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SINTESI ESAME INFORMATICA QUINTO ANNO
PROTOCOLLI DI RETE
Rete di Computer: Una rete di computer è un insieme di unità di elaborazione autonome, come cellulari o computer, chiamate nodi o host, che comunicano tra loro utilizzando un protocollo di comunicazione. I nodi sono collegati fisicamente attraverso sistemi di comunicazione con attrezzature passive (es: cavi) e dispositivi attivi (es: modem, router). Logicamente, i nodi comunicano tramite programmi e software che seguono un insieme di regole noto come protocollo informatico di comunicazione. Tipi di Rete: Le reti possono essere classificate in base alla loro estensione geografica:
- PAN (Personal Area Network): copre pochi metri e serve un unico utente. - LAN (Local Area Network): si estende fino a 100 metri, tipica di scuole o uffici. - CAN (Campus Area Network): copre un campus.
- MAN (Metropolitan Area Network): copre alcune decine di chilometri quadrati. - WAN (Wide Area Network): connette computer su distanze intercontinentali. - GAN (Global Area Network): connette computer in diversi continenti → satelliti. Topologie di Rete: La topologia di una rete descrive come sono collegati i nodi: - Topologia a bus: Nodi connessi a un unico mezzo fisico comune. Trasmissione broadcast con un nodo alla volta che può trasmettere. - Topologia a stella : Nodi collegati a un nodo centrale (hub, switch, o router). Se il nodo centrale si guasta, l'intera rete è compromessa. - Topologia ad anello: Nodi collegati in sequenza a formare un anello unidirezionale. - Topologia a maglia completa: Ogni nodo è collegato a tutti gli altri, evitando collisioni e tempi di attesa, ma con alti costi di installazione. Tecniche di Commutazione e Protocolli: La commutazione consente di realizzare un circuito virtuale tra due stazioni. Esistono diverse tecniche: - Commutazione di circuito: Utilizzata nelle telefonate, costruisce un canale fisico tra mittente e destinatario. - Commutazione di messaggio: Definisce un percorso logico obbligatorio senza occupare l'intero percorso per tutto il tempo della trasmissione. - Commutazione di pacchetto: Divide il messaggio in pacchetti che possono viaggiare su percorsi diversi, riducendo il rischio di sovraffollamento delle linee. Protocolli di Comunicazione: sono insiemi di regole che standardizzano e governano le operazioni delle unità funzionali che sovrintendono la comunicazione. Essi definiscono come avviene lo scambio di dati e il loro formato. Consentono di usare efficacemente la rete, coordinare l'instradamento, assicurare la buona riuscita della comunicazione, controllare e risolvere errori, e fornire servizi di rete come lo scambio di file e la posta elettronica. Modello Architetturale ISO/OSI: Il modello OSI definisce un sistema di elaborazione come un insieme di sette strati funzionali o livelli (layer), ciascuno dei quali comunica con quelli adiacenti attraverso specifici protocolli. Il modello si basa su: ● Simmetria : consente di bilanciare i carichi elaborativi sui vari sistemi. ● Struttura gerarchica : i vari sottosistemi ( layer ) sono organizzati in una rigorosa gerarchia operativa. ● Modularità : garantisce che ogni livello abbia ben definite funzioni interne e interfacce con cui riceve, o trasmette, comandi e dati verso i propri livelli adiacenti. Comunicazione tra Host: La comunicazione tra due entità dello stesso livello di due host diversi avviene attraverso i servizi offerti dal livello sottostante. Ogni livello aggiunge
header e trailer per il controllo dei dati, che vengono poi rimossi al ricevimento, permettendo la ricostruzione del messaggio originale. Funzioni dei Livelli del Modello OSI:
1. Livello fisico : Trasmette bit e verifica la compatibilità e disponibilità del destinatario. 2. Livello di collegamento dati : Organizza i bit in frame e li prepara per la trasmissione. 3. Livello di rete: Stabilisce connessioni e instrada i dati attraverso la rete. 4. Livello di trasporto: Garantisce il trasferimento dei messaggi e gestisce il traffico di rete. 5. Livello di sessione: Gestisce la sincronizzazione dei messaggi e il tipo di percorso. 6. Livello di presentazione: Analizza il significato dei dati trasmessi. 7. Livello di applicazione: Fornisce servizi di rete agli utenti finali. Il Livello Fisico: Il Protocollo CSMA/CD : Ethernet è il tipo più diffuso di rete locale (LAN) e si basa sul protocollo a contesa CSMA/CD. Le stazioni sulla rete Ethernet ascoltano costantemente la rete per rilevare la presenza di segnali , verificando se la linea è libera per trasmettere. Quando la rete è libera, una stazione trasmette i dati alla destinazione. Tutte le stazioni ricevono questi dati, ma solo la stazione destinataria li accetta. L'accesso alla rete è multiplo , consentendo a tutte le stazioni di trasmettere se la linea è libera. Tuttavia, può accadere che due o più stazioni tentino di trasmettere contemporaneamente, causando una collisione. Se non ci fosse un meccanismo per rilevare le collisioni, le stazioni continuerebbero a trasmettere, generando confusione. Per rilevare le collisioni, le schede di interfaccia delle stazioni Ethernet contengono un circuito che verifica l'esistenza di valori di tensione superiori alla norma. Quando si verifica una collisione, le stazioni interrompono la trasmissione e attivano un timer di durata casuale prima di ritentare. Un problema del protocollo CSMA/CD è l'ipercongestionamento. Quando la rete è sovraccarica, alcuni messaggi potrebbero non essere convogliati in tempo, generando una "broadcast storm " con numerosi tentativi di invio dei dati. Il Livello Data Link : Il livello data link raggruppa i dati da trasmettere in pacchetti e garantisce una trasmissione priva di errori ai livelli superiori del modello ISO/OSI. Si divide in due sottolivelli: - LLC (Logical Link Control): Comune a tutte le LAN, fornisce l'interfaccia tra la LAN e gli strati dell'utente. - MAC (Media Access Control): Specifico per ogni LAN, gestisce il traffico, determina quando il supporto fisico è libero, individua le collisioni e gestisce la ritrasmissione dei dati. Il frame MAC contiene diversi campi, tra cui: - Preambolo: Garantisce la sincronizzazione dei supporti fisici. - Indirizzi MAC: Contengono l'indirizzo del destinatario e del mittente. - Tipo di Protocollo: Specifica il tipo di protocollo eseguito nella rete.
- FCS (Frame Check Sequence): Contiene bit per il controllo degli errori sui dati trasmessi. Servizi Connessi e Non Connessi: I servizi di rete possono essere connessi o n on connessi. Un collegamento connesso prevede tre fasi: 1. Creazione della Connessione : Il mittente richiede esplicitamente la connessione al destinatario. 2. Trasferimento Dati : Una volta stabilita la connessione, i dati vengono trasferiti. 3. Chiusura della Connessione: La connessione viene terminata dopo il trasferimento dei dati. Nei servizi connessi, è possibile rilevare e correggere errori, mentre nei servizi non connessi, ogni pacchetto è indipendente e non c'è controllo del flusso. I servizi non connessi offrono maggiore efficienza ma nessuna garanzia di consegna. Individuazione dei frame: Una volta suddivisa l'unica entità di dati in N pacchetti, questo livello deve preoccuparsi che i pacchetti arrivino correttamente a destinazione e vengano ricostruiti per formare un' unica entità. Occorre individuare l'inizio e la fine di ogni frame.
