La automazione - 1
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1. il numero e la disposizione delle bandierine nel timer si tratta di informazioni introdotte dall utente la disposizione dei pioletti nel sistema cilindro lamelle del carillon e il modo in cui il costruttore ha regolato il variatore di velocit fissando come deve variare il rapporto di trasmissione al variare delle informazioni provenienti dall esterno si tratta di informazioni incorporate negli automatismi non modificabili dall utente Sal individuare nella macchina statistica del paragrafo 1 l utilizzo di informazioni del primo tipo e di informazioni del secondo tipo 64 La automazione l Chiameremo dati le informazioni del primo tipo le informazioni che durante 11 normale funzionamento provengono man mano dall esterno e programma l insieme delle informazioni del secondo tipo le infor mazioni incorporate o registrate prima dell entrata in funzione Il nome programma deriva da pro particella che sta per prima e da oramma che significa b b b scrittura Cio indica le cose pre scritte le cose che si devono fare Voi conoscete o dovreste conoscere i programmi scolastici Analogamente esistono 1 programmi di lavoro i programmi di un azienda Si tratta di descrizioni pi o meno dettagliate e a seconda dei casi pi o meno vincolanti di eventi comportamenti azioni che si devono o si intendono svolgere I programmi che regolano il funzionamento degli automatismi sono invece ferrei gl2. ne 6 Logica di funzionamento e diagrammi di flusso Abbiamo impiegato dei particolari diagrammi per descrivere il funzionamento della macchina da gioco e della macchina cambia monete Come abbiamo gi ricordato questi diagrammi non descrivono esat tamente il funzionamento della macchina considerata ma lo schematizzano cercando di mettere in luce quale potrebbe essere l organizzazione complessiva della macchina 1 collegamenti e 1 passaggi di infor mazioni segnali elettrici azionamenti di leve tra i vari dispositivi Diremo che ci che si cerca di descrivere non tanto 1l funzionamento quanto la logica di funziona mento della macchina Analogamente quando parliamo della logica di un certo avvenimento non intendiamo riferirci alla se quenza particolareggiata dei fatti attraverso cui esso si svolto ma al filo logico cio ai fattori alle condizioni ai collegamenti di vario tipo che hanno determinato il susseguirsi degli eventi Questi diagrammi sono costituiti da riquadri che rappresentano le singole attivit che deve svolgere la macchina e da frecce che li collegano indicando l ordine di esecuzione Paragonando il comportamento della macchina al flusso di un fiume che tocca diverse localit o al flusso del traffico che si snoda attra verso un particolare itinerario possiamo dire che il diagramma rappresenta 1l flusso dell attivit della macchina Per questo motivo questi diagrammi vengono chiamati diagrammi
3. non possiamo utilizzare convenzioni soggettive ma dobbiamo trovare un modo meccanico per assegnare significati ai segnali Vediamo come ci sia realizzabile Fissiamo un sistema di segnali come sistema di riferimento ad esempio quello dei segnali alfanu merici cio 1 segnali costruiti con lettere cifre segni di interpunzione in altre parole si tratta dei segnali realizzabili con una macchina da scrivere Allora possiamo definire come significato di un messaggio in alfabeto Morse vedi figura 7 la sua traduzione con gli usuali caratteri di stampa Pi in generale se fissiamo come riferimento i segnali alfanumerici simtoli alfa codice possiamo dire che un codice consiste in un repertorio di segnali S e nelle regole per tradurre in S le informazioni espresse in forma alfanumerica L operazione con cui viene effettuata questa traduzione viene chiamata codificazione 0 codifica L operazione opposta cio l operazione per passare da un sistema di segnali S al sistema preso come riferimento nel nostro caso il sistema alfanumerico viene chiamata decodifica Il significato di un informazione in questo ambito pi ristretto rispetto al linguaggio naturale dunque la forma che essa assume nel sistema di rife rimento cio la forma che assume con la decodifica La automazione l 71 Ad esempio codificando ACAB in codice Morse otteniamo la sequenza di segnali Viceversa la decodifica
4. cosa visualizza il con tatore al compimento del 100 giro Abbiamo esplorato anche se non in dettaglio gli aspetti interni del funzionamento del termostato del timer e nel quesito precedente del contagiri Si tratta di dispositivi che vengono inseriti in macchine complesse per attivare disattivare o regolare il funzionamento di alcune apparecchiature Nel seguito analizzeremo le funzioni di altri automatismi senza preoccuparci delle tecniche mecca niche magnetiche elettriche elettroniche che essi impiegano internamente per trasformare gli stimoli esterni cambiamenti di temperatura rotazione delle ruote dell automobile in nuovi stimoli accensione della caldaia rotazione del contachilometri Considereremo questi automatismi come delle scatole nere cio li considereremo come degli oggetti che trasformano cose che entrano in cose che escono senza preoccuparci di conoscere tutti 1 dettagli del processo attraverso cui avviene questa trasformazione 66 La automazione l Ci siamo gi comportati cos ad esempio di fronte alla macchina da gioco con cui abbiamo giocato a castello stregato abbiamo cercato di capire come modifica il suo comportamento di fronte alle nostre scelte senza preoccuparci degli aspetti tecnici di come avviene la trasformazione delle informazioni che noi battiamo nelle informazioni che appaiono visualizzate sullo schermo Analogamente abbiamo descritto il funzionamento del variatore automa
5. da cui si pu passare in una sola direzione Se sbagli uscita non puoi tornare indietro Se ti comporterai non in modo improvvisato riflettendo sulle cose da fare ma senza perder troppo tempo forse riuscirai a uscire Alle domande che ti verranno fatte rispondi battendo la lettera iniziale maiuscola della risposta e poi il tasto A CAPO per far partire il tuo messaggio La stanza in cui ti trovi ha 3 uscite Sul pavimento ci sono una carta BANCOMAT B un FARETTO F una PISTOLA a raggi laser P una CALCOLATRICE C una TUTA protettiva T un sacchetto di MERENDINE M Scegli 3 oggetti e inizia la tua avventura ma tieni presente che per attraversare e l uscita A devi superare una barriera di raggi x l uscita B devi pagare con il Bancomat l uscita C devi dirigere un fascio di luce in un apposito foro Scegli l uscita Sono TOR 2 robot mangiatutto abitante della stanza in cui sei entrato e custode della sua unica uscita Il meccanismo di apertura faticoso da azionare e per avere l energia necessaria devo essere alimentato Appena entri nella nuova stanza la porta ti si chiude dietro Sei al BUIO Sei entrato in una stanza con 2 uscite X e Y Ti vengono incontro due strani personaggi dall aspetto identico grassi vestiti di rosso con un buffo cappello Una voce roca ti dice Stai attento Hai di fronte due gemelli Uno dice solo verit L altro quando dice una falsit poi dice una verit e viceversa Il primo gemello t
