Automi
Linguaggi
e
Procedure
Gruppo Farina
Che cos’è un AUTOMA?
Con il termine automa s’intende un qualunque
dispositivo, un qualunque oggetto, che esegue da se
stesso un particolare compito, sulla base degli stimoli
od ordini ricevuti.
Esempi di automi sono quindi:
una lavatrice,
un distributore automatico di bibite,
un interruttore,
una calcolatrice tascabile,...
La mia lavatrice
Interruttore per il passaggio
della corrente elettrica
O spento
I
Pulsanti di avvio/arresto della
lavatrice e altri
acceso
è possibile studiare un automa da due punti di vista: da
un punto di vista tecnico ci s’interessa dei suoi
componenti materiali, meccanici o elettronici, e dei
suoi principi fisici che ne rendono possibile il
funzionamento; da un punto di vista
matematico c'interessa invece la "logica" del suo
comportamento e l’automa è perciò visto come un
oggetto astratto "capace" di eseguire qualche
compito.
Ad esempio, due automi capaci di eseguire un’addizione sono l’automa uomo
e l’automa calcolatrice, molto diversi da un punto di vista tecnico-fisico,
ma che si comportano nello stesso modo di fronte a due numeri da
addizionare.
I grafi e le matrici sono due modi, equivalenti, di rappresentare il
comportamento di un automa.
Il grafo, chiamato diagramma degli stati, ha come nodi gli stati possibili
dell’automa; gli archi rappresentano le relazioni di passaggio da uno stato
all’altro, secondo il particolare input.
La matrice, chiamata tabella di verità, è una tabella in cui ogni casella
specifica qual è il successivo stato e l’output dell’automa se esso si trova in
un determinato stato e riceve un certo input.
Un distributore automatico di bevande dà una lattina quando
s’inserisce una moneta da 1 euro.
Quali sono gli input e gli output di quest'automa?
Quali sono i possibili stati?
Il diagrammi degli stati è il seguente:
IN ATTESA
SPENTO
M
•M/lattina
M=moneta
PRONTO
Nell’arco che va dallo stato di "in attesa" allo stato di "pronto" la
scrittura "moneta/lattina" indica che, in corrispondenza
dell’input "moneta" è fornito l’output "lattina". Come si vede,
non sempre un automa fornisce un output.
La tabella di verità è la seguente:
•
Input stati
SPENTO
PRONTO
IN ATTESA
Moneta
SPENTO
IN ATTESA
PRONTO/lattin
a
Gli stati di un automa rappresentano i suoi stati di
memoria; un automa, infatti, si trova in uno o in un
altro stato secondo ciò che è successo in precedenza.
Secondo lo stato in cui si trova e dell’input che
riceve, l’automa stabilisce il suo comportamento,
passando in un nuovo stato ed eventualmente
fornendo un output:
(stato, input) ® (nuovo stato, output).
Provo a…
Studiare un semplice sistema costituito da una lampada comandata da un
interruttore.
Gli stati del sistema sono due:
LS = lampada spenta
LA = lampada accesa
I comandi dati al sistema sono di due tipi:
IA = interruttore aperto
IC = interruttore chiuso
Poiché abbiamo due ingressi e due stati, le transizioni possibili sono quattro.
Input Stati
LS
LA
IA
0
0
IC
1
1
Dando il comando attraverso l’interruttore la lampadina può
essere accesa o spenta.
Sempre parlando di automi al Museo d’ Arte di
Lugano
dal 25 OTTOBRE 2009 - 21 FEBBRAIO
2010 …
…nell’ambito delle iniziative promosse dal Polo Culturale della Città di
Lugano, organizza, in collaborazione con la Fondazione Antonio
Mazzotta di Milano e con la partecipazione del Museo Nazionale della
Scienza e della Tecnologia “Leonardo da Vinci” di Milano e del
Museo Cantonale d’Arte di Lugano la mostra “Corpo, automi,
robot. Tra arte, scienza e tecnologia”, la quale affronta con
un approccio interdisciplinare il rapporto tra il corpo umano e la
rappresentazione che di esso è stata data da parte delle arti, della scienza e
della tecnologia, soprattutto per quanto riguarda la dinamica
dell’imitazione del corpo (con gli automi) e della sua sostituzione (con i
robots).
Un esempio
Ecce Homo
Nam June Paik
1989
Nam June Paik, Ecce Homo
Nam June Paik, Ecce Homo, 1989, video scultura con monitor, televisioni radio e macchine fotografiche
vintage, 222 x 152 x 48 cm, Collezione privata
In informatica e in matematica
Un automa è un dispositivo, o un suo
modello in forma di macchina
sequenziale, creato per eseguire
un particolare compito, che può
trovarsi in
diverse configurazioni più o meno
complesse caratterizzate
primariamente da una variabile
che appartiene ad un determinato
insieme di stati, e che evolve in
base agli stimoli od ordini ricevuti
in ingresso schematizzati da
simboli appartenenti ad un
determinato alfabeto.
Gli automi sono spesso utilizzati per descrivere linguaggi formali,
e per questo sono chiamati accettori o riconoscitori di un
linguaggio.