Maschera di Sottorete: La subnet mask separa l'indirizzo IP in Net ID e Host ID, facilitando la comunicazione all'interno di sottoreti. I router usano le subnet mask per instradare i pacchetti correttamente. Reti Peer-to-Peer e Client-Server:
- Reti Peer-to-Peer: Tutti i computer hanno uguale importanza e condividono le risorse senza una gestione centralizzata. - Reti Client-Server: Un server dedicato gestisce le risorse e controlla gli accessi, ottimizzando la gestione della rete. Dispositivi di Rete: - Proxy Server : è un programma , installato sul computer con la connessione remota, che riesce a soddisfare tutte le richieste Internet dei client della rete locale , instradando verso il modem. - Firewall : tipicamente usati per mantenere più sicuro un sistema , possono ad esempio impedire attacchi hacker. - Router: dispositivi sui quali viene eseguito un programma che esamina ogni intestazione dei pacchetti di dati in arrivo per poi inviare questi pacchetti alla corretta LAN collegata. - Gli switch e gli hub venivano spesso utilizzati nella stessa rete. Oggi gli switch, grazie all'abbattimento dei costi, hanno sostituito totalmente gli hub, garantendo velocità di trasmissione maggiori. Rispetto agli hub, gli switch offrono una larghezza di banda maggiore agli utenti, perché il canale di comunicazione non è condiviso, ma dedicato. Servizi di rete: Sono le applicazioni utilizzate per garantire le funzionalità richieste dalla rete di comunicazione LAN : - FTP (File Transfert Protocol): ha come utilizzo il trasferimento efficiente dei file tra sistemi remoti. - NAT (Network Address Translation): è un sistema operante su router che hanno come scopo quello di renderlo in grado di sostituire gli indirizzi IP dei pacchetti che giungono da un'interfaccia con altri indirizzi IP per poterli inoltrare su un' altra interfaccia. - PROXY - HTTP : l’Hyper Text Transfer Protocol è un protocollo client/server utilizzato dai web browser per inviare richieste di file ai web server. - DHCP : assegna in modo automatico gli indirizzi IP agli host di una rete TCP/IP e fornisce parametri di configurazione. - DNS (Domain Name System): indica il sistema complessivo per ottenere l'indirizzo IP di un host della rete (privata o pubblica) dal suo nome simbolico (hostname) o viceversa. - FIREWALL - POSTA ELETTRONICA. Comunicazione tra Reti Differenti: Per collegare reti diverse, si configurano indirizzi IP, subnet mask e gateway. La condivisione di Internet tra reti si ottiene tramite proxy server o router, assicurando la comunicazione efficiente tra reti distinte. L’INFORMATICA GIURIDICA Il software è tutelato dalla normativa sul Diritto d'Autore, che riconosce all'autore di un'opera creativa il diritto esclusivo sulla stessa, limitando la sua libera utilizzazione da parte della collettività. Per " software " si intende un programma per elaboratore, esprimibile in qualsiasi forma, purché originale e frutto di creazione intellettuale. La legge tutela la forma
espressiva del programma, non le idee o i principi alla base dello stesso, impedendo l'imitazione o la copia della sua forma finale. Le Sanzioni: La legge mira a limitare l'uso illecito dei programmi per computer, prevedendo pene detentive da tre mesi a tre anni e multe per reati come duplicazione a fini di profitto, importazione , distribuzione, vendita e detenzione di software pirata , concessione illegale di programmi e manomissione di dispositivi di protezione. Gli unici a poter realizzare una copia di backup sono i detentori del software originale , e l'autore decide i permessi concessi agli acquirenti o detentori del software. Esistono due categorie di diritti per il Diritto d'Autore: diritti morali, che tutelano l'autore, la sua reputazione e il suo onore, e diritti di utilizzazione economica , che stabiliscono l'uso economico dell'opera. Software e Licenze: Quando si acquista un software, si acquista la sua licenza d'uso. I software possono essere:
- Proprietari : prodotti industriali i cui sorgenti sono segreti industriali. Copiare, diffondere o modificare tali software è illegale.
- Libero o Open Source : distribuito con il codice sorgente e liberamente utilizzabile, modificabile e distribuibile anche a scopo di lucro. Include software con permesso d'autore (copyleft) e software senza permesso d'autore (pubblico dominio). - Semilibero : non libero, ma con permesso di uso, copia, modifica e distribuzione senza scopo di lucro.
