Libero Adattamento per il corso di TDR&GD dal capitolo 1 e 2 di DDD….. G. N. M.
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Note sull’era digitale: la terza di tre rivoluzioni In diversi stadi dello sviluppo della società umana fondamentali rivoluzioni tecnologiche
hanno trasformato la vita economica, sociale e culturale. Ciascuna di esse ha influenzato
fortemente anche l'architettura e lo sviluppo della città.
Rivoluzione agricola dell'era neolitica - invenzione della ruota e dell'aratro, coltivazione
dei campi e dall'allevamento del bestiame.
Alcuni risultati:
- il passaggio da una vita basata sulla caccia e sulla raccolta occasionale di cibo a
una vita basata sulla produzione sistematica di risorse alimentari.
- una organizzazione del lavoro, si svilupparono classi di artigiani specializzati
e la popolazione cominciò a raggrupparsi in paesi e città: nasceva l'architettura.
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Si trattò di una rivoluzione molto lenta: ebbe inizio, nell'Asia occidentale, grosso modo
attorno all’8000 avanti Cristo; più tardi cominciò a diffondersi nel continente europeo,
impiegando cinquemila anni a raggiungere le isole britanniche.
Rivoluzione industriale del diciannovesimo secolo, molto più veloce.
Cominciò in Gran Bretagna attorno al 1780 e si diffuse in gran parte del mondo in meno di duecento anni.
- la scoperta di modi per sostituire la forza muscolare di uomini e animali con
la forza di macchine che consumavano energia: il motore a vapore alimentato
a carbone in un primo momento, e più tardi il motore elettrico, il motore a
combustione interna, il reattore nucleare.
- un'economia basata sull'energia. I veicoli a motore annullarono le distanze,
mentre i macchinari delle nuove fabbriche producevano beni e manufatti in
grandi quantità.
- nuovo modello dell'organizzazione del lavoro; in Gran Bretagna, per
esempio, la percentuale di manodopera impegnata nel lavoro agricolo crollò dal
cinquanta per cento del 1780 a meno del cinque per cento nel 1980. Nello
stesso arco di tempo il numero dei lavoratori addetti ad attività di tipo industriale
(nelle fabbriche, nei trasporti, nell'agricoltura intensiva) crebbe senza soluzione
di continuità. La divisione del lavoro si intensificò e grandi masse di operai non
qualificati sostituirono gli artigiani e i lavoratori specializzati.
Effetti riconoscibili nell'architettura in maniera irreversibile, le città sempre più grandi e
complesse. Sistemi meccanici ed elettrici furono introdotti nelle nuove costruzioni e il loro
ruolo divenne sempre più importante. L'impiego di nuovi materiali (specialmente l'acciaio, il
cemento armato e il vetro) e componenti prodotti industrialmente aprì possibilità
organizzative e costruttive senza precedenti.
Si impose la necessità di documentare le costruzioni con disegni sempre più precisi e
completi, e si cominciarono ad applicare metodi formalizzati per la previsione di costi e
funzionalità.
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Si venne a determinare una situazione così caratterizzata: regole professionali precise,
rapporti contrattuali tra gli attori coinvolti nel processo di costruzione, e l'attribuzione di
responsabilità professionali.
Rivoluzione digitale, cominciò a emergere in Gran Bretagna e negli Stati Uniti negli
anni immediatamente successivi alla seconda guerra mondiale.
A essa dettero il via alcuni grandi teorici (Alan Turing e John Von Neumann in
particolare); fu alimentata dai progressi, negli anni della guerra, nel settore dell'elettronica, quindi accelerata in maniera esplosiva dalla comparsa di nuove
tecnologie: prima il transistor, poi il circuito integrato e, finalmente, il chip di silicio. Questa
rivoluzione si è diffusa in tutto il mondo nell'arco di pochi decenni; è stata di un ordine di
grandezza più veloce della rivoluzione industriale e di due ordini di grandezza più veloce
della rivoluzione agricola.
Come la rivoluzione industriale aveva sostituito la forza muscolare dell'uomo con
macchine che consumavano energia, la rivoluzione digitale sta sostituendo la forza del
cervello umano con macchine che elaborano l’informazione. Non abbiamo più soltanto
un'economia agricola e un'economia dell'energia, ma anche un'economia, di sempre
maggiore importanza, basata sull'informazione. Stiamo entrando nell'era postindustriale,
nella quale la raccolta, l'elaborazione e la diffusione delle informazioni assumono un ruolo
dominante nella vita economica. La società postindustriale ha, di fatto, cominciato a
svilupparsi a partire da una base economica fondata su tre pilastri:
- la produzione sistematica di beni alimentari e l'estrazione di risorse naturali;
- la produzione industriale di beni e il rapido trasporto meccanico di persone e
merci;
- la produzione, l'archiviazione e trasmissione elettronica delle informazioni.
Alle soglie degli anni Novanta l'industria dei computer e le attività a questa
legate producevano il dieci per cento del prodotto interno lordo degli Stati Uniti:
più dell'industria automobilistica.