6. disperde nell ambiente anche calore e gas di scarico Nel seguito del discorso trascureremo aspetti come questo che per quanto importanti sono secondari rispetto alla discussione che stiamo svolgendo Del resto anche nel caso della bicicletta del telefono e del cavatappi avremmo dovuto considerare la presenza di dispersioni di calore anche se modeste l attrito degli ingranaggi l attrito del tappo contro la bottiglia il surriscaldamento dei fili del telefono Ogni tanto l uomo deve anche introdurre combustibile nel serbatoio cio alimentare il ciclomotore ma il ciclomotore che trasforma questo alimento in movimento a differenza della bicicletta questa mac china come l automobile l aeroplano gli animali e l uomo stesso semovente cio in grado di produrre autonomamente l energia meccanica per spostarsi In altre parole una macchina semovente composta da una macchina semplice macchina come la bicicletta o il cavatappi che trasforma solo movimenti a cui viene applicato un motore macchina in grado di produrre movimento trasformando altre forme di energia Nel ciclomotore con variatore automatico non automatizzata solo la produzione del movimento ma anche 1 cambiamenti di comportamento di fronte al variare della pendenza della strada o della resistenza opposta dal vento o Non c solo un motore ma anche un automatismo cio un dispositivo che in grado di modificare il comportamento della macchina senza il
7. ua le z e2 Il diagramma di flusso a lato illustra il funzionamento di un termostato applicato a una caldaia TF la temperatura in gradi centigradi fissata dall utente T la temperatura man mano rilevata dal termostato Il termostato predisposto per una tolleranza di 2 cio accende la caldaia quando T dista al pi di 2 gradi da TF RILEVA la temperatura T TATF 3 FILE la temperatura T Tee Completa il diagramma mettendo s o no a fianco delle frecce uscenti dai riquadri di test e indicando la destinazione della freccia che esce da SPEGNI Il riquadro VIA rappresenta l accensione del termostato I riquadri ACCENDI e SPEGNI rappresentano accen sione e spegnimento della caldaia Le istruzioni numerate seguenti rappresentano un procedimento di cal colo che ai numeri in ingresso m e n dove n un numero intero non ne gativo fa corrispondere in uscita un numero p 1 LEGGIm Questo procedimento corrisponde a un operazione aritmetica a te nota 2 LEGGIn Per rispondere prova a seguire queste istruzioni per 1 seguenti valori di m 3 PONI p 0 e i 0 DLE 4 SEi n VAI al passo 7 m n p 5 PONIp ptmeiz itl 5 0 6 VAI al passo 4 5 l 7 SCRIVIp gt 2 Completa poi il seguente diagramma in modo che rappresenti la stes sa operazione Leggi m Leggi n PONI p 0 e i 0 SCRIVI p PONI p p m e i i 1 74 La automazione l 1 Segna con l evidenziatore nelle parti della scheda indicate frasi e o
8. La automazione l 57 La automazione Dalle macchine semplici alle macchine programmabili Scheda 1 Che cosa trasformano le macchine 0 Introduzione 1 Un gioco d avventura e alcune elaborazioni statistiche al calcolatore 2 Movimenti e informazioni 3 Macchine semplici motori automatismi 4 Dati e programmi 5 Scatole nere 6 Logica di funzionamento e diagrammi di flusso 0 Introduzione Sin dalla nascita siamo abituati a convivere con le macchine Usiamo macchine per spostarci passeggini autobus biciclette ascensori svagarci carillon giocattoli televisioni radio mangiacassette videogiochi organizzare il tempo orologi conservare e preparare il cibo frigoriferi macchine per il caff frullatori comunicare telefono tastiera di uno sportello automatico fare calcoli calcolatrici Si potrebbe continuare con un lunghissimo elenco pi lungo di quanto l per l si possa pensare Siamo tanto abituati a questa convivenza che non facciamo neanche caso a tutte le macchine con cui abbiamo a che fare durante la giornata Eppure fino a poco tempo fa un paio di secoli che sono piccola cosa rispetto alla storia dell umanit era stata inventata solo una piccola parte delle macchine attuali queste macchine poi erano in genere assai pi rudimentali delle attuali e solo poche persone avevano avuto la possibilit di conoscerle Come cambiato il modo di vivere in se
9. a macchina cambia monete e potrebbero essere considerate come dati solamente le temperature dell acqua man mano rilevate Nel caso del mangiacassette una cassetta introdotta pu essere considerata sia una sequenza di dati che vengono elaborati dal programma incorporato nel mangiacassette e trasformati in forma sonora sia un programma introdotto dall utente per regolare assieme al programma incorporato la produzione di musica del mangiacassette In situazioni come queste 1l confine tra dati e programmi una questione di punto di vista Completa il diagramma a fianco in modo da descrivere il funzionamento della macchina nel caso sia impiegata in un paese in cui siano in circolazione solo monete da 1 2 5 e 10 unit monetarie Decidi prima quali monete far cambiare e in che modo 5 Scatole nere Sotto sono raffigurati in maniera schematica l aspetto esterno e ci che all interno di un particolare contagiri macchina che trasforma movimenti rotatori in informazioni sulla quantit di giri compiuti nel momento in cui sta per essere compiuto il 15 giro Fsso impiega due ruote dentate e numerate Il numero dei giri compiuti appare nelle due finestrelle Nel disegno sono raffigurati diversi successivi stati del contagiri Ad ogni giro completo di una ruota la ruota a sinistra di questa avanza di uno scatto clicca qui per una animazione Qual il massimo numero di giri che questa macchina riesce a contare correttamente Che
10. a una forza F2 sul tappo L idea che sta dietro alla macchina cavatappi proprio quella di distribuire il lavoro che si deve compiere per estrarre il tappo applicare una forza F per un tratto s su uno spazio maggiore in modo da rendere minore la forza da applicare Possiamo dire che il cavatappi trasforma l energia meccanica prodotta dall uomo distribuendola su uno spazio diverso Anche il telefono trasforma energia dalla cornetta del telefono entrano informazioni sotto forma di energia meccanica le oscillazioni della membrana del microfono provocate dalla nostra voce e nel cavo circolano informazioni sotto forma di energia elettrica Noi non ci occuperemo di questi aspetti che potrai approfondire successivamente nello studio della fisica Continueremo quindi a parlare di macchine che trasformano informazioni e movimenti anche se si tratta di una modellizzazione che dal punto di vista della fisica non sarebbe del tutto rigorosa Telecomando stufa elettrica cric calcolatrice tascabile macchina distributrice di bevande serra tura tra queste macchine sai trovare quelle che trasformano movimenti in movimenti e quelle che trasformano informazioni in informazioni 3 Macchine semplici motori automatismi Consideriamo una bicicletta dotata di cambio Possiamo schematizzare ci che fa questa macchina con il grafo seguente cliccalo per ingrandirlo l uomo produce movimento azionando 1 pedali la bicicletta trasforma la rotazione