- Freeware : ridistribuibile ma non modificabile, con codice sorgente non disponibile e uso e distribuzione gratuiti. - Shareware: ridistribuibile con pagamento della licenza dopo un uso limitato. Non sono né liberi né semiliberi poiché il codice sorgente non è disponibile e richiedono il pagamento della licenza. - Commerciale: sviluppato per trarre un guadagno, con uso e distribuzione a scopo di lucro. Può essere sia libero che non libero. Il GDPR: Il Regolamento UE-2016/679, noto come GDPR, si applica a tutte le imprese che elaborano e raccolgono dati personali di cittadini europei, garantendo una tutela diretta ai cittadini. Le misure minime previste includono conservazione dei dati, consenso al trattamento, misure di sicurezza adeguate e obbligo per enti pubblici di nominare un DPO (Responsabile della protezione dei dati ). Dati Personali: Il GDPR classifica i dati personali in tre categorie: identificativi , sensibili e super sensibili. I dati sensibili e super sensibili richiedono consenso scritto per qualsiasi trattamento. Il Regolamento garantisce anche la portabilità dei dati. Accountability e Data Breach: L'accountability richiede il rispetto continuo degli obblighi del GDPR e una gestione responsabile dei dati. In caso di data breach (v iolazione di dati personali ), le aziende devono notificare tempestivamente all' Autorità Garante e agli interessati, pena sanzioni amministrative. È obbligatorio tenere un registro del trattamento dei dati personali. Misure Tecniche : Le misure tecniche includono la pseudonimizzazione , cifratura, riservatezza, integrità, disponibilità, resilienza, disaster recovery e sicurezza del trattamento per garantire un livello di sicurezza adeguato al rischio. Comportamento degli Operatori: Gli operatori devono garantire la sicurezza delle password e prevenire accessi non autorizzati. Gli errori umani e il phishing rappresentano rischi significativi per la sicurezza dei dati.
LA SICUREZZA INFORMATICA
La sicurezza è uno degli obiettivi principali di un gestore di sistemi informatici, mirata a proteggere vari aspetti fondamentali del sistema: disponibilità, integrità, confidenzialità, autenticazione e non ripudio. Questi elementi sono essenziali per garantire un funzionamento sicuro ed efficace di qualsiasi sistema informatico. Disponibilità o Affidabilità: I dati devono essere sempre accessibili agli utenti autorizzati. Interruzioni di alimentazione elettrica o guasti hardware possono compromettere la disponibilità. Integrità: La protezione dei dati deve garantire che non vengano corrotti. I dati devono rimanere invariati durante la trasmissione e la memorizzazione. Eventi come cancellazioni o modifiche non autorizzate rappresentano violazioni dell'integrità. Confidenzialità o Riservatezza: Solo i destinatari legittimi devono poter accedere ai dati. La violazione della riservatezza può avvenire tramite intercettazioni durante la trasmissione o accessi non autorizzati ai dati memorizzati. Autenticazione o Autenticità: Questa protezione assicura che la sorgente, la destinazione e il contenuto del messaggio siano autentici. Un esempio di violazione è l'invio di email da parte di hacker che si spacciano per persone conosciute. Non Ripudio : Garantisce che il mittente e il destinatario non possano negare di aver rispettivamente inviato e ricevuto i dati. Una firma falsa o carta intestata falsa rappresentano violazioni del non ripudio. Un caso di violazione di integrità e affidabilità è la rottura di un disco fisso , mentre la sola rottura della parte elettronica viola solo l'affidabilità. Un sistema informatico è sicuro quando le informazioni sono protette da misure apposite contro violazioni. Il concetto giuridico di sicurezza informatica include la tutela della confidenzialità, integrità e disponibilità delle informazioni registrate. Ad esempio, l'accesso non autorizzato è considerato una violazione di domicilio, e la copiatura di dati un furto o violazione del diritto d'autore. Sicurezza dei Dati in Rete: La sicurezza dei dati trasmessi su reti, in particolare su Internet, è fondamentale. Originariamente, Internet era concepita per lo scambio di informazioni, senza considerazioni di sicurezza. Con l'introduzione di transazioni economiche , la sicurezza è diventata cruciale. Violazioni della Sicurezza: Attacchi ai Sistemi Informatici : Gli attacchi informatici possono essere accidentali o intenzionali , e variano da eventi catastrofici come terremoti a interruzioni di energia. Gli agenti umani possono essere intenzionali, come i criminali informatici che creano virus, o non intenzionali, come il personale che commette errori. Gli attacchi attivi, come attentati a impianti informatici, e passivi , come l'intercettazione dei dati, mirano a sovvertire la sicurezza dei sistemi. Gli strumenti utilizzati includono hacker (che testano le misure di sicurezza) e cracker (che sfruttano falle per commettere crimini). Strumenti di Attacco: Gli attacchi informatici includono lo sniffing , che intercetta i dati in transito, lo spoofing , che falsifica l'indirizzo IP dell'origine, e lo spamming , che invia email indesiderate. Altri metodi comprendono le backdoor , che permettono accessi non autorizzati, e v ari tipi di malware come virus, worm e trojan.