II ruolo di un'intelligenza a buon mercato
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La ricerca di tecniche per costruire calcolatori potenti, di dimensioni contenute e a buon
mercato ha avuto un ruolo trainante nell'evoluzione della rivoluzione digitale. Un simile
traguardo tecnologico, strettamente legato agli avanzamenti nella tecnologia dei chip
VLSI (Very Large Scale Integrated), può essere letto in funzione di alcuni fattori chiave. Il
costo unitario per unità di calcolo (sia di immagazzinamento che di elaborazione) è
sceso, negli ultimi due decenni, di quasi un milione di volte. I primi calcolatori degli anni
Quaranta e Cinquanta riempivano grandi stanze, erano fragili e inaffidabili, consumavano
enormi quantità di energia ed erano esclusiva di pochi e avanzati laboratori di ricerca.
Oggi alcune workstation ad alte prestazioni (monitor escluso) sono più piccole dell'elenco
del telefono, possono essere installate in qualunque ufficio, consumano meno energia di
una lampada da tavolo e costano meno di un'utilitaria. Prima della fine del secolo
possiamo aspettarci calcolatori portatili, robusti ed estremamente economici, più veloci
degli odierni supercomputer.
La fondamentale conseguenza economica di tutto ciò è semplice, e forse scioccante.
L'intelligenza, che è stata considerata tradizionalmente un bene prezioso, è diventata d'un
tratto così a buon mercato che arriveremo presto a considerarla gratuita. Anche perché
oramai non sta più solo nella nostra testa: è dappertutto. L'automobile è dotata di chip
VLSI, e così il videoregistratore; persino a tostapane potrebbe averne uno.
Cinquanta anni fa, quando le precoci meraviglie della nascente rivoluzione digitale si
potevano soltanto intravedere all'orizzonte, Norbert Wiener anticipò con estrema
chiarezza i profondi effetti sociali della disponibilità di intelligenza a basso costo. Nella
prefazione del suo pionieristico libro Cybernetics (1948) scriveva:
Posso forse chiarire il contesto storico della situazione presente sostenendo che la prima rivoluzione
industriale, la rivoluzione degli "scuri e satanici opifici", consisteva nella svalutazione del braccio umano per
mezzo della competizione con la macchina. Non esiste livello di paga, per basso che sia, per il quale un
operaio scavatore degli Stati Uniti possa competere con il lavoro di un escavatore a vapore. La rivoluzione
industriale moderna agisce allo stesso modo nel deprezzare il cervello umano, Almeno nelle sue decisioni
più elementari e di routine. Certo, allo stesso modo in cui i più abili carpentieri, meccanici e sarti sono in
qualche modo stati capaci di sopravvivere alla prima rivoluzione industriale, gli scienziati e gli amministratori
più preparati potranno sopravvivere alla seconda. Ad ogni modo, nel momento in cui il comune essere
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umano di mediocre (o ancor più basso) livello arriverà a riconoscere l’avvento della seconda rivoluzione
industriale, si troverà nella condizione di non aver più nulla da vendere che possa valere il denaro di
qualcuno.
Software e cultura La moderna pietra filosofale, l'agente che muta l'intelligenza di base di un chip di silicio
nell'intelligenza d'alto livello di un sofisticato sistema CAD, è il software: programmi e
banche dati che traducono il sapere architettonico in forma processabile da una macchina.
Nell'economia dell'informazione tale "macchinario intellettuale" gioca un ruolo altrettanto
importante di quello svolto dalle macchine nell'economia manifatturiera. Oggi il software è
il vero e proprio strumento produttivo: in esso si deve investire per essere più competitivi.
Per poterlo usare efficacemente è necessario comprenderne proprietà e limiti. Il ruolo del software non è soltanto economico, ma anche culturale. Un programma può
essere il frutto di competenza e immaginazione. Le modalità per rendere pubblico il
software, distribuirlo, raccoglierlo in biblioteche diventano ogni giorno più importanti. Il
software è divenuto un mezzo per accumulare conoscenza e trasmettere cultura, come i
suoi predecessori: il racconto orale, il manoscritto, il libro stampato, il disco fonografico.
Mettere un computer nelle condizioni di eseguire in modo efficace ed efficiente compiti
significativi di progettazione richiede software estremamente sofisticato. Implementare
software di questo tipo è un'operazione molto costosa, e un architetto generalmente non
può permettersi di sviluppare simili programmi per suo uso esclusivo. I costi di sviluppo e
manutenzione di un programma devono essere quindi necessariamente distribuiti sul
maggior numero possibile di utenti. Ne risulta una crescente e chiara divisione del lavoro
intellettuale tra i produttori di software (che raccolgono e codificano il sapere
architettonico) e gli utenti, che utilizzano software per eseguire compiti architettonici
specifici.
Le figure dello sviluppatore e dell'utente di software sfuggono alle tradizionali definizioni professionali. Il committente di un programmatore di software non è infatti un
cliente il cui scopo diretto è la realizzazione di manufatti architettonici, e gli utenti di
software per la progettazione architettonica potrebbero non aver bisogno delle
competenze, dell'esperienza e delle capacità che ci aspettiamo tradizionalmente da un
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progettista di professione. È plausibile che assisteremo in futuro a un processo di
impoverimento del valore delle competenze specifiche dei progettisti: un fenomeno
analogo a quello che interessò migliaia di artigiani specializzati, vittime della rivoluzione
industriale del diciannovesimo secolo.
