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Dall’informazione alla comunicazione

Formalismimi, codici e storia dell’informatica teorica

Daniele Silvi – Università degli studi di Roma Tor Vergata

Lez. 3

26/02/14

"Questo cosiddetto 'telefono' ha troppi difetti per poterlo considerare seriamente come mezzo di comunicazione. Il dispositivo è intrinsecamente privo di valore, per quel che ci riguarda.“

[1876, comunicazione interna della Western Union]

Una riflessione

•  Difficilmente si riesce a prevedere l’impatto sociale di una nuova tecnologia

•  Altrettanto difficilmente si riesce a prevedere se una tecnologia durerà o meno nel tempo

•  Crossing-over con altre discipline? Effetto domino?

Ma cos’è una “informazione”?

•  Shannon, in un articolo del 1948 ha proposto di utilizzare il concetto di scelta (o decisione) per misurare la quantità di informazione contenuta in un messaggio

•  Partiamo da una situazione di incertezza •  L’incertezza nasce perché abbiamo delle

possibilità di scelta tra diverse opzioni

L’informazione

•  Lo studente (diligente) si domanda: “dov’è lo studio del professore?”

•  Dopo aver avuto le indicazioni può recarvisi

•  L’informazione ha diminuito (o annullato) l’incertezza

La scelta binaria

•  Shannon suggerisce di ridurre ogni scelta a una successione di scelte binarie

•  Infatti una scelta fra più alternative può sempre essere ridotta a più scelte fra due alternative

•  Si applicherà un progressivo dimezzamento delle alternative

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Il codice

•  un «codice» è un insieme strutturato di segni (simboli) e di regole che il mittente ed il destinatario devono condividere affinché il primo sia in grado di formulare messaggi ed il secondo di comprenderli

•  Nomina sunt consequentia rerum?

Il codice secondo Louis Hjelmslev •  Un codice semiotico è sistema di correlazioni tra due

sottosistemi: uno costituisce il sistema delle unità significanti (piano dell'espressione); l'altro il sistema delle unità significate (piano del contenuto)

•  A loro volta i due piani si dividono in forma e sostanza. –  La forma dell'espressione, che chiamiamo sintassi, è la

struttura che organizza e da forma alle unità significanti, fornendo un repertorio di tipi espressivi del codice, nonché le regole per la loro combinazione (se il codice è composto da segni discreti).

–  La forma del contenuto invece definisce le unità semantiche e i loro rapporti, organizzando la conoscenza/rappresentazione del mondo in un sistema.

•  La correlazione che è alla base di un codice è arbitraria: il rapporto tra significante e significato non è un rapporto di causa ed effetto.

[F. Ciotti, Educazione al multimediale, Mediamente, RAI]

Rappresentazione del codice

•  Un codice è composto da un insieme di simboli (i geroglifici, le lettere dell’alfabeto, i numeri, ecc)

•  Già Leibniz affermava che pensare equivale a manipolare simboli

•  Egli stesso è il primo che introduce il calcolo binario, nel 1679

Rappresentazione dell’informazione

•  Il continuo e il discreto •  Devo esprimermi in un linguaggio

formale, che significa? •  Analogico e digitale

– corrisponde alla differenza fra una rappresentazione continua e una rappresentazione discreta di determinate grandezze

•  una rappresentazione continua o analogica è ad esempio quella fornita da una lancetta che si sposta sul quadrante di uno strumento, una rappresentazione digitale avviene tipicamente attraverso numeri.

Il computer

•  È un manipolatore di simboli •  Se anche la mente umana compie la

stessa operazione sono dunque simili?

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Bibliografia

•  Shannon-Weaver, La teoria matematica della comunicazione, Etas Libri, 1971;

•  Roman Jakobson, Saggi di linguistica generale, Milano, Feltrinelli, 1966.

•  Joseph Weizanbaum, Il potere del computer e la ragione umana. I limiti dell'intelligenza artificiale, Torino: Edizioni Gruppo Abele, 1987

Alle radici dell’ Informatica (e dell’informazione): i ragazzi di Bletchley Park

Una storia di guerra e di giovani

Lez. 3

26/02/14

Le radici •  La IU nasce da un intreccio di discipline:

linguistica, filosofia, psicologia, sociologia della conoscenza, critica letteraria, biblioteconomia…

•  …ma è la stessa informatica a nascere interdisciplinare: •  I ragazzi di Bletchley Park: Turing, Michie, e

il “manipolatore di simboli” •  Il paradigma dell’intelligenza delle macchine •  Wiener e la cibern-etica, le Macy’s Lectures

