150 anni di scienza dell’informazione
Felice Cardone∗
Versione preliminare
Che sia pertinente parlare di scienza dell’informazione celebrando il 150◦
anniversario dell’unità d’Italia non è fatto completamente ovvio e costituisce,
in fondo, il tema di fondo di questo intervento.1 Le circostanze storiche
sono tuttavia favorevoli a questo accostamento, e la breve rassegna storica
che propongo inizia proprio da alcuni incontri poco noti che coinvolgono
personaggi chiave del nostro Risorgimento e scienziati che hanno giocato
un ruolo centrale nell’origine delle idee di una scienza dell’informazione.
Vedremo poi come queste idee conservino un interesse che oltrepassa di gran
lunga quello delle mere curiosità archeologiche della disciplina.
1
Alcune storiche coincidenze
Prendiamo le mosse da una figura ritenuta giustamente emblematica nella storia della scienza dell’informazione, quella di Charles Babbage (17911871). Come è noto, Babbage è stato matematico e “polymath” oggi celebre
più che altro per la progettazione e la (parziale) realizzazione delle macchine
calcolatrici che più da vicino precorrono gli attuali calcolatori. La figura 1
riproduce la dedica della sua autobiografia a Vittorio Emanuele II.2 Perché
questa devozione di Babbage, suddito inglese, al primo Re di Italia?
Nel 1839 ebbe luogo il primi congresso degli scienziati italiani, per volontà del Granduca di Toscana. L’idea gli era stata suggerita da Babbage,
da lui incontrato durante un viaggio in Italia, già nel 1828. Tuttavia l’invito
∗
Dipartimento di Informatica, Università di Torino, [email protected]
La sfida a celebrare i 150 anni dell’unità d’Italia parlando di scienza dell’informazione
mi è stata lanciata dal dott. Giuseppe Novello, che ringrazio per l’invito a questa giornata.
Ringrazio anche il prof. Piercarlo Giolito per i suoi commenti su una versione precedente
di questo testo.
2
Charles Babbage, Passages from the Life of a Philosopher, Longman, London, 1864.
1
1
Figura 1: La dedica dell’autobiografia di Babbage
2
alla partecipazione da parte del Granduca rivolto a Babbage fu declinato3
perché Babbage non si sentiva ancora pronto, e solo l’anno successivo accetterà l’invito a recarsi a Torino per partecipare al secondo congresso degli
scienziati italiani, voluto da Carlo Alberto di Savoia nel 1840, rivoltogli da
Giovanni Antonio Amedeo Plana, professore di Astronomia presso l’Università. È in questa circostanza che Babbage fu ricevuto dal Re Carlo Alberto,
il quale dimostrò grande interesse per il lavoro e le conoscenze scientifiche di
Babbage, e si comportò in modo relativamente informale con lo scienziato.4
Durante il viaggio Babbage acquistò a Lione, presso Didier-Petit, un ritratto
tessuto in seta di Jacquard, realizzato mediante un telaio di Jacquard controllato da schede del tutto simili a quelle che avrebbero dovuto controllare
la macchina analitica. Il ritratto era inteso come dono per il Granduca di
Toscana, con il quale Babbage era rimasto in contatto epistolare sin dall’incontro del 1828. Il progetto originario di visitare Firenze ed il Granduca di
Toscana durante il viaggio del 1840 non potè essere realizzato, perciò Babbage cambiò idea relativamente alla destinazione del ritratto di Jacquard in
seta: sfruttando il fatto che la regina era la sorella del Granduca di Toscana,
regalò a lei il ritratto. Prima di lasciare Torino, si dice che un uomo di corte
abbia elencato a Babbage i segni di onore ricevuti dal sovrano: la stretta di
mano; il permesso di sedersi in sua presenza; e soprattutto il permesso di
fare un regalo alla Regina.5
L’invito di Plana chiedeva esplicitamente a Babbage di presentare la sua
Macchina Analitica ad un pubblico selezionato di scienziati italiani. Babbage ricorda6 di avere ricevuto per alcune mattine nei propri appartamenti,
le cui pareti erano tappezzate di schizzi, formule e notazioni relative alla Macchina Analitica, Plana, Ottaviano Fabrizio Mossotti, Luigi Federico
Menabrea e altri studiosi vivamente interessati a questo congegno. I disegni
di Babbage furono donati all’Accademia delle Scienze di Torino, dove sono
tuttora conservati. L’idea di prendere appunti delle presentazioni di Babbage venne da Plana, che tuttavia dovette chiedere al più giovane Menabrea
di continuare in questa impresa. Sappiamo che Menabrea pubblicherà questi appunti nel 1842, in quello che può essere considerato il primo articolo
3
Babbage inviò una lettera assieme al suo amico Herschel al Cav. Vincenzo Antinori,
direttore del Museo di Fisica e Storia Naturale di Firenze, che viene menzionata nella
relazione iniziale degli Atti della Prima Riunione degli Scienziati Italiani tenuta in Pisa
nell’Ottobre del 1839, Pisa, Tipografia Nistri, 1840.
4
È interessante il racconto di questo episodio, nel capitolo XXIV dell’autobiografia,
cit., pagg. 298 e sgg.
