La tecnologia ai tempi del Coronavirus

Sono i momenti di crisi, quelli che ci strappano dalla nostra quotidianità, che ci smuovono verso il cambiamento, verso il ritrovamento di quell’equilibrio che abbiamo perduto con l’arrivo del Coronavirus. In poco tempo le nostre abitudini sono state stravolte.

Il cellulare, il tablet o il computer, fino a poco tempo fa oggetti ostici, possono diventare tra i nostri alleati più efficaci. Possono aprici una finestra verso un mondo che al momento ci è proibito esplorare dal vero. Il mondo virtuale ci tende la mano offrendoci un universo ricco di informazioni e possibilità.

Man in virtual helmet . Mixed mediaE così la Tecnologia può rattoppare e ritrovare quelle situazioni che fino a poco tempo fa facevano parte del nostro quotidiano, cose che davamo per scontate, come andare a prendere i nipoti fuori da scuola, vedersi con gli amici per un aperitivo, andare al corso di lingue la mattina, e alle conferenze di UNITRE al pomeriggio, uscire a cena con la famiglia o con gli amici, diventano una cosa da evitare, pena, la possibilità di mettere a rischio la vita di qualcuno.

E qui la Tecnologia arriva ad aiutarci, come in guerra i rinforzi della cavalleria.

In internet possiamo abbonarci al nostro quotidiano preferito, leggerlo on-line dal nostro computer, dal tablet o dal cellulare. Il ritrovarci alla mattina a bere il caffè con gli amici diventa un incontro in videochat su Whatsapp, e allo stesso modo, i pranzi in famiglia si fanno in videoconferenza, condividendo le cose che davvero contano: la compagnia, i sorrisi, le parole di incoraggiamento, grandi aiuti in questi momenti di incertezza.

Quel cellulare o quel computer che fino a poco tempo prima era stato un nemico da tenere a distanza, adesso diventa un grande alleato.

W1siZiIsInB1YmxpYy8yMDE4LzEvMjUvMTAvMTgvMTkvODkwL0p1c3QtSW1hZ2luZS1WaXJ0dWFsLVJlYWxpdHktaW5saW5lLTEwMjR4NjE0LmpwZyJdXQCome con le persone che finite in ospedale, in isolamento, hanno potuto salutare i propri cari durante la degenza solo tramite un video su Skype o Whatsapp, riuscendo a oltrepassare quelle distanze che per il loro e il nostro bene siamo costretti a mantenere.

Così, anche noi che ci ritroviamo forzatamente chiusi in casa, possiamo trovare nella rete diverse risorse per ovviare a questo isolamento.

Ci sono diverse opportunità di continuare a imparare le lingue con i corsi online o attraverso applicazioni per Android o IPhone come Duolingo. Chi cerca ricette di cucina può curiosare “Giallo Zafferano”. Una valida occasione per tenersi in forma potrebbe essere quella di andare su You Tube e seguire la “Scimmia Yoga” che offre una vasta gamma di video lezioni di Yoga. Con mirate posizioni, ci aiuta a migliorare la postura e combattere le angosce che inevitabilmente vengono a galla nel buio della sera o all’inizio delle nostre nuove giornate, le cui abitudini sono state stravolte dal forzato isolamento, in una realtà che ci trova più vulnerabili.

Tutto questo nell’attesa di poterci rivedere al più presto, dal vivo, di abbracciarci e poter passare ancora del tempo insieme.

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Dall’abaco alla rivoluzione digitale (Parte 2)

Verso il computer programmabile

Nel 1702, Leibniz sviluppò il sistema numerico binario in cui l’uno e lo zero possono anche rappresentare i valori vero e falso o gli stati acceso e spento. Oltre un secolo dopo,nel 1854, George Boole pubblicò l’algebra che prende il suo nome, creando un sistema nel quale è possibile trattare ogni relazione logica attraverso l’utilizzo di formule algebriche. Il sistema binario sarà la base delle future applicazioni in campo informatico.

Il telaio di Jacquard del 1801 dimostrava che le macchine potevano essere guidate da sistemi binari: infatti, un buco nella scheda perforate indicava l’uno binario, mentre un punto non perforato indicava lo zero binario.