11. ano viene detto codice Ad esempio 1 colori rosso giallo e verde e la convenzione per cui 1 tre colori signi ficano rispettivamente non si pu passare sta per venire rosso si pu passare i oi f costituiscono il codice dei semafori Il codice del linguaggio naturale non sempre facilmente interpretabile Ad esempio di fronte alle frasi l accusa di Luigi ingiusta e la guida di Maria mi sar di grande aiuto non si riesce a capire senza ulteriori informazioni se Luigi l accusato o l accusatore e se con guida ci si riferisce a un opuscolo turistico prestato da Maria o alla presenza di Maria in persona La presenza di frasi come queste rende difficile spesso sia la comprensione che la traduzione in un altro codice e in particolare in una lingua straniera ad esempio guida in inglese viene tradotta diversamente quando rappresenta un opuscolo guida e quando rappresenta la guida da parte di una persona Nel caso del codice gestuale non possibile neanche precisare quali sono i segnali che si usano spesso si inventano spontaneamente dei gesti e l interlocutore nonostante non li avesse mai visti in genere riesce a comprenderli In ogni caso spesso l interpretazione soggettiva alla frase di una persona interlocutori che hanno una diversa conoscenza della persona o del suo ambiente possono dare significati differenti Se restringiamo la nostra attenzione a informazioni comunicabili ed elaborabili mediante macchine
12. ano funzionano collegate a calcolatori o sono dotate al loro interno di piccoli calcolatori cio di una CPU e di dispositivi per introdurre pro grammi All origine di questo secondo fenomeno vi la possibilit di sostituire collegamenti meccanici tra le componenti di una macchina ingranaggi leve con collegamenti di tipo elettrico governati da programmi Ci oltre a consentire di ridurre i costi 1 dispositivi elettronici oggi costano molto poco La automazione l 73 consente di modificare il comportamento di una macchina cambiando i programmi senza sostituire o limitando la sostituzione delle parti meccaniche Si pensi ad esempio alla verniciatura delle automobili o al montaggio di pezzi di carrozzeria un tempo per ogni tipo di automobile occorrevano dei macchinari ad hoc oggi vengono utilizzati dei macchinari programmabili per cui se l azienda decide di cambiare modello pu senza grosse spese e in tempi rapidi limitarsi a modificare 1 programmi 9 Esercizi el Qui sotto raffigurato il diagramma del quesito 1 ma parzialmente modificato sono state in vertite le risposte a una domanda Trova quali sono 1 casi in cui si conclude positivamente l avventura se la macchina da gioco viene programmata in modo da seguire questo nuovo diagramma ricorda che all inizio per scegliere la porta A occorre avere la tuta per scegliere B occorre il bancomat per scegliere C occorre il faretto E Quale z dual
13. dei pedali in rotazione La automazione l 61 delle ruote il movimento che si ottiene non dipende solo dal movimento dei pedali ma anche dal rapporto di trasmissione 9f che l uomo ha scelto questa informazione viene comunicata uomo alla bicicletta mediante la leva del cambio Come sai cambiare il rapporto di trasmissione serve ad adattare il comportamento della bicicletta al tipo di percorso Ad esempio se si deve affrontare una salita conviene passare ad un rapporto che a ogni pedalata faccia corrispondere meno giri della ruota in modo che il dislivello da superare venga distribuito in un maggior numero di pedalate movimento bicicletta mowimento informazioni con cambio Consideriamo un ciclomotore con variatore di velocit automatico Anche se questa macchina Impiegata per scopi simili alla macchina precedente ne differisce per vari aspetti mentre la moto in funzione l uomo non produce Uno T movimento ma attraverso la manopola dell accele gini cala ratore fornisce solo informazioni che regolano l afflus o TEDAR SOARE so del combustibile uomo Hfermazieni movimento il rapporto di trasmissione viene variato automati strada ermazioni camente dal ciclomotore stesso sulla base della resi i combu stenza che incontra cio sulla base delle informazio gt A ni che gli vengono dalla strada che sta percorrendo Il ciclomotore non produce solo movimento ma
14. di ie d ACCA questo il significato di Spesso si usa la parola codice anche per indicare il risultato della codificazione ad esempio si usa dire il codice a barre di un prodotto o il codice fiscale di una persona mentre in senso stretto il codice a barre il procedimento che trasforma numeri in barre e il codice fiscale il procedimento che trasforma una sequenza di nomi date in una nuova sequenza di simboli alfanumerici 16 Nella tabella 7 1 accanto alla scrittura decimale dei numeri sono riportate parzialmente due codifiche che utilizzano espressioni costruite con il simbolo e una codifica che utilizza come simboli lettere I 9 4 see TX Per ogni codifica cerca di individuare il procedimento pi semplice possibile con cui ca II 10 Ea AGIRE A III 11 EJ asn wI ARF IN ti sembra sia stata generata la scrittura dei AF Y l2 e numeri inferiori a 12 e utilizzalo per rap presentare i numeri successivi fino a 15 7 1 PRR VI 13 SERE WII 14 n DI A x x DI 66 NIII 15 I segnali alfanumerici e i segnali morse e pi in generale 1 segnali che hanno la forma di espressioni cio di sequenze di simboli costruite mediante un fissato insieme finito di simboli vengono detti segnali digitali Il termine deriva dalla parola inglese digit che significa cifra significa anche dito e non un caso le dita delle mani molto probabilmente hanno costituito il pr
15. di flusso Vediamo un altro esempio Un particolare modello di lavastoviglie prevede tre programmi di lavaggio 1 2 3 selezionabili con una manopola La lavastoviglie quando viene accesa esegue il lavaggio secondo il programma selezionato dalla manopola Se selezionato il numero 0 la lavastoviglie non compie alcuna azione La tabella 6 1 seguente descrive il tipo di lavaggio effettuato nei tre casi La lavastoviglie dotata anche di un tasto T che se premuto riduce la temperatura di riscaldamento dell acqua da 65 a 55 68 La automazione l Inoltre dotata di un tasto A che se premuto esclude la asciugatura Il funzionamento di questa particolare lavastoviglie descritto dal diagramma 6 2 Alla fine del lavaggio la lavastoviglie riposiziona la manopola su 0 e rimane in attesa che venga selez lonato un nuovo programma il primo riquadro continua ad essere riattraversato fino a che non viene se lezionato un numero diverso o fino a che non viene premuto l interruttore arrestando l alimentazione elettrica della lavastoviglie o 6 2 o u QUALE numero po 6 1 3 sizionata la manopola 1 prelavaggio con acqua fredda ela lavaggio con acqua calda ele FAI il prelavaggio FAI USCIRE l acqua FAIENTRARE l acqua risciacquo con acqua fredda eee risciacquo con acqua calda ele asciugatura con aria calda ele AFFI lo sportello 13 Il diagramma di flusso non completo ma
16. diretto intervento dell uomo ma sulla base di informazioni prelevate autonomamente motore automatismo bicicletta gt ciclomotore gt ciclomotore con variatore Nel caso del nostro ciclomotore l automatismo il variatore automatico di velocit Anche la macchina da gioco del paragrafo 1 regolata da un automatismo che sulla base delle scelte man mano compiute dal giocatore sulla base del tempo trascorso sulla base degli oggetti di cui il giocatore dispone stabilisce 1 messaggi da far comparire sul video Lo stesso si pu dire per la macchina statistica 4 Come puoi schematizzare con grafi simili al precedenti ci che entra e ci che esce da uno spor tello di informazioni automatico da un automobilina telecomandata dal contachilometri di un auto mobile Confronta le tue idee con quelle dei tuoi compagni e poi riproduci i grafi che avete concor dato 62 La automazione l Nelle macchine del quesito 4 sono presenti automatismi 4 Dati e programmi Consideriamo un carillon E una macchina che produce suoni autonomamente Sulla superficie latera le di un cilindro sono fissati dei pioletti man mano che il cilindro ruota 1 pioletti urtano e fanno vibrare delle lamelle metalliche di diversa lunghezza a cui corrispondono diverse note musicali lamella urtata f carian informazioni sios sezione del Bao cilindro figura 2 La musica prodot