5
Babbage, Passages, cit., pag. 309
6
Babbage, Passages, cit., pagg. 129 e sgg.
3
scientifico di informatica, apparso sulla rivista Bibliothèque Universelle de
Genève, con il titolo Notions sur la Machine Analytique de M. Charles Babbage. La traduzione inglese di questo lavoro fu effettuata l’anno successivo
da Ada Augusta Byron, contessa di Lovelace, collaboratrice di Babbage che
la chiamava “The Enchantress of Numbers”, da lui conosciuta ad un party
nel 1833.
Interprete ed accompagnatore di Babbage durante il viaggio verso Torino
fu Fortunato Prandi, amico di Foscolo e Mazzini rifugiato a Londra dopo il
fallimento dell’insurrezione in Piemonte del 1821, divenuto poi buon amico
di Babbage. Venne poi graziato nel 1842, ed eletto deputato nel collegio di
Alba. Fondò le officine Taylor e Prandi a Genova Sampierdarena, dalle quali
ebbe origine la Ansaldo. L’amicizia con Babbage permise a Prandi di essere
lasciato circolare liberamente durante il soggiorno del 1840, per ordine del
Re Carlo Alberto.
Già prima di allora Babbage era entrato in contatto con italiani destinati a diventare figure di riferimento nella politica italiana.7 Secondo una
annotazione dal diario di Cavour in data 23 Maggio 1835, fu nella residenza di Babbage a Dorset Street che il futuro primo Presidente del Consiglio
incontrò per la prima volta il filosofo Alexis de Tocqueville, che influenzò lo
sviluppo del suo futuro pensiero politico.8
2
Notazioni e la meccanizzazione del calcolo
Oggi consideriamo Babbage un precursore della scienza dell’informazione,
considerando la sua Macchina alle Differenze, seguita dal più ambizioso progetto della Macchina Analitica, le più eminenti anticipazioni delle moderne
macchine calcolatrici. Se questo fosse l’unico motivo dell’interesse per i lavori di Babbage, allora le sue idee potrebbero essere apprezzate soltanto tra le
altre curiosità archeologiche custodite in appositi musei, avendo perso ogni
possibilità di attualizzazione. Che cosı̀ non sia, è quello che mi propongo di
mostrare partendo da un’idea insolita che sembra essere alla base dell’intera
vita scientifica di Babbage. Più precisamente, mi sembra che l’interesse di
7
Si tenga presente che Plana fu senatore della I Legislatura del Regno di Sardegna
nominato dal Re Vittorio Emanuele II; il suo allievo Menabrea fu Presidente del Consiglio
dei ministri del Regno d’Italia (27 ottobre 1867-11 dicembre 1869); Mossotti fu nominato
senatore nel 1861.
8
La vita sociale di Babbage e le relazioni di questo con gli scienziati italiani, sono
illustrate in dettaglio nel Capitolo 12 della biografia di Anthony Hyman, Charles Babbage:
Pioneer of the Computer, Princeton University Press, 1982, pp. 164–189. I paragrafi che
precedono sono essenzialmente un riassunto dei passaggi rilevanti di questa biografia.
4
Babbage per le notazioni, a partire dalla fondazione, nel 1812, della Analytical Society di Cambridge assieme ad Herschel e Peacock, fino al progetto
della Macchina Analitica, fornisca un tema conduttore che percorre l’evoluzione dell’informatica fino ad oggi. È questo tema che voglio esplorare
sinteticamente nel seguito di questo intervento.
2.1
Algebra e calcolo differenziale a Cambridge: la Analytical Society
Nel 1812 Babbage, con John Herschel (1792-1871), George Peacock (17911858) e altri suoi compagni di studi, fonda a Cambridge la Analytical Society
con l’obiettivo di diffondere i metodi algebrici in analisi9 seguendo le idee di
Lagrange. L’intento di questa società è quello di contrastare il torpore che
avvolgeva lo studio dell’analisi in Inghilterra all’inizio del XIX secolo, la cui
responsabilità era attribuita da Babbage ed i suoi compagni alla notazione flussionale di Newton. Nell’ambito del suo programma, Lagrange aveva
studiato da un punto di vista algebrico gli operatori differenziali, considerando l’operatore d/dx come oggetto algebrico, e le equazioni funzionali.10
Già Leibniz aveva osservato nel 1697, in una lettera a Wallis, l’analogia tra
esponenti di una somma:
n
(x + y) =
n
X
=
k=0
n
k
xn−k y k
(1)
e sviluppo della derivata n-esima di un prodotto di funzioni:
n X
n
dn−k f dk g.
d (f g) =
k
n
(2)
k=0
La notazione che fa uso di esponenziale rende evidente la corrispondenza tra
le formule (1) e (2) e l’uniformità di trattamento tra numeri e funzioni, che
è nascosta dall’uso dei punti per indicare le derivate, secondo la notazione di
Newton.11 Particolare importanza ebbe per lo sviluppo della forma algebrica
9
All’epoca, “analitico“ era spesso sinonimo di “algebrico”. Su questo punto, ed in generale sullo sviluppo scientifico di Babbage, si veda I. Grattan-Guinness, Charles Babbage
as an algorithmic thinker, IEEE Annals of the History of Computing, 14(3), 1992, pp.