Worm : Programmi che si replicano saturando il sistema. Possono intasare la rete e rallentare le comunicazioni. Trojan: Programmi nascosti in applicazioni innocue, che si attivano al verificarsi di eventi specifici, eseguendo funzioni dannose. Virus: Programmi autonomi che si replicano e possono avere diverse caratteristiche, come i virus di file che sostituiscono programmi esistenti o i virus di boot che infettano il settore di avvio dei dischi. Protezione dagli Attacchi : La protezione da attacchi informatici richiede misure organizzative e tecniche per ridurre al minimo i rischi. I cookie , piccoli file di testo memorizzati sui computer degli utenti, possono essere utilizzati per identificare e tracciare le attività degli utenti, ma devono essere gestiti in conformità alle leggi sulla privacy. Crittografia: La crittografia è fondamentale per proteggere i messaggi trasformandoli in modo che siano leggibili solo da mittente e destinatario. Un buon sistema di crittografia garantisce autenticazione, confidenzialità e integrità dei dati. ● Crittografia Simmetrica: Utilizza una sola chiave per cifrare e decifrare i messaggi. La chiave deve essere segreta e condivisa tra mittente e destinatario. Esempi di algoritmi simmetrici includono DES e IDEA. ● Crittografia Asimmetrica : Utilizza u na coppia di chiavi , una pubblica e una privata. La chiave pubblica è usata per cifrare i messaggi, mentre la chiave privata è usata per decifrarli. Questo sistema garantisce l' autenticazione del mittente e del destinatario e la riservatezza del messaggio. Esempi di algoritmi asimmetrici sono RSA e Diffie-Hellman. Firma Digitale: La firma digitale applica i principi della crittografia per garantire l' autenticità e l'integrità dei documenti. La firma digitale si basa su una funzione one-way hash e l'uso di chiavi asimmetriche per crittografare l'impronta digitale del messaggio. Il destinatario può verificare l'autenticità del mittente e l'integrità del messaggio confrontando l'impronta digitale ricevuta con quella calcolata. La firma digitale si distingue in:
- firma elettronica : insieme dei dati in forma elettronica, allegati oppure connessi tramite associazione logica ad altri documenti elettronici, utilizzati come metodo di autenticazione informatica
- firma elettronica avanzata : insieme di dati in forma elettronica allegati oppure connessi a un documento informatico che consentono l' identificazione del firmatario del documento e garantiscono la connessione univoca al firmatario
- firma elettronica qualificata : firma elettronica ottenuta attraverso una procedura informatica che garantisce la connessione univoca al firmatario e la sua univoca autenticazione informatica
- firma digitale : particolare tipo di firma elettronica qualificata basata su un sistema di chiavi crittografiche , una pubblica e l'altra privata, correlate tra loro, che consente al titolare tramite la chiave privata e al destinatario tramite la chiave pubblica , rispettivamente, di rendere manifesta e di verificare la provenienza e l'integrità di un documento informatico. Validità della Firma Digitale: La legge italiana, con l'Art. 15 della Legge Bassanini 1, riconosce il valore giuridico della firma digitale , attribuendo piena efficacia giuridica ai documenti firmati digitalmente. Sistemi di Sicurezza nelle Reti: Una rete deve proteggere la conservazione e l'integrità dei dati, difendersi da attacchi esterni e ottimizzare le connessioni. Il backup è una pratica
Classificazione dei Sistemi: I sistemi possono essere classificati in vari modi:
- Invariante o stazionario: Risponde sempre nello stesso modo agli stessi ingressi in momenti diversi. - Variante o deteriorabile : Le risposte variano anche se gli ingressi sono gli stessi.