17. e della massimo er dilatazione della sostanza impiegata dal termometro e 1589 Lumen enr rr PINI at RI Rat TRI al u a a n sn a n tubo da cui arriva il liquido un galleggiante pu essere impiegato per controllare il E livello di un liquido vedi figura 5 questi dispositivi A sono tutti esempi di valvole di controllo figura 5 scelte tra modi alternativi in cui proseguire l elaborazione compiute sulla base dell esito dei confronti realizzati se la levetta incontra la bandierina viene cambiato stato all interruttore e si invia cos alla caldaia l ordine di accendersi o di spegnersi quando la sostanza termometrica si dilata oltre una certa lunghezza pu azionare l interruttore facendogli cambiare stato quando il galleggiante raggiunge la posizione fissata pu interrompere l ingresso del liquido La automazione l 67 Abbiamo anche visto che le informazioni pos A A A UL f Ne alimenta il rubinetto sono essere comunicate sia da ingranaggi cinghie di trasmissione tubi che conducono liquidi che da segnali elettrici Ad esempio il galleggiante della figura 5 invece di chiudere direttamente l apertura del tubo facendo leva sul perno potrebbe azionare un interruttore che comandi la chiusura di un rubinetto azionato elettricamente vedi figura 6 figura 6 rubinetto azionato elettricamente Analogamente nel caso del contagiri potremmo fare a meno degli ingranaggi che collegano le ruote Potr
18. emmo semplicemente far s che ogni volta che una ruota completa un giro venga attivato con un interruttore un dispositivo elettrico che faccia scattare di una posizione in avanti la ruota posta a sinistra I contatori automatici sono automatismi del tutto analoghi ai contagiri ma che permettono di contare cose diverse dai giri basta che al posto della ruota pi a destra quella di cui il contagiri conta 1 giri mettiamo un dispositivo elettrico che faccia avanzare la ruota alla sua sinistra ogni volta che viene atti vato da un particolare stimolo esterno Ad esempio si possono contare le monete da 0 50 che vengono introdotte in un distributore automatico se un opportuna apparecchiatura invia a tale dispositivo un se gnale elettrico ogni volta che riconosce come una moneta da 0 50 l oggetto che entrato dalla fessura Per dare un idea concreta di come possono essere connessi automatismi elementari in modo da ottenere automatismi pi complessi torniamo alla macchina divisione Supponiamo che la macchina proceda per addizioni ripetute Potrebbe allora impiegare un contatore automatico per contare le addizioni una valvola di controllo per arrestare l esecuzione e un automatismo in grado di fare le addizioni A sua volta quest ultimo automatismo cio una macchina addizione potrebbe essere realizzato con contatori e valvole di controllo Quanti contatori e quante valvole di controllo impieghereste per realizzare una macchina addizio
19. ffigurato funziona in questo modo Un orologio fa ruotare un anello che sul bordo esterno in corrispondenza di ogni ora presenta dei piccoli fori L ora indicata dalla levetta posta in alto a sinistra Ad esempio nella figura l orologio se gna esattamente le 21 Nei fori si possono inserire dei pioletti in genere chiamati bandierine La levetta La automazione l 63 non altro che un interruttore non appena una bandierina urta la levetta questa scatta ruotando di mezzo giro e la finestrella segnala il cambiamento di stato da on accensione a off spegnimento o viceversa Nel caso raffigurato si in on Appena vengono raggiunte le 22 la bandierina urta la levetta e si passa in off Si torna in on alle 6 del mattino alle 9 si ripassa in off per ritornare in on alle 18 e cos via In alcuni timer esistono pi fori ad esempio uno per ogni quarto d ora consentendo una scelta pi precisa dei tempi di accensione e dei tempi di spegnimento _ informazioni orologio interr informa zioni uomo figura 4 Il timer come abbiamo visto composto da un orologio che man mano aggiorna l ora e da un di spositivo di controllo che in base all ora segnata e alla collocazione delle bandierine decide lo stato che deve assumere l interruttore In genere sulle caldaie vengono azionati entrambi i dispositivi per cui la caldaia accesa solo quando sono in on sia l interruttore del termostato che que
20. formule che descrivono il significato dei seguenti termini macchina semplice 3 motore 3 automatismo 3 dati e programma dopo ques diagramma di flusso 6 codice 7 codifica e decodifica 7 segnali digitali 7 2 Su un foglio da quadernone nella prima facciata esemplifica l uso di ciascuno dei concetti sopra elencati mediante una frase in cui esso venga impiegato 3 Nella seconda facciata riassumi in modo discorsivo senza formule come in una descrizione al telefono il contenuto della scheda non fare un elenco di argomenti ma cerca di far capire il filo del discorso
21. gono usati in particolare quando si vuole indicare una sequenza di azioni che deve essere seguita rigorosamente Al posto dei diagrammi di flusso vengono usate pi spesso delle istruzioni numerate Ad esempio al posto del diagramma 6 3 si potrebbe trovare la seguente sequenza Sul quadrante mostrata gal 1 Se sul quadrante appare la data premere il pulsante A ii DL 2 Premere il pulsante B 3 Per correggere i secondi premere A al segnale orario 4 Premere C i secondi 5 Se si vogliono regolare le ore premere ripetutamente A fino a ottenere il numero voluto 6 Premere C numero delle dik giusto 0 si i Premi 7 Sesi vogliono regolare 1 minuti premere ripetutamente A fino a remi ottenere il numero voluto m numero dei minuti giusto 8 Premere C i ar 9 Se si vuole regolare il mese premere ripetutamente A fino a ottenere il RIE numero voluto numero dei mesi giusto 2 10 Premere C s F Fermi 11 Sesi vuole regolare il giorno premere ripetutamente A fino a ottenere il numero voluto numero dei giorni giusto H 12 Premere B si Premi Istruzioni numerate e diagrammi di flusso possono essere impiegati per rappresentare non solo com portamenti che si devono tenere ma anche strategie con cui si pu affrontare un problema Consideriamo un esempio molto semplice il gioco Indovina numero Un giocatore A pensa e scrive su un foglio un nume