34–48.
10
Grattan-Guinness, op. cit. p. 37.
11
La seguente esposizione riassume M.-J. Durand-Richard, Charles Babbage (17911871): de l’école algébrique anglaise à la “machine analytique”, Methématiques et sciences
humaines, 118, 1992, pp. 5–31, in particolare il §2.1.
5
dell’analisi il teorema di Lagrange12 basato sull’analogia tra la serie:
u(z + h) = u(z) +
∞
X
d i u hi
i=1
dz i i!
(3)
e l’espansione in serie di Taylor della funzione esponenziale:
ez =
∞
X
zi
i=0
i!
(4)
Lagrange sostituisce z con (du/dz)h e identifica (du/dz)n e (dn u/dz n ), ottenendo:
du
(5)
u(z + h) − u(z) = e dz h − 1
Questo approccio fu sviluppato da Arbogast fino a diventare un’impostazione metodologica: il metodo di separazione dei simboli di operazione dai simboli di quantità. Per esempio, la notazione dy/dx era sostituita da (d/dx)y
e analogamente si separava il simbolo f per la funzione dal simbolo x per
l’argomento nella notazione f (x). Separando i simboli, e scrivendo Du al
posto di du/dz e ∆u al posto di u(z + h) − u(z), l’equazione (5) diventa:
∆u = (ehD − 1)u
(6)
∆n u = (ehD − 1)n u
(7)
che implica che
I metodi algebrici continentali in analisi erano esposti nel libro di testo di
Lacroix, Traité élémentaire de Calcul Différentiel et Intégral, del 1802. La
Analytical Society nel 1816 traduce questo testo, che ha notevole successo
tra gli studenti inglesi. La traduzione è accompagnata da note, una delle
quali, scritta da Peacock, interamente dedicata al teorema di Lagrange. La
novità delle notazioni impiegate in questo testo è resa evidente dalle difficoltà
dei tipografi di trovare i caratteri necessari per stamparlo.13 In effetti, il
titolo suggerito da Babbage per l’unico volume degli atti della Analytical
Society era: “The Principles of pure D-ism in opposition to the Dot-age of
the University”, scherzando sul fatto che le derivate fossero indicate nella
notazione continentale con d, e con punti in Inghilterra.
12
J. L. Lagrange, Sur une nouvelle espèce de calcul relatif à la différentiation et à
l’intégration des quantités variables, Nouveaux Mémoires de L’Académie Royale des
Sciences et Belles-Lettres, 1772. In Oeuvres, vol. 3, pp. 441–476.
13
Cfr. Christiane Ruffieux, La naissance du concept de structure algébrique en GrandeBretagne dans la première moitié du 19ème siècle. Influence des philosophes de l’École
Écossaise du Sens Commun, Tesi di Dottorato, Università di Ginevra, 2005, p. 142.
6
2.2
La semiotica di Babbage: notazione come strumento del
pensiero
Più che entrare nei dettagli dell’opera metamatica di Babbage, ci interessa
considerare qui solo uno degli aspetti in cui si manifesta l’interesse per le
notazioni che pervade l’intera sua attività scientifica.
Già prima di entrare come studente al Trinity College di Cambridge,
Babbage viene a sapere casualmente delle ricerche su una lingua universale
di cui cerca dapprima di produrre una grammatica, poi un dizionario. Desiste da questi precoci tentativi quando si rende conto dell’impossibilità di
disporre i segni di questa lingua secondo un ordine lineare, che ne renda
possibile scoprirne il significato come in un normale dizionario. Solo qualche
tempo dopo, a Cambridge scoprirà l’esistenza delle ricerche di Wilkins sulla
lingua universale.14
Se questi interessi per le lingue perfette non sembrano essere documentati nella produzione di Babbage, sono molti i suoi scritti che vertono sulle
notazioni, non solo nella matematica. Eccone un elenco rappresentativo, per
quanto non necessariamente completo:15
1. Observations on the notation employed in the calculus of functions,
Transactions of the Cambridge Philosophical Society, 1, 1822, pp. 344–
354;
2. On a method of expressing by signs the action of machinery, Philosophical Transactions of the Royal Society, 116, 1826, pp. 250–265;
3. On the influence of signs in mathematical reasoning, Transactions of
the Cambridge Philosophical Society, 2, 1827, pp. 325–378;
4. Notation, The Edinburgh Encyclopedia, vol. 15, 1830, pp. 394–399;
5. Laws of Mechanical Notation, Opuscolo stampato privatamente, Londra, 1851.
A questi titoli dovrebbero probabilmente essere aggiunti i capitoli non pubblicati dell’opera inedita (e incompiuta) The Philosophy of Analysis, conservata in originale tra i manoscritti di Babbage in possesso del British
Museum, in particolare il terzo di questi, General notions respecting analysis.
14
Babbage, Passages, cit., pagg. 25–26. Sulle lingue ideali, si veda U. Eco, La ricerca
della lingua perfetta nella cultura europea, Laterza, 1993, cap. 12.
