Propongo una riflessione sul significato del termine “digitale”, oggi tanto utilizzato in ampi contesti come riferimento generico a tutto ciò che riguarda tecnologie elettroniche, computer, Internet, nuovi media, cambiamenti sociali e nuovi stili di vita. Si parla di “età digitale”, di “rivoluzione digitale”, di “nativi digitali”, di “società digitale”; nelle università si tengono corsi quali “Economia dell’età digitale”, o “Digital marketing”.
Poichè l’obiettivo di questo sito è di trattare tutto ciò che è attinente al mondo del software, ritengo che sia utile ricordare qui il significato e le origini del termine “digitale” ed esaminare gli effetti concreti derivati dall’ adozione dei concetti e delle tecnologie digitali. In particolare mi concentrerò su quattro aspetti:
- il sistema binario
- codifica delle informazioni
- dispositivi di conversione ed elaborazione
- condivisione, cioè comunicazione
Il sistema binario
Per rappresentare i numeri utilizziamo normalmente il sistema “decimale”, con una “base” di dieci cifre; questo probabilmente è conseguenza del fatto che abbiamo dieci dita. Ma è certamente possibile utilizzare sistemi di calcolo con una base diversa da 10 cifre, per esempio 3 o 2 cifre. Quest’ultima scelta, o sistema binario, per la sua semplicità ed intuitività era già stato studiato sin dalla antichità; in secoli più recenti, nel 1605 Francis Bacon presentò un sistema nel quale le lettere dell’alfabeto potevano essere convertite in sequenze di 0 e 1, e Gottfried Leibniz nel 1689 pubblicò l’opera “Explication de l’Arithmétique Binaire”, formalizzando l’utilizzo di 0 e 1 per effettuare calcoli.
Altri due scienziati fornirono gli importanti contributi teorici che hanno aperto la strada verso l’ adozione universale del sistema binario nel campo dell’elettronica e dell’informatica:
- George Boole nel 1847 pubblicò l’articolo “The Mathematical Analysis of Logic” che descrive un sistema algebrico di logica, quella che oggi chiamiamo “algebra di Boole”.
- Claude Shannon nella tesi di dottorato “A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits”, pubblicata nel 1937, dimostrò che le regole dell’algebra di Boole potevano essere applicate ai circuiti elettrici che utilizzavano relè, i dispositivi utilizzati allora nelle centrali di commutazione telefonica.
Nel 1937 il ricercatore dei Bell Labs George Stibitz, allo scopo di facilitare i calcoli sulla propagazione dei segnali lungo le linee telefoniche, realizzava il “Complex Number Calculator”, un dispositivo logico basato sull’uso di relè, che quindi utilizzava il sistema binario. Nel 1941 Konrad Zuse in Germania realizzava lo Z3, il primo calcolatore a relè completamente programmabile.
Codifica delle informazioni
Oltre ai simboli usati in matematica per indicare i numeri, utilizziamo altri simboli, le lettere o altri caratteri. Con i simboli, tramite la scrittura possiamo “conservare” vari tipi di informazione. Se definiamo un “codice”, ciè le regole con cui assegnamo a un insieme di simboli un certo significato, possiamo conservare ogni tipo di informazione.
Le varie lingue parlate sono esempi di codici: alcune lingue usano gli stessi alfabeti (gruppi di caratteri) composti in sequenze diverse, per riferirsi alla stessa informazione. Lo stato di un semaforo usando come codice la lingua nazionale e come alfabeto i caratteri latini può essere “rosso” o “verde”, oppure “red” o “green”. Ma usando un diverso codice può essere “OFF” o “ON”, o usando il codice binario può essere “0” o “1”.
In base alle caratteristiche dell’ informazione da conservare, sceglieremo il codice più adatto e più efficente: questo include la scelta del numero e del tipo di simboli da utilizzare. Numeri, lettere, il codice morse, gli spartiti musicali, sono tutti codici che stabiliscono diverse modalità di “conservazione” di informazioni. Il “codice binario”, a due simboli, viene ad esempio utilizzato in informatica per rappresentare numeri (aritmentica binaria), caratteri alfanumerici (ad. esempio secondo lo standard ASCII), istruzioni di programma (linguaggio macchina), dati da elaborare organizzati secondo formati specifici, etc..
Dispositivi di conversione ed elaborazione
https://www.britannica.com/technology/information-processing/Acquisition-and-recording-of-information-in-digital-form
https://it.wikipedia.org/wiki/Digitale_(informatica)
L’avvento delle tecnologie elettroniche “a valvole”, nei primi decenni del 1900, ha inaugurato l’epoca del trattamento dei segnali “analogici”, la cui ampiezza (tensione) ha un andamento proporzionale al corrispondente fenomeno fisico (intensità di suono su un microfono o di luce sul sensore di una telecamera); può quindi assumere un numero “infinito” di valori.
I “vecchi” segnali telefonici, radio e TV erano di tipo analogico. Successivamente, con il progredire della tecnologia elettronica e grazie alla adozione del codice binario per la nascente industria del computer, sono stati sviluppati circuiti in grado di convertire il valore “istantaneo” di un segnale analogico nell’equivalente rappresentazione numerica in codice binario.
Questi numeri, o “digit”, sono l’essenza del termine “digitale”. Se questa conversione, o “campionamento” viene eseguita ripetutamente ad una velocità adeguata in base alla frequenza del segnale, si ottiene un flusso di valori “discreti”, in codice binario, che rappresenta una approssimazione dell’andamento del segnale continuo originale. L’approssimazione ottenibile dipende dalla frequenza di campionamento: frequenza più alta significa maggior numero di valori discreti per unità di tempo (quindi maggior quantità di dati da elaborare) ma più vicini a quelli del segnale analogico originale. Naturalmente il processo è reversibile, da un flusso di valori discreti, digitali, si può ricomporre il segnale analogico.
I circuiti sopra descritti sono i cosidetti ADC (Analog to Digital Converter) e DAC (Digital to Analog Converter).
Oggi i vecchi servizi analogici, e naturalmente quelli nuovi (cellulari, Internet, reti e PC) sono erogati utilizzando le tecnologie digitali.
Condivisione, cioè comunicazione
Il grande, sostanziale vantaggio della informazione digitale è che questa è memorizzabile e riproducibile, praticamente senza errori. E grazie alle possibilità di comunicazione offerte dalle reti di computer, l’informazione digitale è condivisibile.
Solo fino a qualche anno fa, l’informazione veniva creata da pochi e distribuita a molti, normalmente tramite supporto fisico cartaceo, cassetta, disco; quando trasmessa via etere poteva essere registrata per uso personale con perdita di qualità, quindi difficilmente distribuibile.
Oggi, l’informazione può essere creata e condivisa da chiunque: questa differenza, supportata dalle travolgenti evoluzioni tecnologiche dell’hardware e dai nuovi sviluppi nel campo del software, ha portato alla rivoluzione digitale che stiamo vivendo, e alle sue imprevedibili conseguenze sulla nostra stessa civiltà.