Riassunto informatica per la comunicazione

Riassunto informatica per la comunicazione

Gran parte, anche se non la totalità, degli avanzamenti in informatica è avvenuta in paesi di lingua anglosassone oppure in un contesto di lavoro in cui si parlava l'inglese, dunque quasi sempre le espressioni legate all'informatica sono in questa lingua (come ti;dr che significa too long, didn't read). Il computazionalismo è una corrente di pensiero secondo cui ogni comportamento intelligente, inclusa la comunicazione, può essere scientificamente spiegato sotto forma di calcoli eseguiti dal nostro cervello.

Il contesto

L'informatica è generalmente nota come la disciplina che si occupa di computer, in realtà, agli inizi, il termine "computer" aveva un altro significato. Uno dei padri fondatori dell'informatica è stato il londinese Turing. Il computer veniva percepito da Turing come una persona che computa, che fa i conti (comput - er, in inglese si aggiunge il suffisso -er alla radice di un verbo per indicare una persona che compie l'azione indicata dal verbo stesso). Ai tempi, non esistevano ancora i computer ma degli artefatti per eseguire calcoli così rari che non gli era stato dato alcun nome per indicarne la categoria. L'obiettivo di Turing era quello di costruire una macchina che potesse eseguire il lavoro del computer, inteso come persona che fa i conti. Il grande contributo di Turing è stato quello di intuire che con una macchina in grado di lavorare con dei simboli si può fare ben più che fare semplicemente dei conti, si può eseguire qualsiasi tipo di operazione. L'informatica è dunque la disciplina che si occupa dell'elaborazione automatica di simboli, mentre il computer è il sistema di elaborazione automatica di simboli. Sia le macchine che le persone possono funzionare in modo automatico (facendo calcoli matematici a mente, ad esempio).

Turing nel 1950 in un suo articolo si chiede se le macchine siano in grado di pensare. Per risolvere questa domanda, Turing si ispirò a un gioco di società di moda nel secolo precedente (il gioco delle imitazioni). Turing scelse di mettere alla prova la macchina in base alla sua intelligenza, in questo caso il saper impersonare qualcun altro di molto diverso da sé. Secondo il gioco originale delle imitazioni, due persone (un uomo e una donna) si chiudevano in una stanza e comunicavano con una terza persona fuori dalla stanza attraverso dei bigliettini passati sotto la porta. La terza persona doveva indovinare quale delle due persone della stanza fosse l'uomo e chi la donna; l'uomo aveva il compito di trarre in inganno la terza persona fingendosi una donna, mentre la donna doveva far capire la verità, ovvero che lei era la donna. Secondo Turing, se una macchina, inserita nel gioco dell'imitazione al posto dell'uomo, riesce a vincere un numero pari o superiore di volte rispetto all'essere umano che ha sostituito, è da considerarsi intelligente (versione originale del test di Turing).

Turing presenta anche una seconda versione del gioco dell'imitazione (nota anche come versione standard del test di Turing), dove c'è un confronto tra essere umano (donna o uomo) e una macchina. Devono entrambi rispondere a delle domande poste dal pubblico che non li vede e ognuno di loro deve convincere gli interroganti della propria natura umana e della natura artificiale dell'altro.

Una macchina di Turing non è una macchina vera e propria ma un'idea astratta di come poter elaborare in maniera automatica una serie di simboli. La macchina di Turing aveva l'obiettivo di riprodurre le operazioni eseguite da una persona che fa di conto, è composta da:

• Il nastro biinfinito: è una sequenza lineare di caselle senza fine, ogni casella può essere vuota o contenere un simbolo.
• La testina di lettura e scrittura: serve a leggere il contenuto della casella e anche a scrivere un simbolo nella casella su cui è posizionato, la macchina è in grado di muoversi per spostare la testina sulla casella adiacente a sinistra o a destra.
• Lo stato interno della macchina: indica la situazione in cui si trova l'interno del dispositivo nel corso delle operazioni.
• La tavola delle istruzioni: descrizione delle regole che la macchina segue.

Gli stati interni della macchina di Turing sono di un numero finito di situazioni diverse. I diversi stati interni di una macchina di Turing vengono indicati con la lettera q. Lo stato iniziale è q₁, mentre lo stato finale (quando la macchina ha completato la sua esecuzione) si indica con q₀. Se la macchina è destinata a eseguire operazioni aritmetiche, il suo alfabeto sarà costituito da cifre da "0" a "9" e da altri simboli come "+" o "=", mentre se deve elaborare parole in italiano, l'alfabeto coinciderà con le lettere dell'alfabeto con l'aggiunta dei segni di punteggiatura. Si scrive s₀ per indicare che una cella non contiene alcun simbolo.