15
La descrizione si basa su J. M. Dubbey, The Mathematical Work of Charles Babbage,
Cambridge University Press, 1978, cap. 7.
7
Nel primo degli scritti elencati sopra, Babbage osserva l’importanza della
notazione esponenziale an per aa . . . a (n volte a), notazione estesa anche alle
funzioni. Ma, poiché
cosı̀ grande è la connessione che sussiste tra tutti i rami dell’analisi pura, che non posssiamo impiegare un nuovo simbolo o
una nuova definizione senza con questo introdurre un’intera serie
di conseguenze, e nostro malgrado, proprio il segno che noi abbiamo creato, e al quale abbiamo conferito un significato, quasi
prescrive da solo il cammino che le nostre ricerche future devono
seguire16
si ottengono immediatamente le equazioni
f n+m (x) = f n (f m (x))
m
0
da cui, in particolare
m
f (x) = f (f (x))
perciò
0
f (x) = x,
ed inoltre
f 0 (x) = f −1 (f 1 (x)) = f 1 (f −1 (x)) = x.
Ma è in Notation che Babbage riassume nella forma più generale le regole da
seguire nel costruire una buona notazione, intendendo con questo termine
l’arte di adattare simboli arbitrari alla rappresentazione di quantità delle operazioni da eseguirsi su di esse.
Cosı̀, ad esempio abbiamo una specie di rasoio di Occam per le notazioni:
Non dobbiamo moltiplicare il numero di simboli matematici oltre
il necessario,
oppure la richiesta che
tutte le notazioni dovrebbero essere congegnate in modo da avere
ciascuna delle parti utilizzabili separatamente.
Questi principi furono anche adottati nella costruzione delle notazioni per
descrivere le sue macchine calcolatrici:
La difficoltà di tenere a mente tutti i movimenti simultanei e successivi di una macchina complicata [. . . ] mi ha indotto a cercare
16
Babbage, Observations, cit., p. 64.
8
un metodo mediante il quale io potessi con un colpo d’occhio scegliere una parte specifica e scoprire a ciascun istante il suo stato
di moto o di quiete, la sua relazione con i movimenti di qualsiasi altra parte della macchina, ed all’occorrenza ricondurre le
origini del suo movimento attraverso tutti i suoi stadi successivi
fino alla sorgente del movimento. Presto mi resi conto che le
forme del linguaggio ordinario erano troppo prolisse per riporvi
qualche speranza di eliminare la difficoltà, ed essendo convinto dall’esperienza dell’immensa potenza che l’analisi trae dalla
grande concentrazione di significato nel linguaggio che impiega,
non ci misi molto a decidere che la strada migliore da seguire era
quella di ricorrere al linguaggio dei segni. Divenne allora necessario escogitare una notazione che fosse semplice ed espressiva,
se possibile, facile da capire all’inizio, e in grado di essere agevolmente tenuta a memoria per l’appropriatezza dei segni alle
circostanze che si intende essi rappresentino.17
2.3
Notazioni nella storia dell’informatica
Qual è la rilevanza delle notazioni per la scienza dell’informazione? Sebbene l’idea di notazione sia di rado evidenziata, esiste tuttavia una lunga
tradizione nella quale la meccanizzazione del calcolo e in generale di processi
intellettuali si fonde con una altrettanto lunga tradizione di progettazione di
linguaggi, ideali e non. Questa tradizione, relativamente alla sua influenza
diretta o indiretta su Babbage, può essere fatta risalire all’opera di Condillac e dei suoi continuatori, de Gérando (le cui considerazioni sulla notazione
sono citate da Babbage in On the influence of signs, cit., p. 329 e sgg.) e gli
Ideologi.18 È interessante osservare che l’enfasi di Condillac sulla dimensione linguistica delle idee fu influente non soltanto sullo sviluppo dell’algebra
e dell’analisi, ma ad esempio anche della chimica. Lavoisier cita Condillac
nel secondo paragrafo del suo Discours préliminaire al Traité élémentaire
de chimie del 1789 come ispiratore nella sua impresa di miglioramento della
notazione chimica, fino alla scrittura di equazioni chimiche. Nelle idee di
17
Babbage, On a method, cit., pp. 250–251.
Condillac, É.B. de, La logique ou les premiers dèveloppemens de l’art de penser, L’Esprit, Paris, 1780; Id., La langue des calculs, Auroux, S. and A.-M. Chouillet, (eds.),
Presses Universitaires de Lille, 1981; J. M. de Gérando, Des signes et de l’art de penser
considérés dans les rapports mutuels, 4 vols., Goujon, Paris, 1800. L’influenza di questi
pensatori su Babbage è discussa da E. L. Ortiz, On the Impact of Philosophical Conceptions on Mathematical Research: The Case of Condillac and Babbage, Metatheoria 1(1),
2010, pp. 65–76.
18
9
Condillac riassunte da Lavoisier, non si pensa se non con l’aiuto delle parole; il ragionamento si riduce ad una lingua ben fatta; le lingue sono degli
autentici metodi analitici; l’algebra è il modo più semplice, più adatto e più
esatto per riferirsi al suo oggetto, ed è al contempo una lingua e (quindi)
un metodo analitico. Fu proprio questa enfasi sul linguaggio algebrico che
preparò in Francia l’accoglienza favorevole dei metodi algebrici di Lagrange
in analisi.
