Franco Angeli: Informatica

La visione computazionale, o visione artificiale, è la disciplina che studia i metodi computazionali atti a produrre una rappresentazione della struttura solida del mondo tridimensionale esperito attraverso proiezioni bidimensionali di esso, le immagini. Il libro, pensato per l’adozione in un corso universitario, si concentra sugli aspetti geometrici della disciplina e tratta in modo approfondito alcuni metodi con un approccio “verticale” allo studio della materia, contrapposto a quello “orizzontale” che mira a fornire una panoramica completa. Per questa sua caratteristica può risultare utile anche a chi, al di fuori dall’ambito accademico, si trovi ad applicare la visione alla soluzione di problemi pratici. Questa seconda edizione ha beneficiato di una completa revisione del testo, con l’introduzione di listati Matlab© per tutti gli algoritmi proposti (codice disponibile anche in rete). La terminologia è stata rivista con l’obiettivo di allinearla con quella in uso nella fotogrammetria, disciplina che ha molti punti in comune con i temi della visione computazionale trattati nel testo. Il filo conduttore della trattazione è il processo di acquisizione di un modello numerico tridimensionale di un soggetto a partire da molteplici immagini, noto anche come structure from motion nella letteratura anglosassone.

Negli ultimi anni il modo di comunicare è completamente cambiato. Abbiamo assistito in poco tempo a una rapida e impressionante crescita nell'utilizzo di contenuti basati su informazioni multimediali come immagini, audio e video. Tali contenuti sono diventati i protagonisti indiscussi delle comunicazioni prodotte da mass media, aziende, amministrazioni pubbliche, scuole e università, operatori dell'intrattenimento, enti turistici, fondazioni, ONG… Malgrado questo vasto fenomeno abbia radicalmente modificato le modalità di veicolazione dei contenuti, siamo spesso spettatori di comunicazioni che non comunicano o, peggio ancora, di comunicazioni che penalizzano il contenuto informativo. Infatti, se da un lato i progressi scientifico-tecnologici ci hanno messo a disposizione applicazioni software sempre più semplici da utilizzare e quindi hanno facilitato il processo di produzione, dall'altro si è diffuso enormemente il rischio di un loro utilizzo errato, inefficace, quando non del tutto improprio: video a quadretti, audio incomprensibile, immagini in bassa risoluzione, video troppo piccoli per essere visti su una televisione oppure troppo “pesanti” per essere scaricati sullo smartphone, immagini troppo grandi per lo schermo del telefonino, audio di ottima qualità che consuma tutto il piano tariffario sono alcuni dei problemi che si possono presentare quando chi produce la comunicazione ignora le caratteristiche fondamentali delle informazioni multimediali. Questo libro, rivolto in primo luogo a quegli studenti che saranno chiamati a occuparsi nel prossimo futuro proprio di comunicazione, si focalizza sulla produzione e sulla trasmissione all'interno della rete Internet dei contenuti multimediali, due processi critici la cui importanza viene spesso sottovalutata. Particolare attenzione verrà rivolta ad alcuni fondamenti di informatica necessari a comprendere concetti basilari per la comunicazione in ambiente digitale, come, per esempio, la differenza tra bit e byte o quella tra GIF e JPEG, il significato di acronimi come fps o MP3, la relazione tra frequenza di campionamento e qualità sonora, ma anche l'importanza dei modelli psico-acustici e psico-visivi. Inoltre, centrale sarà l'analisi delle modalità di trasmissione dei contenuti multimediali nella rete Internet. Il percorso, costruito attraverso 11 capitoli, consentirà di comprendere le fondamenta necessarie per produrre efficaci comunicazioni multimediali.

L'insegnamento dell'informatica, anche a livello introduttivo, non può prescindere dalla comprensione dei concetti alla base dei sistemi di elaborazione, della loro struttura e dei principi di funzionamento, della teoria sulla quale il calcolo automatico è fondato. Un sufficiente livello di approfondimento e di rigore tecnico sono quindi indispensabili. Scopo del volume è di fornire i fondamenti della cultura informatica a chi si accosti in modo sistematico alla scienza dei calcolatori. Il testo presenta un repertorio selezionato di argomenti, abbastanza ampio tuttavia da riflettere l'articolazione e la complessità della disciplina.