L'insieme dei possibili stimoli che possono essere forniti ad un
automa costituisce il suo alfabeto.
Una sequenza di simboli (detto anche stringa o parola) appartiene
al linguaggio se essa viene accettata dal corrispondente
automa, ovvero se porta l'automa in uno stato valido, che sia lo
stesso o un altro stato. Un sottoinsieme del linguaggio
riconosciuto, chiamato linguaggio marcato porta l'automa dal
suo stato iniziale ad uno stato finale o marcato.
A diverse classi di automi corrispondono diverse classi di
linguaggi, caratterizzate da diversi livelli di complessità.
Papert costruisce così un linguaggio di
programmazione per bambini:
LOGO, che è stato tradotto in 17 lingue.
I programmi
QQ. STORIE, IPERLOGO E IPLOZERO 2009 (=
sistemi multimediali interattivi) utilizzano il
linguaggio LOGO per far muovere la tarta (=
tartaruga), un automa a forma di triangolo, il cui
angolo acuto rappresenta il naso.
IL LINGUAGGIO DELL’AUTOMA
IPERLOGO
QQ.storie è un programma di tipo educativo
scritto con un linguaggio di programmazione
(diciamo al computer che cosa fare e lui
esegue). Con esso quindi si costruiscono dei
comandi per il computer e nel nostro caso
questo linguaggio si chiama IPERLOGO. Si
può immaginare che dietro al computer ci sia
un automa che segue fedelmente le regole e
che risponde in modo prevedibile.
Iperlogo è un automa, un fedele esecutore dei comandi;
Iperlogo è un linguaggio di programmazione, un
sistema per comandare il PC. Ha 560 parole
primitive (capacità innate, come il codice genetico) e
se ne possono aggiungere delle altre, insegnandole
come a un bambino → iperlogo è un automa che
impara! Il linguaggio di iperlogo è fatto di parole e
regole: le parole primitive rappresentano azioni in
generale (per esempio: puliscischermo).
Quando si apre Iplozero 2009 appaiono tre
finestre
molto importanti:
1. La finestra di tarta: Questa finestra è come il
foglio del proprio quaderno.
Qui appariranno sotto forma di disegni tutti i
comandi che daremo a tarta.
2. La finestra dei comandi: da questa finestra
scriviamo e diamo i comandi immediati a tarta.
TARTA
3. Il Foglio: questa finestra si chiama foglio proprio
perchè funziona come un foglio di carta, un
biglietto su cui tu scrivi i comandi da dare ad
Iperlogo tutti in una volta.
Questa finestra li tramuterà in disegni che
appariranno sulla prima grande finestra
cliccando su Prova/Esegui tutto.
Alcuni comandi
PS – pulisci schermo
SFONDONERO – colora tutto lo sfondo di nero ;
SPESSORE 10 – indica lo spessore della linea che lascia la tarta quando si
muove ;
BLU – colore della linea che lascia la tarta ;
GIU – la tarta abbassa il pennello che ha sulla schiena e lascia la linea ;
SU – la tarta alza il pennello e non lascia la scia ;
SINISTRA 90 – la tarta si muove verso sinistra di 90 gradi ;
DESTRA 90 – la tarta si muove verso destra di 90 gradi ;
AVANTI 300 – la tarta si muove in avanti di 300 passi.
Posso insegnare alla TARTA dei nuovi comandi che non conosce, e per fare
questo devo scrivere sul Foglio.
PER QUA
RIPETI 4 [ AVANTI 100 DESTRA 90 ]
FINE
Clicco su : Prova – Esegui tutto.
Poi sulla finestra dei comandi scriverò :
QUA e premo invio così TARTA eseguirà il comando.
Abbiamo provato a disegnare
una F
I comandi da inserire nel foglio sono:
ps
sfondonero
bianco
spessore 10
avanti 100
avanti 100
destra 90avanti 100
destra 90
destra 90
avanti 100
destra 90
destra 90
destra 90
avanti 100
destra 90
destra 90
destra 90
avanti 100
destra 90
destra 90
avanti 100
destra 90
destra 90
destra 90
avanti 100
destra 90
destra 90
tpp
Ed ecco il risultato
Per permettere ai bambini di
comprendere con più semplicità e
chiarezza il linguaggio dell’automa, i
comandi e le procedure da mettere in
atto per arrivare al risultato/ scopo
desiderato possiamo proporre IL
GIOCO DELL’AUTOMA
Un bambino dà i comandi, il
compagno li esegue
Obiettivo: Costruire con i passi una L
Comandi: Partenza
Avanti
Destra
Ferma
Partenza
Avanti
Avanti
Destra
Avanti
Avanti
Ferma
Il Labirinto
Quali comandi dovrà eseguire Oliver per portare
la spina della televisione fino alla presa e poter
così guardare la televisione?
Partenza con le spalle alla Tv
Avanti 1 (significa avanti di un
passo)
Sinistra
Avanti 2
Destra
Avanti 9
Sinistra
Avanti 9
Destra
Avanti 3
Stop: sei arrivato alla presa!
Bibliografia
• http://it.wikipedia.org
• http://www.mdam.ch
• www.rcvr.org/scuole