Già Ada Lovelace, in una nota alla sua traduzione dell’articolo di Menabrea sulla Macchina Analitica, aveva osservato i legami di questo congegno
con il linguaggio algebrico.19
Negli anni successivi, indipendentemente dalle idee di Babbage, troviamo altri esempi di interesse per le notazioni in autori che hanno contribuito
direttamente o indirettamente allo sviluppo dell’informatica. Senza approfondire i dettagli, si può ricordare che la questione della lingua ideale per il
ragionamento20 ha pervaso gli sviluppi dei fondamenti della matematica alla
fine dell XIX secolo, da Frege a Russell al Tractatus di Wittgenstein (1921)
passando, soprattutto, da Peano il quale fu sempre legato ad una concezione della logica formale come lingua piuttosto che come calcolo.21 Sappiamo
19
“The methods in Arbogast’s Calcul des Dérivations are peculiarly fitted for the notation and the processes of the engine”, Ada Lovelace, Sketch of the Analytical Engine
Invented by Charles Babbage, By L. F. MENABREA of Turin, Officer of the Military
Engineers from the Bibliothèque Universelle de Genève, October, 1842, No. 82 With notes upon the Memoir by the Translator ADA AUGUSTA, COUNTESS OF LOVELACE,
Taylor’s Scientific Memoirs, 3, 1843, pp. 666–731. I contributi di Ada Byron alle origini
della scienza dell’informazione, in quanto prima programmatrice, hanno motivato il fatto
che il suo nome è oggi anche il nome di un linguaggio di programmazione.
20
In una lettera di Bromhead a Babbage, 7 Marzo 1821, custodita tra i Babbage Papers
alla British Library di Londra, si legge: “The multitude of significations which attach
to many of the words that compose our ordinary language, is a disadvantage which is
completely removed from that of analysis”. Una frase di questo genere potrebbe essere
stata scritta da Frege, che paragonava la sua ideografia ad un microscopio, e il linguaggio
naturale agli occhi.
21
G. Peano, Notations de Logique Mathématique (Introduction au Formulaire de Mathématiques), Torino, tipografia Guadagnini, 1894, pp. 3–52. In Importanza dei simboli
in matematica, Scientia, 18, 1915, pp. 165–173, Peano afferma ad esempio che “le cifre
non sono dei puri simboli stenografici, cioè delle abbreviazioni del linguaggio comune; essi
costituiscono una nuova classificazione delle idee”. Questa proprietà dei linguaggi artificiali si applica anche alle ideografie logiche, alle quali Peano contribuı̀ in modo essenziale.
Parlando, nello stesso lavoro, dei Principia Mathematica di Whitehead e Russell, Peano
afferma che “le idee nel loro libro usate sono più astratte di quelle considerate nel linguaggio ordinario; e quindi non sonvi parole che abbiano il valore esatto dei simboli. Anzi le
idee astratte e semplici considerate nel loro lavoro mancano di espressione nel linguaggio
comune, che rappresenta più facilmente idee complesse. Perciò il simbolismo è più chiaro;
permette di costruire serie di ragionamenti quando l’immaginazione sarebbe interamente
10
quanto i risultati ottenuti in questo periodo sui linguaggi formalizzati e sulla meccanizzazione della logica fondamentali per lo sviluppo della scienza
dell’informazione: dalla teoria degli automi e dei linguaggi formali (Kleene, Chomsky per influenza di Post), alla teoria della calcolabilità (Turing,
Church, Kleene, Rosser, Post) ai fondamenti della programmazione (Böhm).
D’altra parte, abbiamo la semiotica dei linguaggi di programmazione, nei
lavori di Saul Gorn, per il quale
lo studio dei linguaggi meccanici riguarda la sintesi e l’analisi di sistemi di disposizioni di simboli, e la sintesi e l’analisi di
elaboratori che generano, riconoscono, traducono ed in generale
interpretano tali sistemi in vari modi. I simboli possono essere
qualsiasi tipo di segnali possa essere percepito, siano essi visivi,
uditivi, tattili, olfattivi o motori; oppure elettrici, elettromagnetici, meccanici, basati sul calore o sul movimento corporeo, o
altro.22
Analoghi interessi semiotici emergono nei lavori pionieristici di Alfonso Caracciolo di Forino sulla linguistica dei linguaggi di programmazione.23
Un discorso a parte invece richiederebbe il lavoro di Kenneth Iverson,
progettista del linguaggio di programmazione APL,24 se si considera che il
riepilogo del suo lavoro su APL in occasione del conferimento del premio
Turing nel 197925 oltre al significativo titolo, cita in esergo Babbage: “The
inabile a sostenere sè stessa senza aiuto simbolico.”