Nuove professionalità e nuovi ruoli La trasformazione tecnologica spiana la strada a nuove opportunità e a sfide intellettuali
stimolanti, ma anche a nuovi e controversi problemi. Come, all'alba dell'era delle
macchine, ad alcuni artigiani capitò di diventare attori centrali dell'innovazione, ai
progettisti e ai designer più attenti e consapevoli si apre l'opportunità (se sapranno
cogliere questa importante occasione) di contribuire direttamente -lo sviluppo dei digital
design media e di applicare questi nuovi e straordinari strumenti alle più importanti
mansioni sociali e culturali. Oggi più che mai, individui e piccoli gruppi con risorse anche limitate possono sviluppare
nuovi strumenti software, potenti e innovativi, e possono valersi di quelli già esistenti per
raggiungere risultati che vanno ben al di là di quelli ottenibili nel passato.
L'emergere di nuove arti popolari, basate sulla tecnologia informatica, è un secondo e
incoraggiante sviluppo. Prima dell'introduzione del primo computer Macintosh, nel 1984,
ad esempio, le arti della tipografia e della progettazione grafica erano alla portata e
venivano praticate seriamente solo da una cerchia ristrettissima di cultori e professionisti;
ma oggi, grazie all'aiuto di software largamente diffuso, milioni di persone che non si
sarebbero mai immaginate di doversi porre un giorno problemi di progettazione grafica,
affrontano quotidianamente questioni di impaginazione, scelgono i loro caratteri tipografici
preferiti, e ne fanno l'argomento di vivaci discussioni nell'ora dell'aperitivo. La produzione
digitale di immagini (diretta erede della fotografia), il video e la musica digitale, sono
anch'esse prossime a imboccare questa strada.
La maggior parte della produzione di questi nuovi artigiani digitali fai-da-te è
ovviamente spesso nàif e imperfetta, e i vecchi professionisti che un tempo controllavano
buona parte della produzione grafica e musicale hanno buon gioco a farsene beffe.
Ciononostante è evidente che la diffusa e consistente pratica di queste arti, nonché il
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livello di consapevolezza critica che ne derivano, rappresentano segnali culturali di grande
peso, in particolare se confrontati con l'alternativa di un uso di massa sostanzialmente
passivo.
Esattamente come l'attività del disegno non può venir ridotta a un mero fatto atletico,
quando svolta a mano, non è possibile liquidarla come una semplice questione
meccanica, quando a tracciare le linee è un computer, e ciò vale sia quando un
determinato segno venga tracciato direttamente, con la grafite sulla carta, sia quando ciò
venga causato indirettamente dalla forma del tracciato di un fascio di elettroni su uno
schermo a raggi catodici: ciò che conta, in ogni caso, è la piena consapevolezza del
perché stiamo posizionando una linea in una determinata posizione, e quali qualità ci
permetteranno di farlo nel modo più efficace. Un buon sistema computerizzato (come il
pennello di un calligrafo o un eccellente pianoforte) sono splendidi e precisi strumenti che,
per essere ben impiegati, richiedono dai loro utenti una estrema cura ed esperienza.
Prendendo posizione Possiamo naturalmente sottolineare la validità delle tradizionali capacità progettuali, così
come fecero John Ruskin e William Morris, ergendosi a difesa del valore del sapere
artigianale contro la rivoluzione industriale. Si tratta senza alcun dubbio di una legittima
posizione di principio; ma è probabilmente una scommessa persa nei confronti della storia.
L'alternativa, se all'architettura, alle città e al paesaggio teniamo veramente, è la ricerca di un punto di vista critico rispetto alle condizioni che oggi determinano il lavoro
intellettuale di un progettista, per ritrovarvi le condizioni che possano portare a una
crescita dell'immaginazione creativa. In particolare dobbiamo cercare di scoprire dove
diversi tipi di software possono portarci. Il parallelo storico è ovvio. I grandi pionieri del
movimento moderno cercarono di scoprire i mezzi e le condizioni della produzione
architettonica propri dell'era industriale; vi riuscirono (almeno in certi casi) e realizzarono
qualcosa di nuovo.
Letture consigliate
Giedion, Sigfried. 1969. Mechanization Takes Command: A Contribution to Anonymous History. New York:
W. W. Norton.
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Kranzberg, Melvin. 1989. "The Information Age." In Tom Forester (ed.), Computers in the Human Context.
Cambridge: The MIT Press, 19-32.
Lyotard, Jean-Francois. 1985. La condizione postmoderna. Rapporto sul sapere. Milano: Feltrinelli.
Mitchell, William J. 1977. Computer-AidedArchitectural Design. New York: Van Nostrand Reinhold.
Mumford, Lewis. 1963 [1934]. Technics and Civilization. Orlando: Harcourt Brace Jovanovich.
Porat, Marc Un. 1977. The Information Economy. Washington, DC: US Department of Commerce.
Roszak, Theodore. 1986. The Cult of Information: The Folklore of Computers and the True Art of Thinking.
New York: Pantheon.
Wiener, Norbert. 1961. Cybernetics: Control and Communication in the Animal and the Machine. Second
edition. Cambridge: The MIT Press.
Zuboff, Shoshana. 1988. In theAge of the Smart Machine: The Future of Work and Power. New York: Basic
Books.
