Informatica

Scienza e tecnica dell’elaborazione automatica delle informazioni. Il termine i. deriva dalla contrazione dell’espressione francese information automatique (informazione automatica) = informatique. In inglese è più diffusa l’espressione Computer science.

1. Natura dell’i.

L’i. è diventata ormai un insieme di discipline più particolari. Queste possono essere divise in discipline teoriche, tecnologiche, applicative. Tra le prime si possono citare l’algoritmica, la teoria dei database, la teoria degli automi.
L’algoritmica è la branca dell’i. che studia gli algoritmi, la loro natura, la loro progettazione ed esecuzione, la loro valutazione e ottimizzazione. Lo studio dei database riguarda la rappresentazione, strutturazione, conservazione, richiamo e utilizzazione di grandi masse di informazioni opportunamente codificate. La teoria degli automi esamina le caratteristiche sia di sistemi ideali sia di sistemi reali di elaborazione, identificandone la struttura teorica.
Le discipline tecnologiche, come indica l’aggettivo, sono più orientate alla progettazione, realizzazione e ottimizzazione dei sistemi di elaborazione delle informazioni in tutti i loro aspetti e in particolare: alla progettazione e produzione di microprocessorimemorie sempre più ampie e che richiedono poco spazio fisico, ecc. Esistono però settori di studio che si collocano tra una impostazione teorica e una tecnologica, come la ricerca sui metodi di compressione dei dati, cioè di raccolta e conservazione dei dati in spazi di memoria più ristretti. Questa ricerca si basa su proprietà matematiche particolari studiate dall’algebra geometrica.
Le discipline applicative si occupano dell’utilizzazione dei computer e dei concetti e metodi che da essi sono derivati nei campi più svariati come in medicina (i. medica), nella progettazione e produzione di beni e servizi (computer aided design and management = progettazione e gestione assistita dal computer), nella elaborazione di disegni e immagini (computer grafica), nell’ambito dell’economia e della finanza (i. economica e finanziaria), ecc. (CAD).

2. Storia

Rispetto alla storia del computer, la storia dell’i. si può considerare più estesa nel tempo. La ricerca di forme automatiche per trattare le informazioni, soprattutto numeriche, si può far risalire alla più remota antichità. Già i Romani utilizzavano supporti fisici per fare i loro calcoli, gli abaci. Così nell’antica Cina si sono sviluppati strumenti fisici per rappresentare i numeri e per eseguire le operazioni su di essi. L’uso di tali strumenti è ancora presente in Oriente tramite i diversi tipi di pallottolieri. Strumenti analoghi erano presenti nei secoli XIV e XV, quando si distinguevano i contabili in abacisti, che usavano opportune forme di pallottolieri detti, appunto, abaci, e algoritmisti, che utilizzavano le procedure di calcolo rese note nel sec. XIII da Leonardo Pisano detto il Fibonacci (1175-1240). A partire dal sec. XVI si è cercato di costruire strumenti meccanici per eseguire calcoli lunghi e noiosi. In questo lavoro di progettazione si sono distinti anche personaggi celebri come B. Pascal (1623-1662) e G. W. von Leibniz (1646-1716). La svolta nella prefigurazione di strumenti automatici che fossero in grado di eseguire operazioni progettate dall’uomo si è avuta verso la fine del sec. XVIII con l’introduzione dei telai tessili automatici. Con queste macchine la produzione dei tessuti poteva essere gestita per mezzo di cartoni forati. I buchi realizzati su questi cartoni corrispondevano a operazioni meccaniche eseguite dalle macchine tessili. Qualcosa di analogo si produsse in seguito realizzando carillon e perfino pianoforti automatici la cui produzione musicale era guidata da nastri o cartoni opportunamente perforati. Ma la prima progettazione di un vero e proprio strumento di elaborazione automatica di operazioni aritmetiche si ha verso la metà dell’Ottocento. Il matematico inglese C. Babbage (1792-1871), valorizzando tecniche di rappresentazione dei numeri e delle operazioni mediante schede perforate, progettò quella che ancor oggi si può considerare la struttura fondamentale di un computer, costituita da: un organo di entrata dei dati e degli algoritmi e uno di uscita dei dati elaborati; un organo di elaborazione dei dati, uno di raccolta e memorizzazione di dati e algoritmi e uno di governo dell’intero sistema. Il progetto di Babbage non ebbe seguito per le difficoltà di realizzazione che i sistemi meccanici allora in uso ponevano all’esecuzione dei calcoli. Si dovette giungere agli anni Quaranta del sec. XX per poter costruire un computer funzionante per mezzo della corrente elettrica. Da quegli anni si susseguirono incessanti miglioramenti di natura tecnologica, che hanno portato alle prestazioni degli attuali computer. Tuttavia la possibilità di realizzare i computer attuali fu dovuta non tanto e non solo ai progressi tecnologici compiuti nel frattempo, quanto a sviluppi essenziali di natura teorica, logica, fisica e matematica.