Alan Turing

•  Nato il 23 giugno 1912 a Londra e morto, suicida, il 7 giugno 1954 a Manchester dopo aver mangiato una mela avvelenata (42 anni)

•  Nel 1934 si laurea in matematica, col massimo dei voti

•  Si cimenterà per tutta la vita in quella che oggi viene definita l’intelligenza artificiale

Una storia di guerra

•  Siamo negli anni prossimi al secondo conflitto mondiale

•  Turing già si interessava di criptografia e criptoanalisi e, nel 1938, inizierà a lavorare per i servizi segreti inglesi

•  Il 25 luglio del 1939, in vista dell’attacco tedesco alla Polonia si tenne a Varsavia una riunione di varie potenze per stabilire dei metodi per l’intercettazione dei dispacci tedeschi (Enigma)

I ragazzi di Bletchley Park •  È un villaggio a metà strada tra Oxford

e Cambridge dove gli inglesi, nel 1939, trasferirono tutti i loro scienziati addetti alla decrittazione di Enigma

•  In questa culla videro la luce le prime teorie per la costruzione di un computer

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•  Furono reclutati: campioni di scacchi, esperti di cruciverba, glottologi, linguisti, matematici, poliglotti, poeti, scrittori, ecc…

Si vedrà che le possibilità di quello che si può fare [con la programmazione] sono immense. Una delle nostre difficoltà sarà mantenere una disciplina appropriata, in modo tale che non perdiamo traccia di quello che stiamo facendo. Avremo bisogno di un certo numero di efficienti collaboratori con la mentalità dei bibliotecari per tenerci in ordine (Alan Turing 1947/1994: 82)

I ragazzi di Bletchley Park I ragazzi di Bletchley Park

Donald Michie Alan Turing

"A guardarvi, non si direbbe che siate a conoscenza di un segreto…“ [W. Churchill durante la sua visita a Bletchley Park il 6 settembre 1941]

Tommy Flowers

Christine Brooke-Rose

Donald Michie

•  1923 – 2007 (incidente stradale ad Edimburgo)

•  Pioniere dell’Intelligenza artificiale, laureato in glottologia, si interessò di matematica, genetica, informatica

•  Fonderà a Edimburgo uno dei primi dipartimenti di intelligenza artificiale d’Europa

•  Arriva a Bletchley Park nel 1942, a 18 anni

•  Le origini della parola software •  Vengono teorizzate e messe in pratica

importanti procedure di calcolo •  In seguito molti dei protagonisti

spariranno in circostanze misteriose

Il cottage dove Turing lavorò negli anni ‘39-’40

Non esiste possibilità di stampa, dunque l’operatore deve copiare a mano, carattere per carattere, il messaggio cifrato da trasmettere.

Fu inventata nel 1918 dal tedesco Arthur Scherbius e adottata dall’esercito e dalla marina tedesca fino alla Seconda Guerra Mondiale.

Alan Turing riuscì a decodificare Enigma sin dall’inizio della guerra, sfruttandone le debolezze intrinseche e alcune ingenuità dei cifratori tedeschi.

Enigma Il Colossus

•  Prima macchina di concezione completamente elettronica, il Colossus (progettato e realizzato a tempo di record tra gennaio e dicembre 1943)

•  È indubbio che la realizzazione del calcolatore fu un impresa complessa, collettiva e interdisciplinare

•  È l’evoluzione della “Bomba” inizialmente costruita dai polacchi

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La morte di Turing

Logo usato dal 1976 al 1998

La fondazione Macy

•  Fondazione filantropica americana del 1930 •  Qui si riunirono negli anni ’40 i Cibernetici: un

gruppo di personaggi che hanno fatto la storia di un sacco di discipline

•  Prime conferenze interdisciplinari in cui si parlava del rapporto mente-macchine

•  Wiener fu il primo a parlare di etica della tecnologia. "The question is not whether intelligent

machines can have emotions, but whether machines can be intelligent without any emotions" Minsky, The Society of Mind

La cibernetica

•  Tra il 1946 e il 1953 la Macy Foundation chiama a raccolta, a New York, diversi geniali pensatori nei più svariati campi della conoscenza: –  John VON NEUMANN, studioso di logica delle macchine; –  Warren McCULLOCH, neuropsichiatria; –  Gregory BATESON, antropologo, sociologo, linguista; –  Claude SHANNON;… dovreste conoscerlo ormai! –  Norbert WIENER, considerato il fondatore della cibernetica; il

vero ispiratore dei seminari Macy

•  È una disciplina trasversale che si occupa sia del controllo automatico dei macchinari che dello studio della mente umana

Norbert Wiener (1894-1964)

•  Matematico e statistico statunitense •  Fu il maestro di Shannon •  Dopo la prima Guerra mondiale non

riuscì a trovare un lavoro accademico perché ebreo

•  Si “accontentò” di trasferirsi nello sconosciuto MIT

•  Padre della cibernetica moderna

La cibernetica /2 •  Alle conferenze della Fondazione Macy di New

York oltre agli scienziati che hanno fatto la storia delle tecnologie dell’informazione, si affiancarono via via: –  social scientist come Lawrence K. Frank e Gregory

Bateson; –  antropologi come Margaret Mead (tutti membri

fondatori del gruppo); –  linguisti come Roman Jakobson; –  psicologi come Hams Lukas Teuber, Donald G.