22. guito a questa massiccia diffusione delle macchine Come mutato il modo in cui si lavora si studia si pensa Quali sono le attivit le abilit le conoscenze umane che pian piano sono state incorporate nelle macchine Riflettere su queste domande pu essere utile per capire meglio come organizzata la societ in cui viviamo e per comprendere il ruolo che in essa nella vita quotidiana nei mestieri svolgono le macchine quanto pu essere affidato o dipende dalle macchine quanto dipende dalle scelte umane Pu essere utile anche per capire come l evoluzione tecnologica porta dei cambiamenti nello sviluppo e nello studio delle discipline Ad esempio nel fare matematica quali attivit possono essere delegate al calcolatore invece che essere svolte a mano E quanta e quale matematica utile per usare consapevolmente un calcolatore In questa unit didattica cercheremo di affrontare alcuni di questi aspetti a partire dalla domanda che cosa fanno le varie macchine come possiamo distinguerle in base al tipo di attivit che svolgono Ci soffermeremo poi ad analizzare pi a fondo 1 casi in cui una macchina pu funzionare senza il controllo diretto dell uomo cio ad analizzare 1 procedimenti automatizzati Presteremo particolare attenzione agli aspetti matematici linguaggi e modi per descrivere questi funzionamenti e al ruolo del calcolatore Il tema dell automazione e la riflessione sull uso del calcolatore verrann
23. i automatismi devono comportarsi senza sbagli e senza improvvisazioni mentre nel caso dei programmi che regolano le attivit umane sono spesso permesse varianti ripensamenti spazi di autonomia Val la pena di osservare che il carillon ha un comportamento rigido produce sempre e solo la stessa musica Per cambiare musica occorrerebbe cambiare il cilindro del carillon Variatore automatico e termostato hanno un comportamento pi flessibile infatti leggono dati pro venienti dall esterno Tuttavia il loro comportamento programmato in maniera fissa hanno un pro gramma incorporato L automatismo che si ottiene accoppiando un termostato e un timer ha un livello di flessibilit maggio re in quanto parzialmente programmabile dall utente questo automatismo legge dati e regolato com plessivamente da un programma di cui una parte fissa e una parte modificabile dall utente Telefono telecomando calcolatrice tascabile sportello di informazioni automatico lavatrice tutti operano utilizzando automatismi Per ciascuno di essi sapete individuare l eventuale presenza di dati che entrano di programmi fissi e di programmi modificabili Consideriamo una macchina cambia monete che operi nel modo seguente se l utente introduce una moneta da 2 vengono restituite 3 monete da 50 centesimi 2 da 20 e 1 da 10 se introduce una moneta da 1 vengono restituite 1 moneta da 50 centesimi 2 da 20 e 1 da 10 se introduce una mone
24. i dice Io sono sempre sincero Il secondo Io sono sempre sincero Il primo ancora Ti conviene passare per X Quale uscita scegli Dai da mangiare a Tor 2 un oggetto tra quelli che possiedi La nuova stanza vuota Nell aria si diffonde una musica MONEY dei Pink Floid Boh roba un po vecchia ti viene da pensare Attraversi la stanza La porta d uscita non ha maniglia ma al centro ha una fessura con sopra una piccola iscrizione Here money Sei precipitato in un POZZO profondo 5 m Le pareti sono viscide Fai 3 m di salita e poi di notte scivoli di 2 m Arrivato in cima al pozzo ti trovi di fronte a due porte La porta A conduce in un corridoio la cui uscita rimane aperta solo fino al 4 giorno dalla tua caduta all inizio del 5 si chiude La porta B con duce in un corridoio la cui uscita aperta solo quando chiusa l uscita dell altro corridoio Quale porta scegli Hai scelto la porta meno conveniente Stai nel corridoio per pi di un giorno Arrivi in una stanza con due uscite Una sbarrata da una ragazza bionda che indossa una maglietta con la scritta PEACE L altra sbarrata da un guerriero dall aspetto feroce e minaccioso La ragazza con un sorriso ti lascia passare Ringraziala con un bacio La ragazza vede la tua pistola e ti fa un NO con la testa La vede anche il guerriero che si fa avanti minaccioso Immobilizzalo con la tua pistola ed esci dalla stanza Nella fuga perdi un oggetto Un contato
25. il giocatore invia attraverso la tastiera e risponde con altri messaggi Possiamo dire che una macchina che trasforma informazioni in informazioni Analogamente la macchina statistica legge le informazioni che l utente batte o comunica cliccando qualche bottone e le elabora producendo altre informazioni Nella figura 1 sono disegnate due macchine d uso pi quotidiano il cavatappi e il telefono Quali sono le loro funzioni Il cavatappi raffigurato trasforma il movimento rotatorio che facciamo compiere ai due bracci nel movimento rettilineo della vite che tira il tappo Il telefono trasforma i messaggi sonori comunicati con la voce in segnali elettrici che viaggiano attraverso il cavo e viceversa trasforma i segnali elettrici in messaggi sonori che raccogliamo con l orecchio Possiamo dire che il cavatappi una macchina che trasforma movimenti in movimenti e che il telefono come la macchina da gioco una macchina che trasforma informazioni sotto forma di suoni o di segnali elettrici in informazioni sotto forma di segnali elettrici o di suoni Cio schematizzando movimento cavatappi gt movimento informazioni telefono informazioni messaggio messaggio figura 1 In realt il cavatappi non trasforma solo movimento Per muovere le mani e percorrere uno spazio sl dobbiamo applicare sui bracci una forza F1 a sua volta la vite oltre a muoversi percorrendo uno spazio s2 esercit
26. imo codice impiegato dagli uomini per rappresentare 1 numeri Hanno avuto e hanno particolare importanza nello sviluppo delle comunicazioni i segnali elettrici Fino a met dell Ottocento i messaggi su lunga distanza oltre ad essere recapitati da messaggeri potevano essere comunicati solo con il suono tamtam messaggi urlati e passati da persona a persona o con le immagini messaggi di fumo segnalazioni con fal con bandiere Ma sia le onde sonore che 1 raggi di luce necessitavano di molti passaggi intermedi per essere comunicati a grandi distanze Inoltre mentre il suono aveva lo svantaggio di viaggiare abbastanza lento 1l tuono viene percepito dopo il lampo in un secondo il suono percorre 300 m contro 1 300000 km della luce la luce aveva lo svantaggio di propagarsi solo in linea retta senza aggirare gli ostacoli come poteva fare il suono L elettricit permise di superare queste difficolt una variazione di tensione elettrica pu essere comunicata attraverso 1 cavi velocemente come un raggio visivo e lungo un qualunque percorso Le prime applicazioni alle telecomunicazioni felecomunicazione significa comunicazione a distanza in greco tele significa a distanza furono la trasmissione di segnali in codice Morse il telegrafo Suc cessivamente l elettricit venne impiegata per trasmettere anche 1 suoni il telefono Nel primo caso codice Morse si tratta si segnali di tipo digitale nel secondo suo