La macchina di Turing

Il logico e matematico britannico Alan Turing introdusse nel 1936 un sistema astratto capace, se opportunamente programmato, di eseguire ogni tipo di operazione in un numero finito di passi elementari. La “macchina di Turing” manipolava i dati contenuti su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita sul quale era in grado di leggere e di scrivere dei simboli.

La macchina di Turing ha il grande merito di aver definito l’architettura dei futuri computer programmabili, l’insieme cioè delle principali unità funzionali che formano un calcolatore ed il modo in cui queste interagiscono. Nel 1946 l’ENIAC diveniva la prima realizzazione della macchina universale di Alan Turing: in altre parole, il primo computer elettronico programmabile della storia.

Z1 di Konrad Zuse e Atanasoff-Berry Computer05 - Z1

Nel 1936, 10 anni prima di ENIAC, l’ ingegnere aeronautico tedescoKonrad Zuse (1910 –1995) progettò Z1, generalmente considerato il primo computer moderno.

Si trattava di una macchina non solo capace di eseguire calcoli velocemente, ma anche dotata di una certa versatilità d’uso, essendo programmabile; aveva una struttura già molto simile a quella dei moderni computer: era infatti dotato di memoria e di un’autonoma unità di calcolo basata sul sistema binario.

Completato nel 1938, lo Z1 utilizzava la tecnologia elettromeccanica disponibile a quell’epoca.

L’Atanasoff-Berry Computer (chiamato anche ABC), completato nel 1939, è stato il primo computer totalmente elettronico, grazie all’impiego di valvole termoioniche e thyratron.

L’architettura di von Neumann e l’EDVAC

06 - Macchina di Von NeumannIl matematico, fisico e informatico ungherese (1903-1957) Von Neumann, partendo dalle intuizioni di Alan Turing, ideò nel 1945 per il computer EDVAC l’architettura hardware su cui è basata la maggior parte dei moderni computer programmabili.

L’EDVAC, diventato operativo nel 1949, fu la prima macchina digitale programmabile tramite software. Era totalmente elettronico e impiegava più di 6000 valvole termoioniche, 12000 diodi, occupava 45 m2e pesava 7850 chilogrammi. Per farlo funzionare occorrevano 30 persone per ogni turno di 8 ore.

Verso l’era digitale

Negli anni ’60 le missioni Apollo sono state forse il più grande incubatore di innovazioni che la storia ricordi. In quegli anni sono stati infatti sviluppati più di 6.300 nuovi prodotti, con tecnologie e soluzioni tecniche mai viste prima. E questo perché il programma Apollo ha coinvolto 60mila scienziati e ingegneri, 400 mila persone e 20 mila aziende. Mai nella storia dell’umanità c’è stato un impulso cosi grande all’innovazione che è andato ad aggiungersi alle ricadute in campo tecnologico della corsa allo spazio (programmi Mercury e Gemini) e allo sfruttamento commerciale della ricerca bellica della seconda guerra mondiale, progetto Manhattan compreso. Fu una vera rivoluzione nel campo dell’elettronica e dei microcomputer: in pochi anni si è passati dalle valvole ai transistor e da questi ai circuiti integrati.

07 - Olivetti programma 101
Olivetti Programma 101 (1964)

Intanto nel 1964, in Italia, l’Olivetti commercializzava la «Perottina» (dal nome dell’ingegnere Pier Giorgio Perotto a capo del team di progettazione), considerato il primo personal computer commerciale.

Le caratteristiche della bella macchina, potenzialmente rivoluzionarie, non vennero però percepite dai vertici aziendali Olivetti, orientati ancora alla promozione della propria tecnologia meccanica.

Federico Faggin e il primo microprocessore

08 - MicroprocessoreMa il contributo più significativo allo sviluppo dei sistemi di calcolo viene da un italiano: Federico Faggin (1941), un fisico, inventore e imprenditore italiano che dal 1968 risiede negli Stati Uniti.

Faggin sviluppò il primo microprocessore, l’Intel 4004, e i successivi 8008, 4040 e 8080 con le relative architetture. Faggin sviluppò anche altre tecnologie che diverranno essenziali per lo sviluppo dell’informatica. L’Intel 4004 fu il primo microprocessore al mondo che integrava in un singolo chip una potenza di calcolo superiore a quella dello storico ENIAC.