22
S. Gorn, The computer and information sciences: A new basic discipline, SIAM Review, 5(2), 1963, pp. 150–155, Si vedano anche: Id., Some Basic Terminology Connected
With Mechanical Languages and Their Processors, Communications of the ACM, 4, 1961,
pp. 336–339; Id., Specification Languages for Mechanical Languages and Their Processors
— A Baker’s Dozen, ibid., pp. 532–542; Id., Mechanical Pragmatics: A Time-Motion
Study of a Miniature Mechanical Linguistic System, ibid., 1963, pp. 576–589; Id., The
Identification of the Computer and Information Sciences: Their Fundamental Semiotic
Concepts and Relationships, Foundations of Language, Vol. 4, No. 4 1968, pp. 339–372.
23
A. Caracciolo di Forino, Linguistic problems in programming theory, Proceedings of
the IFIP Conference, 1965, pp. 223–228; Id., On the concept of formal linguistic systems,
in Formal Language Description Languages for Computer Programming, a cura di T. B.
Steel, Proceedings of the IFIP Conference, Vienna 1964, North-Holland, 1966, pp. 37–51;
Id., Some preliminary remarks on theoretical pragmatics, Communications of the ACM,
9(3), pp. 226–227. Per le relazioni della teoria dei linguaggi di programmazione con la
semiotica, si veda H. Zemanek, Semiotics and programming languages, Communications
of the ACM, 9(3), pp. 139–143.
24
K. Iverson, A programming language, Wiley and Sons, 1962.
25
K. Iverson, Notation as a tool of thought, Communications of the ACM, 23(8), 1980,
pp. 444–465.
11
quantity of meaning compressed into small space by algebraic signs, is another circumstance that facilitates the reasonings we are accustomed to carry
on by their aid.” Iverson in questo lavoro lamenta la mancanza di universalità del linguaggio matematico dovuta alla necessità di interpretazione nel
contesto specifico di applicazione.26 Invece,
i linguaggi di programmazione, poiché sono progettati con lo
scopo di fornire direttive ai calcolatori, offrono vantaggi importanti in quanto strumenti del pensiero. Non solo sono universali (general-purpose), ma sono anche eseguibili e non ambigui.
L’eseguibilità comporta che sia possibile utilizzare i calcolatori per effettuare esperimenti su idee espresse in un linguaggio
di programmazione, e la mancanza di ambiguità rende possibile
esperimenti di pensiero precisi.
Ci accontentiamo di queste brevi indicazioni sull’emergere di una tematica
relativa allo sviluppo delle notazioni nell’ambito della storia recente, e torniamo ancora una volta a Babbage per seguire a rapidi cenni la nascita di
un’altra tematica, quella della meccanizzazione, almeno in un suo aspetto
importante e forse meno noto.
2.4
Macchine calcolatrici — umane e non
Nel ventesimo capitolo della sua opera On the Economy of Machinery and
Manufactures,27 Babbage espone i principi alla base della realizzazione delle
tavole matematiche guidata da Prony in Francia alla fine del XVIII secolo, poco dopo l’introduzione del sistema decimale.28 Prony fece uso della
tecnica della divisione del lavoro, descritta da Adam Smith, anche nella realizzazione dei calcoli che portarono alla compilazione delle tavole, creando
tre gruppi di persone addette a diversi tipi di calcoli: la prima sezione composta da cinque o sei tra i più eminenti matematici francesi, il cui compito
26
D. B. McIntyre, in Language as an intellectual tool: From hieroglyphics to APL, IBM
Systems Journal, 30(4), 1991, pp. 554–581, offre un excursus storico sulle notazioni matematiche dal punto di vista del linguaggio APL, riconducendo la facilità di trattamento
delle matrici in questo linguaggio alle raccomandazioni di Sylvester, vissuto un secolo
prima dell’implementazione di APL, relative ai vantaggi delle matrici come “quantità
multipla”.
27
Londra, 1835 (quarta edizione).
28
Babbage possedeva oltre 300 libri di tavole, e custodiva come un tesoro prezioso alcune
pagine delle tavole di Prony donategli dallo stampatore, Didot, durante una sua visita nel
1819, mentre le tavole erano in composizione. Si veda S. Schaffer, Babbage’s calculating
engines and the factory system, Réseaux, 1996, 4(2), pp. 271–298.
12
era quello di trovare per una data funzione l’espressione più adatta ai calcoli
numerici; la seconda sezione consisteva di sette o otto persone ben preparate
che predisponeva le formule numeriche da passare alla terza sezione, composta da sessanta a ottanta persone che non usavano altro che la somma e la
differenza, che elaborava i calcoli e li passava indietro alla seconda sezione.
Babbage osservava che la terza sezione svolgeva un lavoro quasi meccanico, e paragonava la struttura imposta da Prony all’intero procedimento alla
progettazione di uno stabilimento, per esempio una filatura. Il progetto era
realizzato dall’equivalente della prima sezione, la direzione dei lavori era affidata a degli ingegneri che quindi corrispondevano al personale della seconda
sezione, ed infine la realizzazione effettiva poteva essere delegata all’equivalente della terza sezione. Babbage approfondisce poi la connessione con
il principio della divisione del lavoro e la possibilità della sua applicazione
in questo contesto, illustrando la costruzione di una tabella dei quadrati
usando i calcolo delle differenze finite, che si presta sia al confronto con la
procedura di Prony che alla realizzazione meccanica attraverso la Macchina
alle Differenze.