- una variabile è continua quando, scelti due valori diversi tra loro del suo dominio, la variabile può assumere tutti gli infiniti valori compresi tra questi due estremi (peso)
- una variabile è discreta quando può assumere solo un numero finito di valori (pulsante)
- un insieme di variabili è discreto quando ciascun elemento dell'insieme è discreto
- un insieme di variabili è è continuo quando anche un solo elemento è continuo
- una funzione è continua se la legge che lega la variabile dipendente (y) a quella indipendente (x) è continua
- una funzione si dice discreta quando il suo codominio è discreto. I sistemi continui e discreti si differenziano ulteriormente:
- sistema discreto nell' avanzamento : quando è discreto l'insieme dei tempi , cioè il sistema può essere analizzato in precisi istanti di tempo (sequenza cinematografica)
- sistema discreto nelle sollecitazioni : quando l'insieme dei possibili valori di ingresso è discreto (il sistema distributore di lattine)
- sistema discreto nelle interazioni : quando la funzione di transizione e quella di trasformazione sono discrete.
- un sistema si dice dinamico quando la sua configurazione (ossia l'insieme di variabili che descrivono lo stato del sistema) varia nel tempo
- un sistema si dice statico quando la sua configurazione (ossia l'insieme di variabili che descrivono lo stato del sistema) non varia nel tempo (sasso).
- un sistema si dice deterministico quando le funzioni di transizione e di trasformazione sono definite in modo da permettere la determinazione del valore dello stato e delle uscite in modo univoco (sistema di irrigazione)
- un sistema si dice stocastico quando una delle due funzioni è regolata da legami di natura probabilistica (luminosità di una stanza).
- un sistema si dice combinatorio se le uscite in un certo istante dipendono solo dai valori presenti agli ingressi nel medesimo istante (dispositivo che esegue le quattro operazioni aritmetiche).
- un sistema si dice sequenziale quando le uscite dipendono non solo dai valori degli ingressi in un istante, ma anche dai valori assunti in precedenza degli ingressi (distributore di bibite). I Modelli : Un modello è una rappresentazione semplificata di un sistema reale , utilizzata per studiare un aspetto specifico senza intervenire direttamente sul sistema originale. Il processo di astrazione estrae solo le informazioni necessarie per risolvere un problema, utilizzando simboli per rappresentare gli oggetti reali e trascurando i dettagli implementativi. I modelli possono essere classificati in base alla loro somiglianza con il sistema originale:
- Fisici o reali: Costituiti da elementi del mondo fisico.
- Astratti o simbolici : Rappresentano le caratteristiche della realtà utilizzando un linguaggio simbolico (matematico, grafico, di programmazione). Tra i modelli fisici si distinguono i modelli iconici e analogici , mentre tra quelli astratti ci sono i modelli matematici, grafici e logici. GLI AUTOMI
Un automa è un modello di calcolo semplice e versatile , utile per descrivere numerosi problemi. È un dispositivo che legge una stringa di input e la elabora secondo un meccanismo specifico, con una memoria limitata, producendo delle uscite. Questo processo è rappresentabile graficamente in modo intuitivo. Gli automi hanno caratteristiche:
- Dinamici: evolvono nel tempo. - Invarianti: rispondono allo stesso modo a una sollecitazione, indipendentemente dal tempo. - Discreti nell'avanzamento e nelle interazioni: il tempo e le funzioni di transizione e trasformazione sono discreti. - Ingressi e uscite finiti: gli insiemi di ingressi e uscite contengono un numero finito di elementi. Gli Automi a Stati Finiti : Un automa a stati finiti (ASF) è un tipo di automa con un numero finito di stati. Viene descritto matematicamente con:
- I: insieme degli ingressi.
- U: insieme delle uscite.
- S: insieme finito degli stati interni.
- f: funzione di transizione degli stati.