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Informatica pratica Un computer prende informazioni come input, esegue un processo, produce nuove
informazioni come output: la sua funzione è trasformare le informazioni di cui
disponiamo nelle informazioni che ci servono.
Hardware La gamma delle informazioni che un computer può accettare come input è molto vasta, e
le variazioni nel processo possono essere determinate scrivendo programmi che
descrivano le operazioni da eseguire.
Il più semplice diagramma funzionale di un computer, quindi, lo descrive come un
dispositivo in grado di elaborare un input di informazioni disponibili per ottenere un output di informazioni desiderate Figura 2.1.
Perché ciò sia possibile, un computer deve essere dotato di una qualche forma di
memoria interna, in grado di archiviare il programma e le informazioni da elaborare, e di
un processore che svolga le operazioni richieste. Di norma, esiste poi un qualche tipo di
memoria esterna il cui scopo è conservare in modo economico e semi-permanente le
informazioni a cui abbiamo minore urgenza di accedere. Le relazioni ha queste parti sono
illustrate nella Figura 2.2.
Dispositivi diversi di input e output, processori o memorie interne ed esterne
tastiera per l'inserimento dei caratteri non è l'unico dispositivo di input
tavolette digitalizzatrici per inserire coordinate,
scanner per acquisire immagini,
microfoni per la voce
schermi a tubi catodici,
stampanti, plotter,
apparecchi di ripresa,
sintetizzatori vocali bracci robotizzati
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Dischi magnetici e ottici o nastri magnetici possono essere impiegati efficacemente
come memorie esterne (Figura 2.3).
Senza sostanziali modifiche a questo schema di organizzazione funzionale, i progressi più
significativi della tecnologia hardware sono stati raggiunti sostituendo componenti costosi
e ingombranti con dispositivi più veloci, più economici e di dimensioni più ridotte. Le
celebri macchine calcolatrici progettate da Charles Babbage nel secolo scorso si
servivano di apparati meccanici per archiviare e processare numeri. Alcuni dei primi
calcolatori moderni impiegavano relé telefonici elettromeccanici. I primi computer degli
anni Quaranta e Cinquanta erano costituiti da serie immense di valvole.
Queste furono successivamente rimpiazzate da transistor, circuiti integrati e chip di silicio.
Il processo continua, con lo sviluppo di tecniche per la fabbricazione di chip sempre più
piccoli, densi e complessi.
Negli anni recenti, l'introduzione di nuovi concetti nell'organizzazione funzionale ha portato
a ulteriori progressi, in particolare, grazie a schemi organizzativi che sfruttano processori
multipli che lavorano in parallelo. Alcune di queste organizzazioni si distaccano dall'idea di
calcolo, così come la abbiamo fin qui intesa. Le architetture parallele, ad esempio, note
anche come connectionist machines o reti neuronali, giungono a stati che non sono
espressi esplicitamente dal codice macchina, ma che vengono "appresi" attraverso
comparazioni iterative di condizioni di input e output..
Reti La combinazione delle tecnologie dei computer e delle telecomunicazioni ha permesso lo
sviluppo di reti di calcolatori sempre più estese e sofisticate (Figura 2.4)
La comunicazione di rete offre alcuni significativi vantaggi. Il più ovvio è la possibilità di
ottenere un efficiente scambio di dati tra computer distanti e l'accesso remoto a importanti
risorse in linea, come il catalogo di una biblioteca. Le reti, inoltre, facilitano la
collaborazione a distanza; impiegando sofisticate tecniche di comunicazione, ad
esempio, progettisti che stanno in luoghi diversi possono lavorare sullo stesso file di testo,
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foglio elettronico o database CAD, comunicando contemporaneamente tra loro in
videoconferenza.
Il networking permette inoltre la condivisione delle risorse. Una stessa stampante può
servire efficientemente più computer a essa collegati, il che permette di evitare di dover
disporre di una stampante per ogni posto macchina. Aggregata così la domanda di stampa
e distribuiti i costi su un numero maggiore di utenti, una stampante di rete può
generalmente essere di tipo più costoso e di maggior qualità rispetto alla stampante di un
singolo utente. Estendendo questo principio possiamo sviluppare reti di calcolatori
sofisticate che (come le organizzazioni umane) si fondano su divisione del lavoro,
specializzazione dei ruoli e una qualche forma di controllo gerarchico. Una tipica rete di
tipo "client/server" si serve di almeno un grande e potente calcolatore, noto come file
server, con funzioni di archivio dati centralizzato, e di macchine più piccole che a esso
si collegano per svolgere il loro lavoro. Potrà poi esserci una macchina particolarmente
veloce: un server di calcolo, dedicato ai compiti più pesanti sotto un profilo
computazionale.
Gli schemi di comunicazione tra i computer si sono modificati parallelamente all'evoluzione
della tecnologia informatica (Figura 2.5)
Agli inizi, considerati i costi elevati dei processori e della memoria, si tendeva a
concentrare le risorse in grosse macchine centralizzate che servivano terminali di
comunicazione dotati di poca o nessuna intelligenza locale. Era l'era dei sistemi time-
sharing (durata grosso modo fino ai primi anni Ottanta). Successivamente, quando gli
economici chip di silicio divennero ampiamente disponibili, si aprì (a cavallo tra gli anni
Settanta e Ottanta) l'era dei personal computer. Le organizzazioni che si basano sui
personal computer realizzano un pieno trasferimento di intelligenza alle stazioni di lavoro
dei singoli utenti, penalizzando però gli aspetti legati all'intercomunicazione e alla
condivisione delle risorse. Più tardi, con l'evoluzione delle tecnologie per
l'intercomunicazione tra computer, siamo entrati nell'era delle reti. In una rete, le risorse
di calcolo possono essere distribuite o centralizzate nel modo più conveniente.
