Il calcolatore elettronico è uno strumento che certamente ha rivoluzionato la vita dell’uomo. Da sempre l’essere umano ha progettato delle macchine per poter velocizzare i calcoli e permetterli di affrontare problemi, soprattutto di natura matematica in maniera più efficiente. Grazie allo sviluppo della tecnologia e dell’elettronica, questo strumento è ora alla portata di tutti e permette di compiere svariate operazioni (dal lavoro al gioco al calcolo veloce ecc.). (codifica informazioni)

Un calcolatore può essere rappresentato con questo semplice disegno:

Il computer è un dispositivo programmabile cioè può essere programmato da un risolutore affinchè risolva un problema. Un utilizzatore, attraverso il calcolatore può risolvere problemi ed ottenere una possibile soluzione. I soggetti che intervengono nell’uso del calcolatore elettronico sono quindi tre:

• Risolutore: provvede a creare una strategia risolutiva affinchè il calcolatore possa risolvere una determinata classe di problemi;
• Esecutore: è il calcolatore elettronico che è stato progettato per risolvere determinati problemi;
• Utilizzatore: utilizza il calcolatore elettronico comunicando all’esecutore i dati in input per ricevere una soluzione;

Più persone devono quindi utilizzare il calcolatore ma… come fanno a comunicare con esso? Sorge cioè un problema: comunicare col calcolatore. Il problema della comunicazione presuppone l’ideazione di meccanismi validi per “dire” al calcolatore qualcosa e per interpretare ciò che lui vuole “dire” a noi.

Interfaccia

La prima cosa necessaria per comunicare con un calcolatore elettronico è un’interfaccia.

Con il termine interfaccia intendiamo un mezzo fisico utile alla comunicazione col calcolatore elettronico ovvero un mezzo che ci permette di comunicare messaggi informativi al calcolatore o ricevere da esso informazioni.

Esempi di interfaccia sono la tastiera, il mouse, una tavoletta grafica perchè sono dispositivi che consentono all’uomo di inviare al calcolatore delle informazioni. Altri esempi sono invece uno schermo, un altoparlante o una stampante che permettono al calcolatore di inviare messaggi all’uomo.

Sistema di comunicazione

Quando avviene una comunicazione si possono sempre identificare degli elementi comuni. A teorizzare un modello per la comunicazione, ancora oggi valido ed utilizzato, è stato l’ingegnere matematico statunitense Shannon. Lui è stato definito il padre della teoria della comunicazione ed ha identificato i seguenti blocchi:

• Sorgente: Genera un’ informazione e ha necessità di inviarla ad un destinatario;
• Trasmittente: Colui che si preoccupa di trasmettere il messaggio attraverso un canale di comunicazione;
• Canale: Canale di comunicazione attraverso il quale viene propagato il messaggio;
• Ricevitore: Colui che riceve il messaggio e lo decodifica per la destinazione;
• Destinazione: Riceve l’informazione inviata dalla sorgente.

Facciamo alcuni esempi per comprendere meglio.

Esempio 1 – Dialogo fra due persone.

Nella vignetta è rappresentato il dialogo fra due bambini, Gianluca e Francesca. La comunicazione fra questi soggetti può essere modellata utilizzando il modello di Shannon:

• Sorgente: Gianluca
• Trasmittente: corde vocali di Gianluca che generano le onde sonore ed emettono il segnale;
• Canale: Mezzo trasmissivo attraverso il quale il messaggio viene trasmesso;
• Ricevitore: Orecchie di Francesca
• Destinatario: Francesca

(codifica informazioni)

Messaggio e Codifica

Un sistema di comunicazione è utile perchè permette di scambiare messaggi tra una sorgente verso una destinazione. Il messaggio per essere opportunamente inviato attraverso il canale di comunicazione deve essere codificato. L’operazione di codifica di un messaggio consiste nella riscrittura dello stesso utilizzando simboli e formalismi diversi dal messaggio originale. (codifica informazioni)

Per spiegare il problema legato alla codifica del messaggio è necessario introdurre i concetti di significato e significante. Il significato è un concetto mentre il significante è la rappresentazione del concetto.

Supponiamo di dover rappresentare il numero 5:

Alfabeto Sorgente

L’alfabeto sorgente è quello di partenza. Un messaggio originariamente viene ideato dalla sorgente utilizzando un alfabeto che essa conosce, che chiamiamo alfabeto sorgente. Indichiamo questo alfabeto nel seguente modo:

A = {a1, a2, …, a3}

Tutti gli elementi ai dell’insieme vengono detti termini dell’alfabeto. Esempio di alfabeto sorgente potrebbe essere:

A = {lunedì, martedì, mercoledì, giovedì, venerdì, sabato, domenica}

che è l’alfabeto che contiene come elementi i giorni della settimana.

Alfabeto Codice

L’alfabeto codice è un insieme di termini che possono essere utilizzati per codificare un messaggio scritto con alfabeto sorgente. Indichiamo l’alfabeto codice in questo modo:

E = { e1, e2,…, en}

Ad esempio potremmo codificare un messaggio col seguente alfabeto codice:

E={0,1,2}

In pratica quello che dovremmo fare e trasformare ogni termine dell’alfabeto sorgente utilizzando un insieme di termini dell’alfabeto codice.

Esempio

Dato il seguente alfabeto sorgente e alfabeto codice, realizzare un’opportuna codifica dei dati.

A = {lunedì, martedì, mercoledì, giovedì, venerdì, sabato, domenica}

E={0,1,2}

Grazie alla nostra codifica il messaggio sarebbe inviato nel seguente modo:

Il codice realizzato è a lunghezza variabile perchè i termini non sono stati codificati con codici della stessa lunghezza (ad esempio lunedì ha come codice 0 mentre giovedì 00). (codifica informazioni)

Possiamo anche pensare ad una codifica a lunghezza fissa ovvero che ogni codice abbia una stessa lunghezza nella rappresentazione. Il codice di lunghezza fissa ha sempre lo stesso numero di simboli pari ad m

Nel nostro caso specifico abbiamo:

Possiamo quindi rappresentare tutto con due simboli:

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