"Se il tuo stato interno è q₃ e leggi il simbolo s₅, allora scrivi il simbolo s₈, sposta la testina a destra e il tuo nuovo stato interno è q₆". In questo caso, la scrittura di s₈ è fatta nella stessa posizione in cui è stato letto il simbolo s₅, quindi s₈ viene sovrascritto su s₅. Visto che la scrittura è parte di ogni istruzione della macchina, quando un simbolo deve essere mantenuto nella sua cella, l'istruzione deve prevedere la riscrittura sulla stessa posizione. Il simbolo D rappresenta il movimento a destra della testina. In modo più sintetico si legge:

q₃ s₅ s₈ D q₆

Traducendo in italiano questa tavola abbiamo i seguenti comandi:

"All'inizio se leggi un 4 lascialo lì e vai a dx, poi se trovi un + lascialo lì e vai a dx, poi se trovi un 4 lascialo lì e vai a dx, poi se trovi un = lascialo lì e vai a dx, poi se trovi un 8 lascialo lì, non muoverti e hai finito; se invece trovi una casella vuota scrivici un 8, non muoverti e hai finito."

Un artefatto informatico può eseguire qualunque cosa noi siamo in grado di ordinargli di eseguire, ma non ha il potere di anticipare niente (dunque si blocca), a differenza di una persona che è in grado di prevedere problemi se non si verificano le condizioni previste dalle istruzioni. Turing ha voluto rappresentare così una sua visione di un futuro.

La branca dell'informatica che si occupa di creare artefatti con il compito di eseguire azioni tradizionalmente attribuite agli esseri umani si chiama intelligenza artificiale (AI). Turing, per aver immaginato di costruire una macchina in grado di giocare al gioco dell'imitazione come un essere umano, è considerato il primo teorico dell'AI. Dreyfus (nato negli Stati Uniti) è un critico dell'AI, che dedicò una parte significativa della sua carriera di filosofo a mostrare i limiti di quello che si può ottenere per mezzo di un computer. Secondo Dreyfus, conoscere non vuol dire solo conservare una serie di informazioni sotto forma di sequenza di simboli, ma anche essere in grado di applicare tale conoscenza nei propri ragionamenti e comportamenti (critica a Turing). Per permettere a una macchina di conversare, ad esempio, dobbiamo dotarla della capacità di comprendere il linguaggio tramite un insieme di regole lessicali ma esistono parole con doppi significati ("spesso" come "tavolo spesso" o come "cado spesso"). Servono dunque regole che permettano di scegliere quale regola deve essere applicata per poter poi applicare la giusta regola di interpretazione del significato della parola.

Gli esseri umani riescono a gestire le situazioni che incontrano nel corso della vita senza bisogno di infiniti elenchi perché sono dotati del buonsenso che hanno acquisito nel corso degli anni, hanno sempre la possibilità di imparare e di adattarsi al meglio alle nuove situazioni. Dreyfus attribuisce questa facoltà a una caratteristica degli esseri umani che manca alle macchine, ovvero quella di essere dotati di un corpo con cui muoversi nell'ambiente circostante e fare esperienze in prima persona.

Un altro filosofo che ha criticato l'idea di costruire macchine con caratteristiche intellettuali paragonabili a quelle umane è l'americano Searle. L'attacco di Dreyfus era mirato al progetto dell'intelligenza artificiale di costruire macchine in grado di comprendere il linguaggio, mentre le critiche di Searle si concentrano nel tentativo di riprodurre la coscienza. Searle ha formulato l'esperimento mentale chiamato "la stanza cinese". Immagini di avere una stanza chiusa con all'interno una persona è tutto ciò di cui la persona necessita per sopravvivere, da fuori la stanza appare come un gigantesco cubo, con solo una tastiera con caratteri cinesi sul lato sinistro e una fessura sul lato destro. La tastiera è collegata a un monitor su cui i caratteri digitati vengono mostrati alla persona all'interno della stanza. La tastiera viene messa a disposizione di qualunque persona che conosca il cinese e voglia conversare con la stanza. La persona all'interno della stanza non conosce il cinese, ma ha a sua disposizione un manuale contenente l'elenco completo delle frasi che possono arrivare attraverso la tastiera posta all'esterno, abbinate alle relative risposte. Pur non conoscendo la lingua, la persona è in grado di confrontare i simboli sul monitor con quelli presenti nel manuale, e quando trova la frase sullo schermo nel manuale, cerca nell'archivio delle risposte e cerca il foglio con la risposta ai simboli proiettati e, una volta trovato, lo imbuca per inviarlo all'esterno. Vista dall'esterno, la stanza risponde correttamente a quanto scritto in cinese attraverso la sua tastiera, dunque sembra parlare cinese.