Nel corso del 1975 l’Intel 8080 venne utilizzato per il microcomputer l’MD800, realizzato a Torino da due giovani ingegneri. L’MD800 implementava tutte le funzioni tipiche dei futuri personal computer.

La nascita di Microsoft (1975)

Nella primavera del 1975 Paul Allen, un giovane programmatore, e Bill Gates(1955),studente ad Harvard, crearono il linguaggio di programmazione Basic per il computer Altair 8080. Terminato il prodotto fondarono nel 1975 una piccola società, la Microsoft, per commercializzare il Basic.

Gates e Allen intuirono che il mercato dei personal computer stava per esplodere e sarebbe servito software per le nuove macchine. Già nel 1975 Bill Gates affermava: «nel futuro vedo un computer su ogni scrivania e uno in ogni casa».

09 - PC IBM 1981
Il PC IBM del 1981

Nel 1981 Gates commercializzò MS-DOS (Microsoft Disk Operating System), un sistema operativo destinato a diventare uno standard nell’ambito dei personal computer grazie anche alla potenza economica di IBM che lo adottò e al senso degli affari di Gates.

MS-DOS fu il primo di una lunga serie di sistemi operativi della Microsoft, che negli anni ottanta rappresentava oltre il 90% del mercato mondiale dei sistemi operativi e, fino all’avvento di Windows95 nel 1995, è stato il sistema operativo per computer più diffuso al mondo.

Windows nacque nel 1985 come ambiente operativo per MS-DOS, e divenne sistema operativo a tutti gli effetti solo nel 1995 con Windows 95.

La nascita di Apple (1976)

Era appena nata la Microsoft quando, nel 1976, Steve Wozniak, e Steve Jobs, amici di vecchia data, progettavano e assemblavano nel garage di casa il primo computer. Nasceva così la Apple e il computer si chiamava AppleI. Entrambi venivano da Cupertino, in quella che dal 1971 è stata ribattezzata Silicon Valley.

Steve Jobs (1955 –2011) è stato un vero visionario: utilizzando le tecnologie esistenti ha immaginato e commercializzato quei prodotti che hanno cambiato la nostra vita e il nostro modo di comunicare, prodotti come Macintosh, iMac, iPod, iPad, ma soprattutto quello che è divenuto un’icona tecnologica: l’iPhone. È stato tra i primi a intuire la potenzialità del mouse e dell’interfaccia grafica basata sull’impiego di icone e di finestre, presenti già sugli Xerox Star.

Apple I era una macchina innovativa per l’epoca: poteva essere collegato a un televisore, caricava il sistema operativo in modo autonomo rendendo molto semplice l’avvio, e salvava i dati elaborati su nastro magnetico.10 - Applea

Ma era solo l’inizio. Nel 1977 Jobs presenta Apple II, un computer che, secondo Jobs, una volta tirato fuori dalla scatola, avrebbe dovuto essere pronto e funzionante subito, senza software da programmare o parti da montare. Era la mossa vincente: per questo molti ritengono che Apple II segni la nascita dell’era del computer.

Nel 1984 Jobs commercializza Macintosh, il primo computer con interfaccia grafica e mouse di serie. Macintosh utilizzava per la prima volta metafore facili da comprendere, quali il cestino, la scrivania, le finestre, gli appunti, aprendo l’uso del computer anche a persone non dedite all’informatica. Per questo motivo il Macintosh è considerato una pietra miliare nello sviluppo dell’industria del computer.

Ma non basta. Steve Jobs nel 1990presenta il PowerBook 100, un computer portatile con lo schermo collegato tramite una cerniera alla tastiera. E poi nel 1998 commercializza iMac, il computer che metteva per la prima volta l’estetica al primo posto. L’iMac, grazie alla sua semplicità d’uso, è entrato nel Guinness dei Primati per il manuale d’istruzioni più corto.

Dai supercomputer al computer quantistico

Cresce nel frattempo la potenza di calcolo dei microprocessori, ma crescono anche le esigenze di macchine sempre più potenti. Così negli anni ’50 si comincia a parlare di “supercomputer”, di sistemi di elaborazione dedicati ad eseguire calcoli matematici particolarmente complessi o a gestire flussi di dati assai rilevanti.