Il volume affronta, in maniera semplice e scorrevole, gli aspetti legati alla sicurezza delle informazioni che viaggiano su una rete insicura come internet. Frutto della variegata esperienza che l’autore vanta in differenti contesti (ricercatore industriale ed accademico, formatore aziendale, docente presso ordini professionali), il testo è rivolto ad un vasto pubblico composto da professionisti, studenti, ricercatori ed appassionati di tecnologie che intendano approfondire i concetti di sicurezza delle reti fino ai paradigmi di nuova generazione ormai al centro della programmazione comunitaria in ambito tecnologico. Dopo una sezione introduttiva sui princìpi teorici che caratterizzano i meccanismi della sicurezza, vengono analizzate le vulnerabilità di rete e le relative contromisure per ogni livello dell’infrastruttura TCP/IP. Viene quindi introdotto l’ambiente (opensource) Wireshark, quale strumento indispensabile per analizzare dettagliatamente il traffico dati, corredato da numerosi esempi ed applicazioni pratiche. Due ampie sezioni vengono inoltre dedicate ai paradigmi di rete di nuova generazione (LTE, 5G, SDN, NFV), nonché ai meccanismi di sicurezza alla base dei protocolli che governano l’ecosistema Internet of Things (IoT) che rappresenta ormai la sfida tecnologica del prossimo futuro. Accedendo all’area riservata del sito Franco Angeli (www.francoangeli.it/Area_multimediale), i lettori di questo volume avranno la possibilità di prendere visione di una serie di laboratori dimostrativi (preparati dall’autore sotto forma di video) utili per approfondire ed analizzare alcuni tra i più potenti attacchi di rete.

Entro il 1° gennaio 2022 le pubbliche amministrazioni devono dare attuazione alle nuove Linee guida sulla formazione, gestione e conservazione del documento informatico, adottate dall’Agenzia per l’Italia digitale nel settembre 2020 e aggiornate il 17 maggio 2021, che hanno abrogato la precedente regolamentazione tecnica in materia. Si tratta di una nuova sfida che riguarda anche il settore privato, perché le aziende sono sempre più chiamate alla transizione digitale. Il testo esamina le diverse fasi del ciclo di vita del documento informatico con riferimento alla sua formazione, all’apposizione del riferimento temporale e alla sottoscrizione, con approfondimenti sulle diverse tipologie di firme elettroniche, sul loro valore giuridico, sulla nuova firma con SPID e sugli strumenti di sottoscrizione previsti dal regolamento comunitario eIDAS. Vengono poi esaminati gli strumenti per la trasmissione del documento informatico, la posta elettronica certificata e il servizio elettronico certificato qualificato, con un focus particolare su domicilio digitale, Carta d’identità elettronica, Carta Nazionale dei Servizi, SPID e sulla registrazione del documento informatico, per arrivare infine alla conservazione, allo scarto e alla copia.

L'espressione "informatica per la comunicazione" sembra fare intendere che l'informatica aiuti i processi comunicativi. In realtà, la relazione tra la computazione di un computer e la comunicazione tra persone è molto più ricca e complessa di un semplice supporto. Questo libro ha l'obiettivo di illustrare i principi fondamentali che determinano il funzionamento di un computer non solo dal punto di vista della tecnologia in esso contenuta, ma anche delle diverse forme di comunicazione che esso permette, nonostante le restrizioni imposte dalla sua natura di artefatto per il calcolo. Le codifiche, che mettono in corrispondenza ogni tipo di informazione con numeri interi, assumono quindi un ruolo essenziale nel rendere i sistemi informatici compatibili con le categorie di dati più comuni, come testi, immagini e suoni, i quali, con l'avvento dell'infrastruttura di Internet e dei contenuti ipertestuali del Web, concorrono a definire l'identità digitale delle persone. Le migliori prestazioni, garantite dalla costante evoluzione tecnologica, fanno sì che la connettività sia maggiore e che i risultati delle operazioni dei computer arrivino a destinazione in tempi sempre più rapidi, sia che si tratti di attività fraudolente che di lavori creativi. Questo libro nasce dalle lezioni dell'autore nel corso di laurea in scienze della comunicazione e può essere usato come testo base di informatica nelle facoltà umanistiche, ma si rivolge anche al lettore interessato ai principi fondamentali di questa disciplina.