27. li da e la tastiera come traduzione dei caratteri battuti e dischi magnetici estraibili o fissi come traduzione di formazioni Informazioni segnali magnetici registrati o da altri dispositivi da un mouse come traduzione di messaggi selezionati sullo schermo da cavi collegati pi o meno direttamente ad altri computer Le nuove informazioni che escono sotto forma di se gnali elettrici digitali dalla CPU sono poi trasformate e in informazioni alfanumeriche che appaiono sullo schermo e oin segnali magnetici registrati su disco figura 8 Oa Non ci preoccupiamo per adesso dei modi in cui le informazioni vengono codificate e rappresentate elettricamente L esempio visto alla fine del paragrafo precedente ci d comunque un idea di come ci possa essere realizzato con una corrente elettrica che cambi tensione a scatti Analogamente in un disco magnetico le informazioni digitali vengono rappresentate attraverso 1l susseguirsi lungo 1 solchi di zone con diversi livelli di magnetizzazione Da alcuni anni sono impiegati anche 1 CD in una successiva scheda si vedr come questi rappresentano le informazioni I calcolatori ai nostri giorni sono in genere dotati anche di dispositivi per generare suoni a partire da loro registrazioni in forma digitale per ricevere immagini da una TV I calcolatori sono macchine dotate di programmi incorporati nella CPU e in grado di ricevere ed eseguire programmi forniti dagli uten
28. llo del timer 6 Inserisci opportunamente delle bandierine e posiziona su on o su off l in terruttore in modo che il timer raffigurato a fianco che attualmente segna esat tamente le 15 tenga in accensione la caldaia nelle seguenti fasce orarie dalle 7 alle 10 dalle 17 alle 19 dalle 21 alle 23 il tempo reale di accensione sar infe riore a causa delle ulteriori interruzioni determinate dal termostato si Se si ponessero solo una bandierina in corrispondenza delle 7 una in corri spondenza delle 17 e una in corrispondenza delle 23 che cosa accadrebbe Le informazioni utilizzate dagli automatismi per regolare il comportamento delle macchine a cui sono applicati possono essere distinte in due tipi e Alcuni automatismi durante il funzionamento ricevono informazioni man mano provenienti dall ambiente o man mano introdotte dall uomo Sono di questo tipo la temperatura fornita dal termometro e quella selezionata dall uomo impiegate dal termostato per decidere quando trasmettere all interruttore un segnale elettrico che ne cambi lo stato le informazioni sulla resistenza incontrata durante il percorso man mano ricevute dal variatore automatico del ciclomotore per regolare il rapporto di trasmissione e Alcuni automatismi utilizzano anche informazioni che hanno gi incorporate al loro interno o che comunque vengono introdotte all entrata in funzione non man mano durante il normale funzionamento Sono di questo tipo
29. nca la destinazione di del detersivo due frecce e vi sono due test da completare vedi le finestrelle pun TEE teggiate Completa il diagramma in modo che sia in accordo con la tabella no l acqua a 65 l acqua a 55 Come nel caso della macchina cambia monete quando abbiamo de scritto pi in dettaglio il riquadro fai uscire A monete da 0 50 pos siamo analizzare pi a fondo il funzionamento della scatola nera lava stoviglie cercando di descrivere la logica di funzionamento della sotto scatola nera che regola il riscaldamento dell acqua Ecco una possibile rappresentazione attiva il riscaldamento La temperatura dell acqua supera 65 no disattiva il riscaldamento SCALDA l acqua a 65 il tasto T schiacciato mo Descrivi con un diagramma di flusso il riquadro FAI ENTRARE L ACQUA SCALDA l aria POSIZIONA la manopola sul numero 0 I digrammi di flusso possono essere impiegati anche per descrivere il comportamento che deve tenere una persona in certe circostanze Ad esempio nell opuscolo delle istruzioni per l uso di un particolare orologio da polso nel capitolo Messa a punto dell ora e del calendario si trovano l illustrazione seguente e il diagramma 6 3 Il diagramma seguito dalla nota IMPORTANTE La sequenza precedente deve essere rigorosa mente seguita per ogni nuova messa a punto La automazione l 69 I diagrammi di flusso ven
30. ne semplici mentre il sistema cilindro lamelle l automatismo che in base alle informazioni descritte dai pioletti sceglie quando e quali lamelle azionare Consideriamo ora una caldaia impiegata per il riscaldamento di un caseggiato o di un appartamento Supponiamo che come gran parte delle caldaie oltre a un interruttore manuale abbia due forme auto matiche di accensione spegnimento Con la prima vedi figura 3 l utente seleziona una data temperatura La caldaia automaticamente passa ripetutamente dallo stato di accensione allo stato di spegnimento in modo da mantenere l acqua circolante alla temperatura indicata Questo automatismo chiamato termostato composto essenzialmente da un termometro che rileva la temperatura dell acqua e da un dispositivo di controllo che verifica se questa temperatura si discostata troppo da quella selezionata e in tal caso fa cambiare stato all interruttore Se ad esempio il termostato predisposto per una tolleranza di 2 e se stata scelta la temperatura di 46 non appena la caldaia fa raggiungere all acqua la temperatura di 48 il termostato comanda lo spe gnimento della caldaia non appena poi la temperatura scende al di sotto di 44 il termostato comanda l accensione della caldaia e cos via as een ea interruttore 30qua informa zioni uomo figura 3 40 50 0 70 80 La seconda forma di automatismo un timer vedi figura 4 Il modello ra
31. ni di segnali che non possono essere espressi direttamente mediante un insieme finito di simboli Soffermiamoci sui segnali digitali e vediamo come possono assumere la forma di segnali elettrici Sugli altri tipi di segnali suoni immagini ci soffermeremo in un altra unit didattica Consideriamo 1 segnali digitali costituiti dalle espressioni in cifre decimali dei numeri interi Se fissiamo 10 tensioni elettriche diverse e un intervallo di tempo ad esempio 1 ms cio un millisecondo possiamo trasformare direttamente 11 numero 146 nel segnale elettrico costituito per 1 ms dalla prima tra le tensioni fissate per un altro ms dalla quarta tensione e per un ultimo ms dalla sesta tensione Se fissiamo due tensioni VI e V2 e conveniamo che VI rappresenti il punto e V2 la linea il segnale elettrico raffigurato a fianco rappresenta il segnale Morse 72 La automazione l 8 II calcolatore Una tipica macchina che opera ricevendo e producendo segnali digitali 11 calcolatore Nella figura 8 disegnato un personal computer calcolatore da tavolo d uso personale cio impie gabile normalmente da un solo utente Esso dotato al suo interno di un automatismo chiamato unit centrale di elaborazione usualmente indicata con la sigla CPU la P della sigla deriva dal fatto che in inglese l elaborazione di dati viene chiamata processing che elabora le informazioni che gli arrivano sotto forma di segnali elettrici digita
32. o ulteriormente approfondite in successive unit didattiche 1 Un gioco d avventura e alcune elaborazioni statistiche al calcolatore Avviamo il discorso con due attivit che potrete svolgere nell aula computer un gioco al calcolatore e alcune elaborazioni statistiche automatizzate Il castello stregato Battendo alcuni tasti o azionando altri dispositivi ad esempio un mouse in modi che dipendono dal tipo di calcolatori e da come essi sono stati predisposti trasformerete provvisoriamente i personal computer in macchine da gioco con cui affrontare il gioco d avventura Il castello stregato se stai 58 La automazione l leggendo la scheda da computer puoi cliccare qui per avviare il programma Farete uno o due tentativi per cercare di uscire dal castello stregato L impresa non sar facile anche perch oltre a comportare qualche ragionamento e un po di fortuna richiede anche un po di pratica nell uso della tastiera del calcolatore Converrete presto che non conviene procedere con tentativi alla cieca ma che meglio cercare di far tesoro degli insuccessi per individuare qual il comportamento che la macchina da gioco tiene di fronte alle vostre mosse Per aiutarvi qua sotto sono riprodotti con qualche taglio e modifica i messaggi scritti che la macchina da gioco pu inviare durante la vostra avventura 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Sei in un castello stregato Le stanze hanno porte