Lasciando da parte gli sviluppi successivi delle macchine, si può osservare
come per la prima volta, forse, un tema relativo all’organizzazione del lavoro
venga avvicinato ad un modello di calcolo. Anche in questo caso, come prima
per le notazioni, abbiamo l’origine di una tematica destinata a diventare
importante. Bastino i pochi seguenti riferimenti.
• L’idea di modularità nei linguaggi di programmazione esprime la possibilità di comporre frammenti di programmi indipendentemente dai
loro dettagli interni considerandoli, appunto, come moduli. La conseguente intercambiabilità di parti è un’altra espressione dell’intuizione
che permise ad Henry Ford nel 1913 di produrre 1000 unità al giorno
del modello “T”, intuizione che proveniva da Henry Leland che aveva
sperimentato il valore dell’intercambiabilità lavorando alla Colt o sulle
vetture Cadillac, azienda da lui fondata.
• Non si può dimenticare la rilevanza per lo sviluppo dei moderni calcolatori delle idee di J. W. Forrester, inventore della System Dynamics.
• La decomposizione del processo di produzione in operazioni standardizzate e in esiguo numero, proposta dal taylorismo, porta immediatamente a pensare alla recente realizzazione di architetture parallele.
La riduzione del numero di movimenti degli operai effettuata su basi sperimentali da Gilbreth (per esempio, la riduzione dei movimenti
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del muratore per la posa del mattone da 18 a 5) permette inoltre la
misurazione dei movimenti e la relativa sincronizzazione.
Temi analoghi vengono sviluppati anche in un importante lavoro di uno dei
personaggi più influenti sugli sviluppi attuali della scienza dell’informazione,
Vannevar Bush,29 che ralizzò a partire dal 1927 al MIT30 un analizzatore
differenziale, una calcolatrice analogica per la soluzione di equazioni differenziali fortemente influenzata dalle idee di Babbage sul calcolo meccanico.
Bush, avendo osservato che
Sotto il nome di analisi strumentale si deve raggruppare tutta l’analisi che procede per mezzo di congegni supplementari
al puro ragionamento, sia che questi congegni comportino l’uso
di fenomeni meccanici, ottici, termici, elettrici o altri fenomeni
naturali.
si riferisce al lavoro pionieristico di Babbage sottolineando che, nella sua
idea di meccanizzazione dell’analisi, egli
fu ostacolato dalla spesa e dal ritardo inevitabili ai suoi tempi per
la costruzione di congegni realmente complessi. Oggi cose molto
più complesse si costruiscono a costi ragionevoli, come effetto
della produzione di massa di duplicati di parti, della misurazione
e dei materiali, e dei moderni processi di fabbricazione.31
L’idea di un supporto strumentale al pensiero32 prese una forma diversa in
un altro famoso articolo di Bush, How we may think, apparso sull’Atlantic
Monthly del Luglio 1945, in cui viene proposto uno strumento per gestire l’enorme mole di conoscenza accumulata dalla ricerca scientifica, problema ben
presente a Bush il quale, durante la II Guerra Mondiale, aveva coordinato
le attività di circa 6000 scienziati impegnati nelle applicazioni belliche:
29
V. Bush, Instrumental analysis, Bulletin of the American Mathematical Society, 1936,
42, pp. 649–669.
30
Tra i collaboratori, anche un giovanissimo Claude Shannon, che proprio dai circuiti
dell’analizzatore differenziale pare sia stato indotto a studiare l’applicazione dell’algebra
di Boole alle reti di relè, descritta nel suo celebre articolo A Symbolic Analysis of Relay
and Switching Circuits, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers,
1938, 57, pp. 713-723.
31
Shannon, cit., p. 651.
32
La percezione dell’analizzatore differenziale alla sua comparsa deve essere stata proprio quella di una macchina pensante, stando ad un articolo comparso nel 1927 sulla
prima pagina del New York Times: “ ‘Thinking Machine’ Does Higher Mathematics; Solves Equations That Take Humans Months.”, citato da L. Owens, Vannevar Bush and
the Differential Analyzer: The Text and Context of an Early Computer, Technology and
Culture, 27(1), 1986, pp. 63–95.
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Consider a future device for individual use, which is a sort of
mechanized private file and library. It needs a name, and, to coin
one at random, memex will do. A memex is a device in which an
individual stores all his books, records, and communications, and
which is mechanized so that it may be consulted with exceeding
speed and flexibility. It is an enlarged intimate supplement to
his memory.
Questa pietra miliare della scienza dell’informazione può essere schematizzato33 attraverso i quattro aspetti che devono essere migliorati nell’affrontare
il problema dell’information overload :
1. l’acquisizione dell’informazione, mediante opportune estensioni dei sensi;
2. l’organizzazione della conoscenza attraverso macchine per la manipolazione logica delle informazioni e l’introduzione di nuove architetture
dell’informazione, utilizzando piste associative (l’origine degli attuali
ipertesti );
3. la ricerca dell’informazione, attraverso il memex ;
4. la condivisione dell’informazione nella collaborazione tra colleghi.
