Che cos'è l'informatica

L'informatica è la disciplina che si occupa dell'elaborazione automatica delle informazioni attraverso il computer. Il termine deriva dal francese informatique, unione di "information" e "automatique": il trattamento automatico delle informazioni.

L'idea di una macchina capace di "calcolare da sola" è più antica di quanto si pensi. Già nell'Ottocento Charles Babbage progettò macchine calcolatrici meccaniche, e nella prima metà del Novecento il matematico Alan Turing definì il modello teorico su cui si basano ancora oggi i computer. I primi calcolatori elettronici, enormi e lenti rispetto agli standard attuali, comparvero negli anni '40 del Novecento.

Un computer, da solo, non serve a nulla: ha bisogno di due componenti che lavorano sempre insieme. L'hardware è la parte fisica, tutto ciò che si può toccare: processore, memoria, schermo, tastiera, cavi. Il software è invece l'insieme dei programmi che dicono all'hardware cosa fare istante per istante: senza software, anche il computer più potente resterebbe completamente fermo.

Vedremo ciascun componente hardware nel dettaglio (CPU, RAM, memorie, scheda video...) con foto reali nel prossimo argomento.

Nell'informatica si distinguono tre livelli, uno via via più elaborato dell'altro:

• Il dato è un elemento grezzo, senza contesto (per esempio il numero 24).
• L'informazione è un dato interpretato in un contesto che gli dà significato (per esempio "la temperatura è 24 gradi").
• La conoscenza è ciò che otteniamo collegando più informazioni tra loro per prendere decisioni (per esempio "fa più caldo di ieri, meglio vestirsi leggeri").

Ogni volta che dobbiamo risolvere un problema, in informatica come nella vita di tutti i giorni, abbiamo bisogno di tre cose: dei dati di input (ciò che abbiamo a disposizione), un obiettivo da raggiungere (l'output) e una procedura ordinata che ci porti dall'uno all'altro. Questa procedura si chiama algoritmo: una sequenza finita di istruzioni che risolve un problema.

Pensiamo a una lavatrice. Anche questo è, in fondo, un algoritmo al lavoro:

• input: vestiti sporchi, acqua e detersivo;
• algoritmo: il programma di lavaggio, che segue sempre lo stesso ordine di passaggi: riempimento con acqua e detersivo, lavaggio, risciacquo, centrifuga, fino alla fine del programma;
• output: vestiti puliti.

Perché una sequenza di istruzioni sia davvero un algoritmo, deve rispettare quattro proprietà:

1. finito: deve terminare dopo un numero finito di passi, non può proseguire all'infinito;
2. deterministico: partendo dagli stessi dati in input, deve sempre produrre lo stesso risultato;
3. non ambiguo: ogni passo deve poter essere eseguito senza fraintendimenti, anche da esecutori diversi;
4. generale: deve funzionare per tutti i problemi di una stessa categoria, non per un singolo caso isolato.

Un algoritmo può anche essere rappresentato con un disegno, il diagramma di flusso: lo vedremo più avanti nel corso.

Oggi l'informatica non riguarda solo i computer da scrivania. In medicina aiuta i medici a fare diagnosi più precise analizzando immagini ed esami; nell'industria guida i robot che assemblano automobili ed elettrodomestici; nei trasporti è alla base dei navigatori satellitari e della guida assistita; nella comunicazione permette messaggistica e videochiamate istantanee; nell'intrattenimento fa funzionare videogiochi e piattaforme di streaming.

Vediamo un esempio pratico di come lavorano insieme hardware e software, applicando proprio il modello che abbiamo appena visto. Quando premi un tasto sulla tastiera succede, in ordine:

1. l'hardware della tastiera genera un segnale elettrico che identifica quel tasto (l'input);
2. il segnale arriva al processore (CPU), il "cervello" del computer;
3. il sistema operativo (un software) riceve il segnale e lo interpreta come un carattere (l'algoritmo al lavoro);
4. il programma che stai usando riceve quel carattere e lo mostra sullo schermo (l'output).

Tutto questo avviene in una frazione di secondo: migliaia di volte più veloce di quanto serva a te per leggere questa frase. Nel prossimo argomento vedremo nel dettaglio come un computer, che capisce solo segnali elettrici accesi o spenti, riesce a rappresentare numeri, lettere e immagini: il sistema binario.