Questo volume presenta i fondamenti teorici dell’algoritmo PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo) e le sue principali applicazioni pratiche, riferendosi principalmente al controllo dei processi continui. Vengono analizzate nel dettaglio le diverse varianti dell’algoritmo e le differenti tecniche di taratura dei parametri con l’ausilio di numerose simulazioni al calcolatore. Infine, vengono presentate le più tipiche applicazioni nelle quali esso figura spesso come componente di un’architettura di controllo più complessa (controllo di rapporto, controllo in cascata, controllo adattativo, disaccoppiamento, compensazione dei ritardi). Al testo è abbinato un eseguibile software per la simulazione di semplici anelli di regolazione PID con diverse tarature, denominato PIDTutor e liberamente scaricabile dall’area Biblioteca Multimediale del sito www.francoangeli.it.

Le reti, gli impianti e i sistemi informatici in larga parte non si vedono, ma determinano la qualità della nostra vita. Il loro comportamento improprio è spesso all'origine di black-out telefonici ed elettrici, di disservizi nei sistemi bancari, nei sistemi di prenotazione e controllo del traffico aereo o ferroviario, di errori nella gestione di impianti nucleari e attrezzature medicali. Molto spesso, cioè, all'origine di un incidente o di un disservizio c'è il comportamento improprio di un impianto, rete o sistema informatico. Tener conto della qualità di questi sistemi è dunque fondamentale. Uno dei più importanti indici di qualità è la prestazione. Questo testo affronta la problematica della qualità dal punto di vista della prestazione (performance), e intende dare alla sua valutazione (performance evaluation) un volto nuovo.

In questo testo vengono illustrati i principi della programmazione e forniti elementi di strutture dati, facendo riferimento al linguaggio di programmazione C++. La descrizione del linguaggio arriva fino alle classi e non viene esaminata la programmazione a oggetti. I vari costrutti linguistici del linguaggio C++ vengono presentati in forma semplificata e gli esempi sono stati scelti prendendo argomenti che hanno riscontro nell'esperienza comune.

Per ogni cittadino dei Paesi tecnologicamente avanzati è normale, fin dall'infanzia, poter disporre di servizi come elettricità, acqua corrente, telecomunicazioni, sanità. Dietro di essi, così come dietro tutte le più importanti infrastrutture che sorreggono la nostra società, vi sono enormi reti di computer, indispensabili per il loro funzionamento. A loro volta, i computer non funzionano da soli, ma grazie all'azione di molti professionisti che agiscono secondo opportune procedure e con riferimento a regolamenti e leggi. È quindi corretto pensare alle infrastrutture informatiche non solo come a strumenti tecnologici (sistemi informatici), ma anche come a insiemi di persone, tecnologie e regolamenti (sistemi informativi), che elaborano e trasportano le informazioni essenziali per l'erogazione dei servizi. Per capire come ciò avvenga, occorre analizzare le relazioni che si stabiliscono tra questi sistemi, utilizzando un approccio formale. Questo libro si propone di presentare in modo esaustivo, ma allo stesso tempo sintetico, gli aspetti più importanti dei sistemi informativi, considerando sia le componenti tecnologiche, sia quelle economico-organizzative (con una particolare attenzione rivolta al fondamentale ruolo giocato dalle risorse umane).

Il software traduce il pensiero umano in azioni di macchinari. Senonché il pensiero può contenere errori, così come errori possono essere commessi nella traduzione del pensiero in mosse di macchinari. Pensiamo, ad esempio, a un terminale bancomat. Cosa fa chi sviluppa il software per la sua guida? Mette innanzitutto giù il suo pensiero, nelle cosiddette specifiche o lista delle azioni da far compiere al terminale. Successivamente, consegna le specifiche a chi produce il programma di guida. Tuttavia, le specifiche possono contenere errori, così come errori possono essere commessi dal programmatore. Con la conseguenza di imprevedibili malfunzionamenti e perdite economiche. Pertanto, la Banca che commissioni il software imporrà, al produttore, un requisito di affidabilità (ad esempio, che esista una probabilità di malfunzionamento non superiore a uno su centomila nelle 24 ore). Quel che vale per un bancomat vale anche per il servosterzo di un'automobile, l'autopilota di una metropolitana, quello di un aereo o di un vettore satellitare. In questi casi, un malfunzionamento produrrebbe perdite anche umane. Pertanto, chi commissioni il software imporrà ora sia un requisito di affidabilità sia uno di safety, cioè di sicurezza contro eventi catastrofici. Come deve operare, chi produce software, perché esso non infranga i requisiti di affidabilità e safety? È la domanda a cui questo testo intende rispondere.