Con il proliferare delle reti e dei collegamenti tra di esse, sono comparse enormi reti di
reti: è il caso di Internet, che nel corso degli anni Novanta ha avuto una crescita
esplosiva. È plausibile prevedere che le tecnologie, oggi separate, dell'informatica e delle
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telecomunicazioni finiranno per fondersi per dar vita a un solo ambiente unificato di media
digitali. La televisione sarà parte di un computer e il computer si trasformerà in una
postazione per la teleconferenza. Avremo ancora il nostro computer sulla scrivania, ma ci
serviremo probabilmente anche di dispositivi per il calcolo e per la telecomunicazione più
piccoli, senza fili, trasportabili o addirittura indossabili come capi di vestiario. Assistiamo
all'evoluzione di una rete di reti globale alla quale una popolazione estremamente mobile
potrà in futuro collegarsi in qualsiasi momento e da qualunque luogo.
Sistemi operativi II gestore di un'organizzazione umana raccoglie le istruzioni sul lavoro da svolgere e alloca
conseguentemente le risorse necessarie per il suo espletamento. In un computer, lo
stesso ruolo è svolto da una componente software chiamata sistema operativo. L'utente
istruisce il sistema operativo (generalmente battendo comandi o puntando con il mouse).
In risposta, il sistema operativo governa la macchina.
Ogni sistema operativo deve svolgere alcuni compiti fondamentali. In particolare deve
occuparsi di
organizzare i file,
comandare l'esecuzione di programmi che su questi lavorino,
allocare memoria e risorse hardware,
gestire i processi di input e output;
archiviare e riprodurre sequenze di operazioni ricorrenti,
coordinare eventi come code di stampa o scambi di messaggi,
garantire la sicurezza dei dati
aggiornare le versioni del lavoro archiviato, restituendo infine lo stato di queste attività in
maniera complessiva e chiara.
Un'importante distinzione deve essere fatta tra sistemi mono- e multi-utente.
I personal computer sono generalmente dotati di sistemi operativi mono-utente, mentre
calcolatori di classe superiore impiegano sistemi operativi multi-utente, che cioè
permettono una interazione simultanea con più utenti. I sistemi operativi più semplici
possono svolgere un compito per volta, mentre i sistemi multitasking possono svolgere
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contemporaneamente più funzioni (l'elaborazione di un documento durante la stampa di
un altro). Tra i sistemi operativi più diffusi degli anni Ottanta e Novanta, per esempio, il
DOS è un sistema operativo semplice, mono-utente, in grado di svolgere un solo compito
alla volta, mentre UNIX è un più complesso e sofisticato sistema multi-utente e
multitasking.
Generalmente un sistema operativo controlla un singolo computer, ma con l'evoluzione
della tecnologia del networking si è sviluppato un interesse crescente nei confronti di
sistemi più sofisticati che possono gestire in modo distribuito le risorse di un'intera rete. Un
simile sistema può cioè analizzare lo stato della rete alla ricerca di un processore
temporaneamente inutilizzato e attribuirgli un compito, senza che l'utente sappia o si
debba preoccupare di dove il lavoro viene in effetti svolto.
Lo schema di interazione con i primi sistemi operativi si basava su serie di comandi
impartiti via tastiera. Questo approccio assicura potenza e flessibilità, ma può spesso
risultare, agli occhi di un utente inesperto, criptico e misterioso. Con il declino dell'era in
cui l'uso dei calcolatori era dominio esclusivo di una categoria di tecnici e specialisti, si e
assistito a una crescente tendenza verso l'impiego di interfacce grafiche e approcci più
intuitivi e comprensibili tra l'utente e i1 sistema operativo. Il Macintosh della Apple, per
esempio, ha reso popolare l'idea di impiegare un mouse per puntare e selezionare le
"icone" di una "scrivania" visualizzata sullo schermo. Alcuni dei sistemi operativi testuali
che lo avevano preceduto, come il DOS e lo UNIX, hanno presto adottato questo
approccio, introducendo interfacce grafiche organizzate "per finestre". Questa soluzione
presenta lo svantaggio di un'interfaccia che rimane separata rispetto a un sistema non
interamente grafico; svantaggio che è parzialmente compensato dalla possibilità di input
diretto da tastiera quando necessitano, ad esempio per interagire con entità che non sono
immediatamente utilizzabili nella limitata porzione visibile dello schermo. È possibile
standardizzare le forme di interazione impiegando uno stesso sistema di interfaccia
grafica, indipendente dalle diverse piattaforme, che può essere quindi adattato a una vasta
gamma di sistemi operativi ospiti. nel sistema X windows sviluppato presso il MIT è un
tipico esempio di questo approccio.