33. oni non il loro significato trasforma i suoni in segnali elettrici che poi possono essere ritrasformati in suoni Invece la calcolatrice trasforma informazioni in informazioni con un nuovo significato Ad esempio battendo 16 9 sul visore ottengo 25 che un in formazione del tutto nuova da 25 non sono in grado di risalire ai numeri che ho battuto come addendi potrei aver battuto 20 e 5 o 11 e 14 0 Ma che cos il significato di un informazione Un informazione viene comunicata attraverso un repertorio di segnali Ad esempio parlando con una persona le comunichiamo informazioni su nostre idee su fatti accaduti su nostre emozioni attraverso parole attraverso 1l tono della voce attraverso gesti delle mani attraverso sguardi attraverso atteggia menti del volto o di altre parti del corpo Tutti questi segnali che lanciamo vengono recepiti e interpretati dal nostro interlocutore in base alle convenzioni acquisite attraverso l esperienza l educazione scolastica Mentre la comunicazione attraverso segnali verbali capita solo da un interlocutore che parli la nostra lingua gli altri segnali sono regolati da convenzioni spesso valide per tutte nazionalit l agitazione di una mano aperta viene quasi ovunque interpretata come un saluto il verso mmm come indice di dubbio o di perplessit Un insieme di segnali e delle relative convenzioni che danno significato alle informazioni che con essi si comunic
34. ossa funzionare una macchina come questa basta che descriviamo un qualunque algoritmo di calcolo per la sottrazione In questo modo diamo una interpretazione razionale del possibile funzionamento della macchina Infatti mettiamo in luce che per far uscire il valore di x y la macchina invece di nascondere al suo interno un piccolo mago che sa indovinare il risultato o un piccolo giapponesino che con abilissimi ragionamenti sa fare i calcoli in un attimo pu utilizzare un procedimento meccanico Passando dalla macchina divisione ad automatismi di altro tipo ci preoccuperemo di descrivere non pi un algoritmo aritmetico ma pi in generale un procedimento con cui dalle informazioni in ingresso si possa arrivare alle informazioni in uscita Il procedimento dovr consistere in una opportuna combinazione di elaborazioni elementari Basta che sappiamo che queste elaborazioni elementari e il loro collegamento sono eseguibili da una macchina Abbiamo gi visto che vi sono macchine in grado di eseguire conteggi abbiamo visto come pu essere realizzato un contagiri _ i i erno attorno a di confronti tra informazioni abbiamo visto come un li 4 I rti fi l 1 1 fi del galleggiante Era OEEEEECEEEECECL Li i EET particolare timer conironta lora attuale con le ore fis SI sate dall utente quando la levetta tocca la bandierina le due ore vengono a coincidere analogamente un termo ni stato pu controllare la temperatura sulla bas
35. re Geiger segnala che la stanza contaminata da radiazioni Un uscita bloccata da un uomo dalla pelle verde a macchie viola E un precedente visitatore che si attardato troppo Se hai la tuta protettiva puoi soccorrerlo e portarlo fuori dalla stanza aprendo la porta che lui ha davanti Altrimenti non indugiare c un altra uscita imboccala subito Appena sarai fuori da questo labirinto cercherai aiuto Ti trovi in una stanza le cui uscite A e B sono comandate da un automatismo che apre A se calcoli velocemente il risultato della operazione che appare qua sotto apre B ma solo dopo 2 minuti altrimenti DIVIDING ROOM Sei nella stanza dove si fanno le divisioni Se hai la calcolatrice puoi trattenerti Con poca fatica troverai un bottone con cui aprirai la porta finale e uscirai da questa brutta avventura Un custode ti si fa davanti minaccioso Se vuoi puoi provare a buttarti dalla finestra Altrimenti aspetta e vedi che vuole il custode Che fai ti butti dalla finestra F o aspetti il custode C AMEN e buona digestione al coccodrillo Si apre una botola e precipiti in un tunnel Improvvisamente ti trovi in una stanza che gi conosci Il leone che hai davanti affamatissimo Svelto gettagli del cibo e scappa Non vero che questa stanza non ha uscite scritto su un cartello Una voce ridente afferma L affermazione sul cartello falsa Val la pena che tu ti metta a cercare un uscita s n Hai sbagliato rispo
36. ro intero che pu andare da 0 a 100 Un altro gio catore B tenta di indovinare il numero Ad ogni tentativo A deve dire a B se ha indovinato il numero e in tal caso la partita finita se l ha superato o se rimasto al di sotto Nelle partita successiva A e B invertono 1 ruoli E cos via Alla fine vince chi ha fatto complessiva mente meno tentativi a vuoto Le istruzioni numerate seguenti rappresentano la strategia pi elementare che si pu seguire abbiamo indicato con X il numero da indovinare 1 Devo cercare un numero compreso tra N1 e N2 NI 0 e N2 100 2 Dico un numero N compreso tra N1 e N2 3 Se X N la partita finita 4 Se X gt N restringo la zona di ricerca a destra di N cio prendo N come nuovo NI altrimenti restringo la ricerca a sinistra di N cio prendo N come nuovo N2 5 Ripeto a partire dall istruzione 2 L idea quella di far tesoro degli insuccessi se X maggiore del numero che ho detto inutile che nei successivi tentativi dica numeri pi piccoli analogamente se X minore del numero che ho detto inutile poi tentare con numeri pi grandi Provate a trovare una strate gia pi efficiente che non si limiti a prendere un numero qualunque compreso tra N1 e N2 Discutetene in classe e poi rappresentatela sotto forma di istruzioni numerate o di dia gramma di flusso 70 La automazione l 7 Segnali e codici Il telefono modifica la forma delle informazi
37. sta Riprova La automazione l 59 Osservando il comportamento della macchina da gioco durante 1 tuoi tentativi potrai capire come com pletare il seguente diagramma cliccalo per ingrandirlo che indica come la macchina prosegue a seconda delle risposte del giocatore Completa il diagramma scrivi a fianco di ogni freccia che esce da un riquadro con domande la risposta corrispondente e metti in ogni riquadro vuoto OK quando esso corrisponde all uscita dal castello stregato e KO quando corrisponde a un insuccesso Poi osservando il diagramma completato individua quali sono i casi scelta degli oggetti iniziali scelte durante il percorso in cui il gioco si conclude positivamente Statistiche Analogamente al caso precedente se non lo avete gi fatto nell ambito della scheda 1 di Le statistiche 3 trasformerete provvisoriamente 1 personal computer in macchine statistiche caricando il programma R Vediamone un esempio d uso per studiare come nel 1926 1 consumi degli italiani si ripartivano nelle varie voci vedi tabella seguente voci di spesa MORALE Basta che l utente batta dati lt c 116148 9306 35756 45238 58919 168733 barplot dati per ottenere il diagramma a barre sotto a sinistra della collezione di dati racchiusi in c La assegnazione dei valori avviene mediante lt Volendo posso specificare i nomi da mettere sotto alle colonne e tracciare una griglia ottenendo il diagramma al centro etichet