- g: funzione di trasformazione delle uscite. Rappresentazione degli Automi: Gli ASF possono essere rappresentati mediante: - Diagrammi degli stati: grafico costituito da bolle e archi. - Bolle: rappresentano gli stati. - Archi: rappresentano le transizioni con etichette input/output. - Stato iniziale: nodo con una freccia entrante. - Stati finali: bolle con doppio cerchio, indicanti il successo di un'esecuzione. Tabelle di transizione : tabella con righe per ogni stato e colonne per ogni ingresso, contenente coppie stato successivo/uscita. Gli Stati di Memoria: Gli stati di un automa rappresentano la sua memoria , determinando il comportamento futuro in base a quello che è successo in precedenza. In base allo stato corrente e all'input ricevuto, l'automa stabilisce il suo comportamento. Gli Automi Riconoscitori : Gli automi riconoscitori identificano la presenza di specifiche sequenze di simboli negli input. Sono particolarmente importanti per riconoscere stringhe appartenenti a un determinato linguaggio, rispondendo "sì" se la stringa appartiene al linguaggio e "no" altrimenti. Alcuni automi riconoscitori possono gestire ripetizioni o sovrapposizioni di simboli, mentre altri no. MACCHINA DI TURING Gli Esecutori come Modelli Computazionali: Gli esecutori sono modelli computazionali che non devono essere necessariamente intesi come macchine fisiche, come i computer attuali, ma come astrazioni che eseguono algoritmi. Essi definiscono come trattare l'input, interpretare l'output e implementare il procedimento risolutivo. Gli esecutori possono essere realizzati attraverso modelli matematici o congegni meccanici. Modelli Matematici : I modelli matematici sono utili per liberarsi dalle specificità delle
operazioni compiute dall'algoritmo. Il Costo Dominante : Spesso ci si concentra solo sulle operazioni più onerose, trascurando quelle meno significative. Il tempo di esecuzione di un algoritmo è proporzionale al suo costo complessivo. Analisi della Complessità: La complessità di un algoritmo è legata alla dimensione dei dati di input. Si usa la notazione T(N) per indicare il numero di operazioni in funzione della dimensione dei dati. Questo viene chiamato c omplessità computazionale o complessità dell'algoritmo. Complessità Asintotica: Per valori molto grandi dei dati di input, si parla di complessità asintotica. Questo concetto si basa sull' ordine di grandezza della complessità e permette di comprendere il comportamento di un algoritmo per dimensioni di input molto grandi. Classi di Complessità : Le classi di complessità, come costante, logaritmica, lineare, polinomiale ed esponenziale, definiscono gli ordini di grandezza delle funzioni T(N) e forniscono indicazioni sulle prestazioni degli algoritmi. Efficienza di un Algoritmo : Due algoritmi possono avere la stessa classe di complessità ma tempi di esecuzione diversi. L'efficienza di un algoritmo è definita dal suo tempo di esecuzione, e gli algoritmi più efficienti impiegano meno tempo per risolvere lo stesso problema. Considerando l'intrattabilità degli algoritmi con complessità esponenziale, è evidente che l'evoluzione tecnologica da sola non può migliorare i tempi di esecuzione di tali algoritmi, poiché la loro complessità non dipende dalla potenza di calcolo disponibile. INTELLIGENZA ARTIFICIALE E RETI NEURALI L'Intelligenza Artificiale (IA ) è un campo multidisciplinare che ha radici in diverse discipline, tra cui l'informatica. Si occupa della comprensione e della riproduzione del comportamento intelligent e. L'IA classica è una branca dell'informatica che si concentra sulla progettazione di sistemi hardware e software capaci di eseguire compiti che sembrano richiedere intelligenza umana. Intelligenza Artificiale Classica : L'obiettivo principale dell'IA classica è replicare o emulare l'intelligenza umana. Questo può avvenire attraverso modelli antropomorfici, che mirano a ottenere prestazioni simili a quelle umane utilizzando gli stessi metodi umani, o modelli non antropomorfici, che mirano a ottenere prestazioni migliori attraverso l'esame di diverse casistiche. L'INTELLIGENZA ARTIFICIALE FORTE L'intelligenza artificiale forte ritiene che un computer, possa essere veramente dotato di un' intelligenza pura , non distinguibile dall' intelligenza umana , una sorta di macchina dotata di mente in senso pieno e letterale. Thomas Hobbes: "ragionare non è nient'altro che calcolare. I punti su cui l'IA forte si è concentrata maggiormente sono:
- la rappresentazione della conoscenza ;
- l' uso del ragionamento ;
- la pianificazione ;
- l' analisi del linguaggio naturale. È stato dato, invece, poco spazio ad altri elementi oggi ritenuti fondamentali, come: -
l'apprendimento automatico , per cui un sistema apprende a funzionare meglio sulla base delle esperienze registrate;
- la capacità di riconoscere e classificare. La tecnologia emblematica dell'IA forte è stata quella dei sistemi esperti , ovvero di quei programmi che riproducono il comportamento di un esperto umano in uno specifico dominio : - forniscono le stesse risposte o gli stessi consigli che fornirebbe l'esperto umano ; - sono in grado di giustificare la propria risposta. Il compito dell' interfaccia è quello di rendere la comunicazione tra l' utente e il sistema esperto la più naturale possibile. La base di conoscenza memorizza la conoscenza dell'esperto. Tale conoscenza consiste, essenzialmente, di fatti e regole. Il motore inferenziale è la parte attiva del sistema. Usa la base di conoscenza per inferire nuovi fatti e produrre soluzioni. L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE DEBOLE L'intelligenza artificiale debole sostiene che un computer non sarà mai in grado di essere equivalente a una mente umana , ma potrà solo arrivare a simulare alcuni processi cognitivi umani senza riuscire a riprodurli nella loro totale complessità I sostenitori dell'intelligenza artificiale debole non si pongono più l'obiettivo di realizzare intelligenze simili a quelle umane, ma piuttosto di realizzare software che possano sostituire alcune funzioni umane , come per esempio la traduzione automatica di testi, o la previsione di atti criminali... L'importante è che il software agisca come un soggetto intelligente , non che lo sia davvero. [Se un navigatore satellitare ci consente di arrivare a destinazione, fornendoci informazioni con una voce sintetica suadente, a chi segue l'IA debole non importerà il modo in cui ci arriva, mentre un seguace dell'IA forte potrà obiettare che non è così che le persone ragionano] Aree di Applicazione: L'IA trova applicazioni in diversi settori, come la robotica, i sistemi esperti, la domotica, il controllo autonomo, i giochi, la dimostrazione di teoremi matematici e la comprensione del linguaggio naturale. Il Contributo di Turing: Alan Turing ha introdotto il test di Turing come un metodo per verificare l'intelligenza artificiale. Questo test coinvolge un esaminatore che cerca di distinguere tra le risposte fornite da una macchina e quelle fornite da una persona. Informatica, Intelligenza Artificiale e Robotica: L'IA si basa su teorie di base dell'informatica e si propone di ampliare le applicazioni. La robotica coinvolge la creazione di macchine, come i robot, che riproducono alcune facoltà dell'intelligenza umana e interagiscono con l'ambiente. Risoluzione Automatica dei Problemi: L'IA si concentra sulla risoluzione automatica dei problemi, che coinvolge l'elaborazione di problemi rappresentati e la loro trasformazione in problemi risolti attraverso processi di inferenza. Il tutto avviene nel seguente modo:
- passaggio dal mondo della realtà (fenomeno,) al mondo della conoscenza della realtà (modello, problema rappresentato), chiamato abduzione ;
- passaggio all'interno della conoscenza della realtà (dal modello alla legge, dal problema rappresentato al problema risolto ), chiamato inferenza ;
- passaggio dal mondo della conoscenza della realtà (legge, problema risolto) al mondo della realtà (fenomeno, problema intuitivo), chiamato adduzione. Le attività dell' abduzione e dell' adduzione vengono globalmente intese con il termine di afferenza , concetto che è in contrapposizione con quello di inferenza , in quanto quest'ultimo opera all'interno della conoscenza della realtà. L' IA si concentra proprio sull' attività inferenziale nell' emulare le attività intellettuali dell' uomo.
La logica fuzzy permette l'appartenenza parziale a un insieme, consentendo un ragionamento automatizzato più raffinato rispetto alla logica convenzionale basata su insiemi con confini rigidi. Insiemi Fuzzy: La logica fuzzy consente la rappresentazione di concetti imprecisi attraverso insiemi sfumati. Gli insiemi fuzzy vengono definiti da funzioni di appartenenza che indicano il grado di appartenenza degli elementi all'insieme. Questa flessibilità consente la rappresentazione di concetti imprecisi nel mondo reale.