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Quando vi trovate di fronte alla rappresentazione di una scrivania sullo schermo del vostro
computer potrete notare serie di icone che rappresentano file di informazioni registrate sul
suo disco fisso. Alcune di esse rappresentano file di dati che contengono da elaborare,
altre file di applicazioni che contengono i programmi che permettono l'elaborazione stessa.
Tutta l'informazione contenuta in file di dati è in formato digitale. In altre parole, è
codificata come gruppi di 1 e 0. Fisicamente, nella memoria del computer, questi 1 e O
sono rappresentati da minuscoli dispositivi (di vario genere) che possono essere
commutati tra due stati differenti.
Per rappresentare in questo modo dati di tipo diverso si impiegano vari schemi di codifica.
Più semplicemente, serie di 1 e O possono essere interpretate come numeri interi. Combinazioni di numeri interi possono essere quindi impiegate per rappresentare numeri
razionali e (a precisione finita) numeri reali. Queste stesse possono inoltre essere usate
per rappresentare i caratteri dell'alfabeto. I programmatori di computer, di conseguenza,
sono abitualmente portati a pensare in termini di istruzioni che svolgano operazioni su cifre
binarie (bit), numeri interi, numeri reali e caratteri alfabetici.
Stringhe di questi elementi informativi base possono essere composte e archiviate per
rappresentare cose più complesse. I caratteri possono essere assemblati in parole e frasi;
sequenze di numeri possono essere impiegate per descrivere suoni, immagini, oggetti
fisici. È quindi possibile, se consideriamo le cose da un punto di vista di livello superiore,
classificare i file a seconda del tipo di entità che rappresentano: come file di dati
numerici, di testo, di suoni, di immagini, di entità geometriche, e così via. I dispositivi e il
software di output interpreteranno correttamente le informazioni in essi contenute come
tabelle di numeri, testo stampato, sequenze di suoni o visualizzazioni di immagini.
Tuttavia, se cerchiamo di interpretare un file di immagini come un suono, o un file di testo
come un'immagine, otterremo risultati privi di senso.
Strutture dati e basi di dati. Per avere una qualche utilità pratica, una serie di dati (conservati o meno in un
calcolatore) deve soddisfare due condizioni. Prima di tutto, deve contenere le
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informazioni che ci servono. In secondo luogo dev'essere strutturata così da permettere
un accesso efficiente alle informazioni desiderate.
Esempio Dizionario, guida del telefono, manuali…
…. però che due soli elementari meccanismi di accesso stanno alla base di tutte queste
procedure: analizzare il testo sequenzialmente e seguire riferimenti alle diverse
posizioni delle informazioni. Per accedere ai dati archiviati in memoria i computer si
servono di questi stessi due meccanismi elementari. Organizzare le informazioni per
permetterne l’elaborazione al computer consiste dunque prevalentemente nel costruire sequenze appropriate e nel creare strutture di riferimento (chiamate generalmente
puntatori) che, in maniera analoga agli indici e ai riferimenti incrociati di un libro,
permettano di localizzare i dati nella memoria: Il risultante schema delle informazioni è
noto come struttura dati.
Esistono poche famiglie elementari di strutture dati (anche se possono essere combinate
ed elaborate in maniera pressoché infinita). Queste sono illustrate nella Figura 2.7
I diversi elementi sono spesso organizzati in semplici sequenze, come in una lista della
spesa. Le loro relazioni possono essere rappresentate creando tabelle bidimensionali,
come nelle tabelle chilometriche che mostrano la distanza tra coppie di città. Le voci di
una tabella possono essere dello stesso tipo (in questo caso vengono chiamate array),
oppure possono essere di tipo diverso, come in un elenco del personale che contenga
nome, numero di codice fiscale, data di nascita e così via. L'idea di tabella può essere
estesa a strutture a tre o più dimensioni. I puntatori possono essere impiegati per creare
gerarchie di informazioni, come nel sistema a numeri decimali di un catalogo di una
biblioteca, o per costruire reti di riferimenti, come in una enciclopedia dotata di rimandi
incrociati tra voci diverse.
Una raccolta di informazioni archiviata in modo semi permanente nella memoria di un
computer e strutturata per un particolare scopo, viene chiamata database. A volte un
semplice database è contenuto in un singolo file, ma può anche consistere in più file
relazionati ha loro. Un database di una ditta può ad esempio contenere informazioni sul
personale, dati di natura finanziaria, ordini, e così via. I database per la progettazione si
compongono generalmente di file di dati geometrici e di file grafici e testuali che
descrivono un progetto.
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Un approccio particolarmente versatile per organizzare le informazioni è di classificarle in
funzione del loro possibile impiego. Ciò permette ai programmatori di ottenere migliori
risultati sviluppando contemporaneamente operazioni e strutture dati, e di impiegare
classi di queste come elementari blocchi di costruzione per la progettazione di software
più ambizioso. Questo approccio, noto come programmazione orientata agli oggetti, offre numerosi vantaggi. Innanzitutto permette la modularità (e in prospettiva una migliore
adattabilità) del software: elementi diversi possono venir ricombinati in modi nuovi; team
allargati di programmatori possono lavorare contemporaneamente e con maggior
efficienza su moduli distinti di uno stesso programma. Permette poi ai programmatori di
adattare e mantenere programmi lunghi e complessi, e di apportare eventuali modifiche
senza dover ogni volta rivedere tutto da capo. Nello sviluppo di nuovi moduli si può far
riferimento a librerie di moduli software pre-programmati; in questo modo più software è
gia stato scritto, più sarà facile scriverne di nuovo.