3. Sviluppi specialistici dell’i.

Esistono campi di sviluppo dell’i. che possono essere definiti specialistici. Tra questi il più importante riguarda lo studio dei processi che simulano, attraverso l’uso di sistemi informatici, comportamenti che, se attuati dall’uomo, possono essere definiti intelligenti. Si tratta dell’ intelligenza artificiale. Sviluppi particolari realizzati in questo ambito riguardano la progettazione e realizzazione di sistemi esperti, cioè di programmi gestiti dal computer che simulano il comportamento di persone esperte, ad esempio, nel diagnosticare una malattia, oppure nel gestire un impianto chimico complesso. Un altro ambito specialistico riguarda la cosiddetta robotica, cioè la disciplina che si dedica alla progettazione e realizzazione di sistemi in grado di gestire automaticamente procedimenti produttivi complessi, come la produzione di un’automobile o di un computer, o pericolosi, come la gestione di processi chimici o atomici, o noiosi e ripetitivi, come la gestione di un magazzino.

4. Le applicazioni nel mondo della comunicazione

Le applicazioni dell’i. in questo ambito sono ormai innumerevoli, anche perché i computer possono essere collegati con reti telematiche dando luogo alla telematica, altra espressione di derivazione francese: télécomunication informatique (telecomunicazione informatica = télématique, telematica). Nel campo della comunicazione sociale già la progettazione, produzione, trasmissione e stampa dei giornali e delle riviste sono gestite da sistemi informatici e telematici. Ma anche la progettazione, produzione e distribuzione dei programmi radiofonici e televisivi si avviano rapidamente a essere legate all’uso di sistemi analoghi. Tuttavia un nuovo settore è nato proprio dalle evoluzioni dell’i.: l’editoria multimediale (Multimedialità). Questa è legata da una parte alla possibilità di rappresentazione e gestione digitalizzata delle immagini, dei suoni e dei testi (Digitale;Convergenza al digitale) dall’altra, all’uso diffuso di sistemi multimediali di fruizione di alta qualità e basso costo. Ampio spazio di applicazione e sviluppo è dato poi dall’uso di reti universali come Internet e di satelliti di trasmissione radiotelevisiva.

5. Il futuro dell’i.

Lo studio teorico e tecnologico è oggi diretto a superare alcuni limiti intrinseci dei computer e del software più diffusi. Si cerca, ad esempio, di simulare l’elaborazione delle informazioni per mezzo di reti analoghe alle reti neurali del cervello umano; oppure di progettare algoritmi che apprendano dall’esperienza, che, cioè, evolvano migliorandosi sulla base dei risultati precedentemente ottenuti. Dal punto di vista tecnologico si indaga sulle possibilità di progettare e realizzare nuovi tipi di componenti come i microprocessori o le memorie, che permettano di disporre di sistemi più veloci, capaci di gestire più processi complessi contemporaneamente e implicanti masse di dati più elevate.