Marquis, e Molly Harrower; –  ma anche filosofi, fisici, medici, biologi, chimici,

psichiatri e il logico Walter Pitts

“Forse non sarebbe male che il gruppo di uomini che oggi sta creando la cibernetica aggiungesse al suo organico di tecnici provenienti da tutte le parti del mondo, qualche serio antropologo, e magari un filosofo che avesse una certa curiosità per le cose del mondo”

(Wiener 1950/1966: 224-225)

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•  Il presupposto era che l’intelligenza fosse il software che il cervello “fa girare”

•  … ma che potrebbe essere fatto girare anche su altri “hardware”

Un modello formale di calcolo •  Alan Turing propose un modello formale

dell’attività di un essere umano che eseguisse un calcolo di tipo algoritmico:

–  un dispositivo astratto in grado di emulare la funzione del calcolare, purché essa sia definita attraverso una successione di operazioni elementari.

–  L’attività di calcolo è una generica attività di manipolazione di simboli e non semplicemente di effettuare operazioni aritmetiche che sono solo un caso particolare

Una macchina universale •  Durante la primavera del 1936, Turing inventò la macchina

più generale mai concepita, e probabilmente mai concepibile.

•  Il dispositivo era dotato solo di:

–  un nastro bidimensionale diviso in quadrati di lunghezza finita, ma illimitato

–  un dispositivo per la lettura, scrittura, eliminazione di simboli e spostamento sul nastro

–  una tavola di istruzioni comprensibile alla macchina che indicava tutte le attività da svolgere senza ambiguità e tutti gli stati in cui macchina poteva trovarsi

Lo schema di una MT

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Dispositivo di lettura/scrittura/eliminazione di simboli spostamento sul nastro secondo la tavola

delle istruzioni

MT universale Turing (1939) definì così il risultato teorico:

“Si affermò che "una funzione è effettivamente calcolabile

se i suoi valori possono essere trovati attraverso un

processo puramente meccanico". Possiamo prendere alla

lettera questa asserzione, intendendo per processo

puramente meccanico, un processo che può essere

portato a termine da una macchina. E' possibile dare una

descrizione matematica delle strutture di queste

macchine.”

La MTU è una macchina astratta

•  La MTU è un dispositivo astratto, non deve essere realizzabile in pratica

•  È una macchina nella quale non vengono presi in considerazione i vincoli spazio-temporali: – Dimensioni della memoria – Tempo di calcolo – Spazio di calcolo – Realizzazione fisica

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La macchina universale come macchina simulatrice •  La MTU emula il comportamento delle

altre macchine attraverso una tavola di istruzioni, inserita nella macchina come se fossero i suoi dati

•  La MTU è una macchina “general-purpose”

•  La MTU è perciò una macchina virtuale.

•  La MTU è l’insieme di struttura e tavola di istruzioni: Hardware + Software

Filmografia

•  A Beautiful Mind (USA 2001, di Ron Howard ), come biografia molto romanzata del matematico schizofrenico John Forbes Nash (1928)

•  Enigma (2001), regia di Michael Apted, sceneggiatura di Tom Stoppard

Sitografia

•  http://www.bin-co.com/javascript/scripts/enigma.php

•  http://www.enigmahistory.org/enigma.html

•  http://www.turing.org.uk/turing/scrapbook/ww2.html

•  http://www.bletchleypark.org.uk/

Bibliografia

•  Wiener, Norbert (1956): I am a mathematician. The later life of a prodigy, Cambridge, MIT Press

•  Turing, Alan M. (1994): Intelligenza Meccanica, a cura di G. Lolli, Torino, Bollati Boringhieri

•  Polli, Lorenzo, Gregory Bateson e le Macy Conferences dedicate alla cibernetica, in “Rivista di psicoterapia internazionale”, Milano, Franco Angeli, 2004

Bibliografia /2

•  P. Greco, Einstein e il ciabattino, Editori Riuniti, Roma 2002

•  Numerico, T., Alan Turing e l'intelligenza delle macchine, FrancoAngeli edizioni, 2005