A partire dagli anni ’90 per aumentare la potenza di calcolo i supercomputer utilizzano un numero di processori sempre più elevato: si giunge a migliaia o centinaia di migliaia di unità di calcolo connesse da reti locali ad alta velocità e coordinate da estensioni apposite del sistema operativo.

11 - IBm System Q One
IBM System Q One, un sistema di calcolo quantistico integrato, alloggiato in un cubo di vetro a tenuta d’aria di 2,74 m di lato

I supercomputer vengono utilizzati per realizzare processi di calcolo intensivi come le previsioni meteorologiche, simulazioni fisiche (di fluidodinamica, di detonazioni nucleari, di astrofisica, di fisica nucleare, ecc.) ed altro ancora.

L’8 gennaio 2019 IBM annuncia il primo computer quantistico per uso commerciale “IBM System Q One” e la piattaforma “IBM Q Network” per uso scientifico e commerciale.

Un computer quantistico é una macchina che per eseguire le classiche operazioni sui dati di ingresso, utilizza i fenomeni tipici della meccanica quantistica, sfruttando il comportamento delle particelle elementari. Si tratta di macchine con una potenza di calcolo enormemente superiore ai computer convenzionali, ma la strada per realizzare computer quantistici è appena agli inizi.

 

Dall’abaco alla rivoluzione digitale (Parte 1)

L’evoluzione dei sistemi di calcolo

Forse il simbolo che più rappresenta l’era digitale è lo Smartphone: ormai è lui il protagonista assoluto del nostro modo di comunicare, di intrattenerci, di ascoltare musica, di connetterci alla rete, di scambiare messaggi, cercare informazioni, di guidarci per strada … e molto, molto altro ancora.

Ma lo sviluppo dello Smartphone è dovuto certamente alla mente di qualche visionario, ma è soprattutto legato agli sviluppi dell’informatica e delle altre scienze, come la matematica, la fisica e le telecomunicazioni. C’è quindi una connessione stretta fra il rapido sviluppo dei sistemi di calcolo e la nascita di dispositivi legati alla comunicazione.

Cominciamo qui a vedere quando sono nati e come si sono evoluti nel tempo i sistemi di calcolo.

Introduzione

I primi ritrovamenti archeologici che dimostrano come l’uomo utilizzasse strumenti per facilitare i calcoli legati alla propria attività risalgono alla preistoria. Il più antico oggetto di cui si ha notizia è l’Osso di Lebombo, un osso di babbuino con incise 29 tacche, datato intorno al 35.000 a.C.

01 - Lebombo
L’osso fu rinvenuto nel 1970 in Sudafrica. La presenza di 29 incisioni ne indica un possibile uso come contatore di fasi lunari.

Ma l’esigenza di effettuare calcoli divenne più stringente quando l’uomo nomade divenne stanziale, si formarono i primi villaggi e l’attività di raccoglitore e cacciatore si mutò in quella di agricoltore e allevatore. Lo sviluppo successivo delle città (come Uruk in Mesopotamia, la città-stato del III millennio a.C.) favorì la nascita degli scambi commerciali e rese necessarie altre attività, come la misurazione e il conteggio della merce e degli appezzamenti di terreno, l’irrigazione e la misurazione del tempo.

In Mesopotamia (per restare nell’area mediterranea) per controllare e regolare queste attività vennero introdotti segni grafici, pesi di misura e recipienti standardcon i quali si potevano compilare elenchi contabili, contratti, resoconti, … utilizzando le tavolette di argilla sulle quali veniva impresso il testo per mezzo di uno stilo. Era nata così la prima forma di scrittura, ma allo stesso tempo si era sviluppato un sistema contabile che, attraverso i Sumeri ed i Babilonesi, ha dato origine e impulso alla matematica.

Nello stesso periodo, soprattutto in Mesopotamia, una casta di sacerdoti-astronomi aveva il compito di raccogliere osservazioni sistematiche di fenomeni celesti per formulare presagi. Questa attività richiedeva l’impiego di metodi di calcolo raffinati, che posero le basi per lo sviluppo successivo della matematica.