Vale la pena di osservare che le idee che motivano l’introduzione del memex
echeggiano le preoccupazioni che oltre un secolo prima animavano le riunioni della Cambridge Analytical Society. Come leggiamo dall’introduzione
dell’unico volume di Memoirs:34
The capital of science [. . . ], from its very nature, must continue
to increase by gradual yet permanent additions [. . . ] One inconvenience, however, results as a necessary consequence from
the accumulation of indestructible knowledge. The beaten field
33
Seguo in questo l’articolo di R. Simpson, A. Renear, E. Mylonas, and A. van Dam
50 Years After ’As We May Think’: The Brown/MIT Vannevar Bush Symposium, ACM
Interactions, 1996, 3, pp. 47–67.
34
Memoirs of the Analytical Society, Cambridge, 1813, pp. xx–xxi. Un’interpretazione
della ambizioni di Babbage ed Herschel come tentativo di applicare la nuova mentalità
industriale alla scoperta scientifica mediante un utilizzo delle operazioni dell’algebra simbolica si trova in W. J. Ashworth, Memory, Efficiency, and Symbolic Analysis: Charles
Babbage, John Herschel, and the Industrial Mind, Isis, 1996, 87(4), pp. 629–653, si veda
in particolare p. 638.
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of analysis [. . . ] is yet so considerable with respect to the powers of human reason, and [. . . ] so intersected with the tracks
of those who have traversed it in every direction, as to become
bewildering and oppressive to the last degree. The labour of one
life would be more than occupied in perusing those works on the
subject which the labour of so many has been spent in composing. [. . . ] That man would render a most invaluable service
to science, who would undertake the labour of reducing into a
reasonable compass the whole essential part of analysis [. . . ]
L’ultimo tema, non approfondito da Bush, è invece diventato l’obiettivo principale del lavoro di Doug Engelbart, inventore del mouse, che ha lanciato un
programma di ricerca relativo a modi per aumentare non solo l’intelligenza individuale mediante strumenti, ma anche quello che Engelbart chiama
“il quoziente intellettivo collettivo”,35 inteso come capacità di un’organizzazione di affrontare problemi complessi e mutevoli. È curioso il fatto che
Engelbart36 discuta problemi semiotici analoghi a quelli di Babbage:
un individuo pensa ed elabora i suoi problemi manipolando concetti davanti agli occhi della sua mente. Le sue capacità di memoria e di visualizzazione sono troppo limitate per permettergli
di risolvere la maggior parte dei suoi problemi a mente. Per la
maggior parte dei problemi della vita reale, un individuo cerca di
rappresentare questi concetti con numeri, lettere, parole, grafi,
diagrammi ecc. (cioè con simboli) che possono essere assemblati
e ricombinati davanti ai suoi occhi in configurazioni che raffigurano le relazioni concettuali che devono essere considerate. Noi
convenzionalmente utilizziamo segni sulla carta per aumentare
le nostre capacità di visualizzazione e di memoria.
Bush ed Engelbart, infine, hanno contribuito una visione che è alla base della
realizzazione delle interfacce grafiche oggi abituali, uno sviluppo guidato in
origine dalle idee di Alan Kay sulla possibilità di un DynaBook.37
35
Douglas C. Engelbart, Augmenting Human Intellect: A Conceptual Framework, Summary Report, Stanford Research Institute, on Contract AF 49(638)-1024, October 1962,
134 pagine. Si veda il sito dedicato ad Engelbart, http://www.dougengelbart.org/homepage/welcome-to-the-bootstrap-alliance.html.
36
Si veda il breve promemoria Program on Human Effectiveness, inviato come allegato ad una lettera di Engelbart a Vannevar Bush in cui viene riconosciuto il debito nei
confronti delle idee di quest’ultimo. La lettera ed il testo dell’allegato si trovano al sito
http://sloan.stanford.edu/mousesite/EngelbartPapers/LetterToVBush.html.
37
Alan Kay, A Personal Computer for Children of All Ages, in Proceedings of the ACM
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Questi sono solo frammenti di un discorso che dovrebbe essere molto
approfondito sia nei dettagli tecnici che nel suo sfondo culturale. Tuttavia, già questi pochi cenni hanno permesso di constatare come allo sviluppo
della scienza dell’informazione abbiano contribuito idee indipendenti dall’esistenza di macchine calcolatrici.38 Per questo siamo riusciti a celebrare
l’anniversario dell’unità d’Italia parlando, appunto, non di computer science,
ma di scienza dell’informazione.39
National Conference, Boston, 1972; Alan Kay and Adele Goldberg, Personal Dynamic
Media, Computer, 1977, 10(3), pp. 31–41.
38
D’altra parte, parafrasando Dijkstra, il calcolatore sta all’informatica come il telescopio sta all’astronomia. O, sarebbe forse meglio dire, come la macchina a vapore sta alla
termodinamica.
39
Questo, tra l’altro, è stato il nome del primo corso di laurea in informatica fondato in
Italia all’inizio degli anni settanta dell’altro secolo dalle Università di Pisa e di Torino, e
in quest’ultima proprio sotto la direzione di Corrado Böhm.
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