Programmi applicativi la funzione principale di un calcolatore, come l'applicazione di algoritmi (sequenze di
istruzioni) a file di dati e database per ottenere i risultati richiesti. Programmare significa
progettare gli algoritmi e le strutture dati su cui essi operano. Dal punto di vista dell'utente i
programmi sono strumenti per elaborare file di dati e database
In linea di principio, un programma può essere espresso in modi diversi: in linguaggio
naturale, in forma di diagramma di flusso (Figura 2.8), o in linguaggi specializzati (noti
come linguaggi di programmazione) sviluppati espressamente per questo scopo.
Le strutture sintattiche e semantiche dei linguaggi di programmazione sono definite in
maniera estremamente rigorosa e quindi permettono formulazioni molto precise. Tra i più
popolari linguaggi di programmazione attualmente in uso possiamo citare Basic, Pascal,
C++, Lisp e Prolog. Storicamente la maggior parte del software applicativo è stato scritto
in uno di questi linguaggi, ma l'incremento di potenza dei computer e l’evoluzione della
disciplina della programmazione hanno aperto la strada all'espressione dei programmi
tramite formati grafici e linguaggi simili al linguaggio naturale.
Gli utenti che fanno un uso professionale del computer dovrebbero avere una
comprensione critica degli algoritmi e delle strutture dati dei programmi che usano: delle
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loro potenzialità, dei loro limiti e dei principi teorici su cui si basano. Comprendere metodi
e materiali intellettuali è per un architetto altrettanto importante di quanto sia fondamentale
avere familiarità con i metodi e i materiali delle costruzioni. Ciò non significa che dobbiate
essere degli esperti programmatori, ma che dovreste avere una certa familiarità pratica
con la programmazione per essere in grado di lavorare in modo efficiente con i
programmatori esperti.
Interfacce L'interfaccia fisica tra un sistema computerizzato e voi (L’ambiente in cui lavorate) è
costituita da un insieme di dispositivi che trasformano le informazioni codificate nella
memoria del computer in una forma visibile, o comunque personalmente accessibile
(dispositivi di output), un altro insieme di dispositivi che svolgono la funzione inversa, di
archiviare informazioni nella memoria del computer (dispositivi di input), e un software
che seguirà il flusso delle informazioni nei due sensi. Questi componenti vengono
generalmente raggruppati in configurazioni denominate terminali (quando dispongono di
memoria locale e capacità di calcolo relativamente limitate), personal computer (quando
dispongono di memoria locale e capacità di calcolo sufficiente per operare
indipendentemente), o workstation (quando operano come nodi di una rete). I dispositivi
di output e input possono essere molto diversi fra loro. Tra i primi vanno ricordati schermi
e stampanti per il testo, schermi grafici, dispositivi per la riproduzione sonora e
meccanismi robotizzati che eseguono movimenti. Tra i dispositivi di input troviamo tastiere
per l'inserimento del testo, mouse e dispositivi a stilo per l'inserimento di coordinate,
microfoni per parole e musica, scanner e telecamere per informazioni di tipo visivo. I
terminali dei computer degli anni Cinquanta e Sessanta erano costituiti da telescriventi e
macchine per scrivere elettriche, gli apparati di input erano allora tastiere mentre per
L’output ci si affidava a stampanti (Figura 2.9). Il dialogo tra l'utente e la macchina, che
era esclusivamente testuale, si basava su schemi del tipo domanda-nsposta e comando-
risposta: l'utente impartiva un comando, il software lo eseguiva, ne riportava l'esito e
richiedeva un nuovo comando. Le stampanti vennero presto sostituite da schermi simili a
quelli dei televisori, più veloci e silenziosi. Questa nuova configurazione, tuttora molto
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diffusa in numerose applicazioni, fu presa a modello dai primissimi personal computer. In
ogni caso, questo tipo di interfaccia, monodimensionale e testuale, era decisamente poco
flessibile: il computer determinava la sequenza di domande, alla quale si doveva
rispondere volta per volta.
Più tardi i personal computer, in particolare gli Apple Macintosh e i computer IBM-compatibili dotati del sistema operativo Windows, hanno reso popolari modalità di
interazione grafiche decisamente più fluide. Queste si basano sull'uso di uno schermo a grafica bidimensionale e sull'input gestuale via mouse, come supporto all'input via
tastiera di sequenze di testi monodimensionali, e rispondono alla manipolazione diretta di
finestre, menu e icone. In maniera crescente, questa modalità di dialogo combina testi,
grafica, input e output sonori (Figura 2.10). L'utente di un sistema CAD può, per esempio,
guardare testi e disegni su uno schermo, ricevere messaggi sonori, battere dati sulla
tastiera, selezionare con il mouse oggetti sullo schermo, schizzare con una penna a stilo e
impartire direttamente comandi a viva voce. Alcune interfacce di tipo più recente sono
addirittura strutturate in forma tridimensionale: visioni stereoscopiche che pongono l'utente
all'interno di un ambiente bidimensionale virtuale, combinati con dataglove o tute dotate di
sensori in grado di registrare i suoi movimenti. Questi tipi di interfaccia si aprono a forme di
interazione più naturali e meno rigide. Con lo sviluppo di vocabolari di input gestuali e
"contenitori" tridimensionali e la graduale tendenza a identificare i dati con L’ambiente di
lavoro vero e proprio, gli stessi sistemi per menu e icone potranno diventare a loro volta
obsoleti. Si potrà per esempio accedere a file prendendo "libri" in "scaffali", e scegliere gli
"strumenti" software necessari da apposite "cassette degli attrezzi".
