web.

Nel corso degli anni il web si è evoluto, attraversando diverse fasi, partendo dal web 1.0, rappresentato da pagine web statiche, realizzate principalmente dai fornitori di servizi; agli inizi del duemila si introdusse il termine web 2.0 (pagine web dinamiche) collegandolo alla nascita dei blog e al fatto che il contenuto presente nel web è prodotto anche dagli utenti; infine, si è passati intorno al 2010 al web 3.0 (noto anche come web semantico) il cui contenuto si adatta dinamicamente al profilo dell’utente. Dal web 2.0 in poi, diverse sono le piattaforme digitali che hanno contribuito alla condivisione da parte degli utenti delle informazioni personali e professionali, così come un ulteriore incremento è dovuto all’evoluzione dei dispositivi e delle infrastrutture digitali che hanno permesso agli individui di poter essere continuamente connessi senza limiti spazio-temporali. Attualmente, si sta affermando anche l’introduzione della quarta fase, quella del web 4.0, legata principalmente all’introduzione di funzionalità correlate all’intelligenza artificiale, ma siamo ancora agli inizi e di certo per il web ci saranno ulteriori fasi evolutive.

Ritornando al punto iniziale, in questi ultimi cinquant’anni grazie alle diverse innovazioni digitali, la sua capacità di condividere informazioni e di interagire con gli altri è aumentata esponenzialmente. La quantità di realtà codificata nel mondo digitale ha raggiunto proporzioni notevoli e continua ad aumentare. Soprattutto, se si considera anche il fatto che gli utenti generano informazioni non solo consapevolmente, ma anche inconsapevolmente: tutte le nostre azioni sono tracciate, registrate, interpretate e usate per proporci contenuti ipoteticamente più in linea con le nostre esigenze. I software oggi sono capaci di imparare (machine learning) sulla base delle informazioni che hanno a disposizione, più informazioni riescono ad analizzare più è accurata la soluzione che possono arrivare a proporre.

Purtroppo, le informazioni disponibili non sono sempre facilmente comprensibili dalle macchine. Quelle più agilmente interpretabili sono quelle cosiddette “strutturate”, che corrispondono, per esempio, alle informazioni che solitamente si inseriscono all’interno di un form online, o in genere quando si utilizzano dei campi specifici per raccoglierle, così come anche tutte le informazioni (i log) che tracciano le attività e le interazioni che sono svolte da ogni utente attraverso il proprio dispositivo, la propria connessione e il proprio account. In contrapposizione alle prime, ci sono le informazioni “non strutturate” in cui rientrano i liberi contenuti, cioè tutte quelle informazioni inserite liberamente e prive di una struttura prestabilita.

Ma negli ultimi anni le informazioni codificate digitalmente non sono più prodotto solo dall’uomo. L’ambiente inizia a documentare sé stesso. Le informazioni che produce sono tutte inter