Searle vuole dimostrare che c'è differenza tra il nostro cervello e il modo in cui funziona un computer. Quando noi comprendiamo una lingua la usiamo per comunicare, i computer se anche fossero in grado di conversare non funzionerebbero in questo modo perché essendo elaboratori di simboli farebbero confronti tra segni seguendo delle regole ma non capendone il significato. La stanza cinese di Searle contiene degli oggetti che Dreyfus ritiene impossibili, come l'esistenza del manuale e dell'archivio presuppone che sia possibile fare l'elenco di tutte le risposte a una frase scritta in cinese.

Il software

Il software è il complesso di istruzioni che fanno eseguire a un computer le sue operazioni. L'hardware è il complesso di componenti materiali che costituiscono un computer. Le istruzioni della tavola di Turing sono il software, e indicano tutto ciò che la macchina può eseguire una volta messa in funzione. Il nastro, la testina e il corpo della macchina di Turing sono il suo hardware, ovvero i suoi componenti materiali. Il software e l'hardware di un computer dipendono l'uno dall'altro.

Un problema è un ostacolo o una mancanza che una persona desidera eliminare mentre la soluzione è l'eliminazione di un problema. Un problema si dice risolvibile quando esiste un modo di ottenerne la soluzione. I computer non risolvono i problemi al posto degli esseri umani ma sia il problema che la soluzione devono essere espressi in maniera compatibile col funzionamento del computer (in quanto è un elaboratore automatico di simboli). Su ogni computer ci sono insiemi di istruzioni che permettono al computer di fornire soluzioni in maniera automatica. Il comportamento dell'artefatto è determinato dalla tavola delle istruzioni creata da esseri umani.

L'algoritmo è un modo di raggiungere la soluzione di un problema, ha diverse caratteristiche: finitezza (il metodo è una sequenza finita di istruzioni), eseguibilità (ogni istruzione è eseguibile), determinismo (all'inizio dell'esecuzione e dopo il completamento di ogni istruzione è chiaro quale è l'istruzione successiva o se l'esecuzione si è conclusa). Un programma è un algoritmo scritto in modo compatibile con il funzionamento di un computer (WhatsApp, Microsoft Word) mentre un processo è un programma in esecuzione su un computer (intervallo di tempo in cui il computer esegue le istruzioni).

Per rappresentare gli algoritmi si usano i diagrammi di flusso (flusso di operazioni che porta alla soluzione finale). Questi diagrammi sono stati per la prima volta proposti nel 1921 con il nome di "processo charts" per progetti di ingegneria meccanica. Nel 1947 i diagrammi iniziarono ad essere usati per descrivere degli algoritmi da von Neumann. A ogni tappa del percorso che porta verso la soluzione di un problema corrisponde un certo tipo di istruzione, e a ogni tipo corrisponde un segno grafico diverso, ovvero un blocco di forma particolare:

• Blocco di inizio e di fine: viene usato un blocco di forma ovale allungata, dal blocco di inizio parte una freccia che rappresenta il flusso di esecuzione, mentre una freccia arriva al blocco di fine. Poiché un algoritmo è deterministico, il diagramma di flusso che lo rappresenta deve contenere un solo blocco di inizio (è possibile invece avere più di un blocco di fine poiché, in base alle configurazioni che attraversa, l'artefatto può seguire uno tra numerosi flussi d'esecuzione che si diramano da quello iniziale, ciascuno terminante in un blocco di fine diverso).
• Blocco di operazione: ha forma rettangolare, con una o più frecce in ingresso (a una certa operazione si può giungere da diversi possibili percorsi) è una sola freccia in uscita (l'algoritmo è deterministico). L'operazione che viene svolta è descritta all'interno del rettangolo nel linguaggio più adatto al contesto (deve essere comprensibile all'esecutore).
• Blocco di controllo: le ramificazioni nascono dall'istruzione condizionale, che non prevede l'esecuzione di un operazione ma il controllo di una condizione (se tale condizione è verificata, il flusso di esecuzione proseguirà lungo un percorso, se tale condizione non lo è si proseguirà lungo un percorso alternativo, ogni condizione è vera o falsa (questo non vuol dire che se un'operazione è falsa non sarà vera in futuro nel caso di un altro controllo in un secondo momento). Per rappresentare un'istruzione la condizionale si usa un blocco romboidale, dai cui vertici orizzontali partono i due percorsi.