Gli strumenti di calcolo meccanici

L’uomo hacreatoda sempre strumenti per facilitare l’esecuzione dei calcoli necessari al commercio, alla vita sociale, allo studio dei fenomeni naturali e celesti. Una macchina calcolatrice ha il compito di eseguire calcoli matematici senza errori e di velocizzarne l’esecuzione. Ripercorriamo qui i passi più significativi.

L’abaco02 - Abaco

L’abaco è un antico strumento impiegato come ausilio per effettuare operazioni matematiche. Fu utilizzato sin dal XXI secoloa.C. in Cina e nella Mezzaluna Fertile e in seguito anche dai Greci e dai Romani. L’abaco è formato da una tavoletta sulla quale vengono disposti dei cursori entro scanalature o degli anelli che scorrono su delle aste.

La Macchina di Anticitera03 - Macchina di Anticitera

Questa antica macchina rappresenta una sorpresa straordinaria. Si tratta infatti del più antico calcolatore meccanico conosciuto, datato intorno al II secolo a.C. e ritrovato nel 1900 da un gruppo di pescatori al largo dell’isola di Anticitera.

Il sofisticato meccanismo è formato da un complesso sistema di 30 ruote dentate, che serviva per calcolare il sorgere del sole, le fasi lunari, i movimenti dei cinque pianeti allora conosciuti, gli equinozi e i giochi panellenici. Le ruote dentate servivano per riprodurre il rapporto tra il moto della Luna e quello del Sole (254 rivoluzioni della Luna corrispondono a 19 anni solari, secondo il ciclo detto di ” Metone”).

La Pascalina

Facciamo ora un salto di quasi 2 millenni. Nel 1642 il grande matematico e filosofo francese Blaise Pascal su un progetto del matematico greco Erone di Alessandria costruì la “pascalina”, il precursore della moderna calcolatrice. Lo strumento consente di addizionare e sottrarre numeri composti da un massimo di dodici cifre, ma l’aspetto più innovativo della pascalina, rispetto agli abachi, fu l’introduzione del meccanismo di riporto.

La sua notorietà fu notevolmente amplificata dall’accurata descrizione che di essa diedero Diderot e d’Alembert nella Encyclopédie e che la rese punto di riferimento per la realizzazione di molte calcolatrici successive, tra le quali La calcolatrice di Leibniz (Stepped Reckoner) del 1694.

04 - Macchina di BabbageLe macchine di Babbage

Nel 1812, quasi due secoli dopo Pascal, il matematico e filosofo britannico Charles Babbage (1791 – 1871) notando l’alto numero di errori di calcolo delle tavole dei polinomi, concepì la macchina differenziale, per creare tabelle di polinomi corrette utilizzando il metodo numerico detto “delle differenze finite”.

La Royal Astronomical Societyapprovò il progetto e così nel 1824 iniziò la costruzione del meccanismo, che non fu mai portata a termine a causa della complessità che superava le capacità tecnologiche disponibili a quel tempo. La macchina infatti richiedeva l’assemblaggio di ben 25.000 parti ed inoltre non poteva ben funzionare a causa dell’attrito interno degli ingranaggi disponibili a quel tempo. Tuttavia la macchina era ben concepita: nel 1991 infatti ne fu completata una perfettamente funzionante seguendo i progetti originali di Babbage.

Ma Babbage non si fermò qui. Tra il 1833 e il 1842 egli cercò di costruire una macchina che fosse anche programmabile per eseguire ogni genere di calcolo. Il progetto era ispirato all’idea di Joseph Marie Jacquard, che usava schede perforate per azionare il telaio. La macchina analitica, così si chiamava, aveva infatti dispositivi di ingresso basati su schede perforate, un processore aritmetico, una unità di controllo del processo, un meccanismo di uscita e una memoria: elementi presenti anche nei moderni computer.

Questa macchina di fatto sarebbe stato il primo e unico computer al mondo totalmente meccanico. Ma non fu mai realizzata. Va tuttavia riconosciuto a Babbage il merito di aver capito con almeno un secolo di anticipo quale sarebbe stata l’architettura di un moderno computer.