La proprietà più importante di un sistema di interazione uomo-macchina risiede nelle sua
capacità di risposta. Le moderne interfacce dei personal computer sono quindi
organizzate per restituire un feedback immediato alle azioni di input: quando schiacciate
un tasto vedete comparire sullo schermo il carattere corrispondente o sentite un suono, e
quando muovete i1 mouse vedete il cursore muoversi sullo schermo. L'aspetto del cursore
potrà cambiare, passando da un comando all'altro, per suggerire la sua nuova funzione
Un simile comportamento ci permette non solo di essere continuamente informati sullo
stato delle operazioni, ma ci fa sentire più a nostro agio e ci aiuta a meglio comprendere
questo nuovo universo di strumenti interattivi. Operazioni diverse comportano diverse
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capacità di risposta da parte di un sistema. In alcuni casi, come quando si battono dei
caratteri via tastiera o si schizza con il mouse, è necessario fornire agli utenti segnali di
risposta in tempi dell'ordine di un centesimo di secondo. In altri casi, come quando si salva
un documento o si termina la sessione di lavoro, ritardi di qualche secondo sono
ampiamente tollerabili, a condizione che il sistema dia all'utente la sensazione che
qualcosa sta realmente accadendo. Con L’incremento costante della velocità di
elaborazione, e la conseguente riduzione dei tempi di attesa, i progettisti del software
potranno, in risposta delle azioni degli utenti, implementare soluzioni grafiche e feedback
sonori di sofisticazione sempre maggiore. I processori grafici più veloci permettono ad
esempio ai loro utenti di muoversi in ambienti tridimensionali complessi, per mezzo di
movimenti del mouse o di un joystick. I primi e più elementari sistemi per il disegno,
interpretavano il movimento del mouse tracciando linee di spessore uniforme, mentre i
sistemi più avanzati, che sfruttano le attuali capacità di calcolo, usano uno stilo sensibile
alle variazioni di velocità, pressione e inclinazione, per produrre linee simili a quelle
realizzabili con una matita, un pennello o un gessetto impugnati da una mano esperta e
particolarmente sensibile.
Ambienti e metafore Nell'interfaccia di un sistema operativo le risorse di un computer, o di una rete di computer,
sono organizzate e presentate per permetterne L’uso migliore. In funzione del lavoro da
svolgere, è necessario poter accedere ai file di dati, ai programmi applicativi e a strumenti
per la gestione dell'allocazione delle risorse (disponibilità di memoria, dispositivi periferici,
eccetera). L'interfaccia delle singole applicazioni organizza ambienti di lavoro specializzato, dedicati allo svolgimento di compiti specifici: i programmi di videoscrittura e
grafica presentano generalmente la simulazione di un "foglio di carta", quelli per il disegno
tecnico "tavoli da disegno" e serie di "strumenti per il disegno tecnico", i programmi per la
modellazione tridimensionale presentano "mondi" tridimensionali, e così via. Ovviamente,
alL’interno di ciascun programma applicativo possono coesistere più sotto-ambienti
specializzati, organizzati in livelli diversi di profondità.
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Nei primi sistemi operativi e programmi, gli ambienti e gli strumenti operativi dipendevano
strettamente dalle caratteristiche hardware dei computer che venivano usati; gli utenti
erano per lo più costretti a servirsi di linguaggi estremamente criptici. La maggior potenza
di calcolo dei sistemi attuali permette di impiegare interfacce molto più sofisticate, gli
ambienti operativi vengono presentati in termini più familiari e con più comode metafore,
quali ambiente di lavoro o kit di strumenti; è il software stesso a eseguire la necessaria
traduzione in termini computazionali. In più, mentre i primi ambienti di lavoro
computerizzati erano generalmente molto rigidi, la maggior parte degli ambienti attuali
possono essere personalizzati per andare incontro ai gusti e agli stili individuali degli
utenti.
L'hardware è diventato una merce indifferenziata, mentre il software è proliferato, si è
diversificato ed è diventato sempre più personalizzabile. Non c'è più motivo per cui due
sistemi computerizzati debbano essere uguali, e ognuno di noi può assemblare un
ambiente di lavoro che rispecchi il suo talento e i suoi particolari interessi. Un personal
computer portatile può servire di volta in volta da ambiente per la scrittura, per il calcolo
numerico, per la composizione ed esecuzione musicale, per la fotografia digitale, o (e la
cosa è per noi del massimo interesse) da ambiente di progettazione superbamente
attrezzato ed efficiente, che oltre a comprendere buona parte delle tradizionali funzioni del
tavolo da disegno ci mette a disposizione una serie in crescita continua di strumenti e
potenzialità nuove…..COME PRESENTARE UNA LEZIONE!
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