38. ta da 50 cente simi vengono restituite 1 moneta da 20 e 3 da 10 Il diagramma 4 1 schematizza il funzionamento di questa macchina Il diagramma 4 2 dettaglia meglio il comportamento descritto da fai uscire A monete da 0 50 man mano che scende una moneta un dispositivo contatore scatta in avanti di 1 quando stata raggiunta la quantit prevista risposta si viene arrestato il flusso di monete e viene riazzerato 1l contatore FAIUSCIRE A monete da 0 50 PONI A 3 B 2 C 1 contatore 7 no Fal USCIRE una moneta da 0 50 PONI contatore contatore 1 PONI contatore 0 FAIUSCIRE A monete da 0 50 4 1 4 2 F amp AIUSCIRE E monete da 0 20 FAIUSCIRE C monete da 0 10 La automazione l 65 La macchina cambia monete programmabile Infatti il tipo della moneta introdotta viene individuato confrontandola con tre monete campione cambiando le monete campione si modifica il comportamento che corrisponde al primo riquadro del diagramma Inoltre possono essere modificati 1 valori con cui confrontare i contatori F Al USCIRE monete da F Al USCIRE E monete da F USCIRE C monete da Nota La distinzione tra dati e programmi non sempre netta Ad esempio nel caso del termostato la temperatura che viene selezionata dall utente potrebbe essere conside rata una informazione che modifica il programma come i valori che abbiamo sostituito nel diagramma dell
39. ta pu essere interpretata come una sequenza di informazioni si susseguono una nota un intervallo di tempo una nuova nota un nuovo intervallo di tempo informazioni che sul cilindro sono rappresentate dalla disposizione dei pioli L uomo interviene solo inizialmente per dare la carica Questo movimento dell uomo a differenza del caso della bicicletta o del cavatappi non viene trasformato direttamente in altro movimento ma serve solo ad alimentare il carillon cio a fornirgli l energia necessaria per dare una nuova forma sonora alle informazioni registrate sul cilindro dando la corda si comprime una molla a spirale che poi rilascia lentamente l energia immagazzinata Il carillon pu essere considerato un automa cio un robot una macchina in grado di regolare e gui dare autonomamente alcuni dei propri movimenti o di simulare altri comportamenti animali o pi propria mente umani Infatti una volta che stato caricato si comporta come un uomo che suoni uno xilofono In maniera simile funzionano ad esempio 1 robot impiegati per il controllo automatico delle tastiere nelle fabbriche che producono macchine da scrivere o da calcolo sono dotati di dispositivi che percuotono 1 tasti delle macchine da provare con movimenti simili a quelli eseguiti dalle mani di un uomo Il ruolo del motore svolto dalla molla che ha immagazzinato la carica gli ingranaggi che trasmettono al cilindro il movimento generato dalla molla sono macchi
40. te lt c al tb PR dal ab Etr a barplot dati names arg etichette ylim c 0 200e3 abline h c 0 50e3 100e3 150e3 200e3 col red lty 3 Il comando ylim specifica l intervallo verticale da 0 a 200 mila Il comando abline traccia delle linee rette orizzontali corrispondenti alle quote indicate h le traccia in rosso e tratteggiate Ity 3 Volendo il diagramma con le frequenze percentuali posso fare datiperc lt dati sum dati 100 barplot datiperc names arg etichette ylim c 0 40 abline h c 0 10 20 30 40 col red lty 3 ottenendo il diagramma a destra Se voglio i valori della somma e della distribuzione percentuale batto sum dati datiperc 434100 26 756047 2 143746 8 236812 10 421101 13 572679 38 869615 Il comando sum calcola la comma dei dati collezionati dati esegue 11 calcolo indicato su tutti 1 valori collezionati in dati O O La 19 i CJ s IO 150000 1000 O ERI Rie ica SL anra aa Rolo a viali Roli da al tb v abt a altbvabtra peli EA Ki ik sn Bi m 0 50000 60 La automazione l 2 Prova a usare questa macchina statistica per fare elaborazioni statistiche che hai gi realizzato impiegando CT e sussidi grafici carta millimetrata o quadrettata riga goniometro e confronta quanto hai ottenuto nei due modi 2 Movimenti e informazioni Che cosa fa la macchina da gioco considerata nel paragrafo precedente Legge 1 messaggi che
41. ti attraverso dischi magnetici via cavo I programmi incorporati sono impiegati dal calcolatore per eseguire le operazioni di base conteggi e operazioni aritmetiche elementari codifiche e decodifiche confronti tra segnali seguendo un ordine che dipende dai programmi e dai dati forniti dall esterno Considerando 1 calcolatori con dati e programmi si intendono sempre informazioni di tipo digitale In gran parte degli impieghi vengono elaborati dati di tipo numerico Anche quando i dati sono pi in generale di tipo alfanumerico il calcolatore li codifica sempre in forma numerica e li elabora utilizzando algoritmi cio procedimenti di calcolo Tutto ci dovrebbe farvi comprendere l importanza che ha la matematica nella comprensione del funzionamento e nella padronanza dell uso di un calcolatore Nel corso di questo e del prossimo anno vedremo quanta e quale matematica stia dietro alle capacit di un calcolatore L importanza assunta dall informatica cio dallo studio dei principi che regolano il funzionamento e l uso dei calcolatori informatica deriva da trattamento automatico delle informazioni dipende sia dal ruolo insostituibile che il calcolatore ha assunto in tutte le attivit per quanto riguarda a archiviazione e la ricerca di informazioni si pensi all anagrafe alla gestione delle scorte e degli acquisti nei magazzini nelle farmacie sia dal fatto che gran parte delle macchine che ci circond
42. tico di velocit e quello della macchina cambia monete senza entrare nei dettagli tecnologici Facciamo ancora un esempio tratto dalla matematica La divisione intera tra due numeri interi positivi M e N cio il calcolo del numero delle volte che N sta in M pu essere eseguita in pi modi Se conosco algoritmi per la addizione e la sottrazione posso a contare quante volte posso sottrarre N da M sottrazione ripetuta quanto fa 1400 400 Posso sottrarre 400 1 volta mi rimane 1000 anzi 2 mi rimane 600 anzi 3 mi rimane 200 ma non di pi il risultato 3 oppure b contare quante volte devo a partire da 0 addizionare N per arrivare a M o il pi vicino pos sibile a M senza superarlo addizione ripetuta quanto fa 1400 400 Posso prendere 400 1 volta arrivo a 400 anzi 2 arrivo a 800 anzi 3 arrivo a 1200 ma non di pi il risultato 3 L operazione pu essere schematizzata cos SRISIOno KENY ELIE E la macchina che trasforma x e y in x y questo il modo in cui spes ingresso uscita so viene indicato il risultato della divisione intera per distinguerlo dal valore esatto non troncato agli interi indicato con x y In questo modo abbiamo descritto la relazione tra dati in ingresso e dati in uscita indipendentemente da come venga svolto il calcolo La scatola nera potrebbe incorporare un programma che procede nel modo a nel modo b o in un altro modo Se vogliamo solamente capire come p
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