Erna-Schneider-HooverHo lavorato per oltre vent’anni nel software delle telecomunicazioni, eppure ho scoperto solo un anno fa che devo ringraziare Erna Schneider Hoover se ho potuto svolgere quel lavoro. Aggiungerei però, che tutti noi dovremmo esserle grati. Perché?

Perché Erna ha rivoluzionato le telecomunicazioni.

Prima del suo contributo, e parliamo degli anni ’50 del secolo scorso, i sistemi e le Reti Telefoniche erano di tipo elettromeccanico. Quando si alzava la cornetta si attendeva il segnale di libero dalla centrale (o di occupato nel caso di linee non disponibili), e poi con il disco combinatore si inserivano, ad uno ad uno, i numeri che costituivano il numero telefonico della persona che si voleva chiamare:  3 4 5  ….

Al primo numero, esempio 3, la centrale faceva muovere un selettore che ruotava alla terza posizione; il secondo numero, 4, faceva muovere alla quarta posizione un secondo selettore, e così via fino ad arrivare al telefono del destinatario

credits: ilmondodelletelecomunicazioni.it/

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Selettore Siemens

Attraverso questa catena di  selettori elettromeccanici installati nelle centrali, si creava una connessione fisica tra i due telefoni, quello del chiamante e del chiamato; come se fossero collegati da un cavo diretto.

La commutazione (switching) delle telefonate avveniva quindi attraverso una intricata serie di relè, connessioni filari, e selettori rotanti; apparati e meccanismi che via via crescevano in funzione dell’aumento degli abbonati al servizio telefonico.

L’americana Bell era una delle più grandi compagnie telefoniche dell’epoca, ed i suoi Bell Labs uno dei più eccellenti e prolifici centri di ricerca al mondo. Fu lì, ad esempio, che venne inventato il transistor, il componente che dette il via all’era dell’elettronica, anche nelle centrali telefoniche.

E fu proprio nei Bell Labs, dove lavorò per trentadue anni, che Erna rivoluzionò le telecomunicazioni moderne.

Prima di essere assunta in Bell nel 1954, Erna si era laureata in storia medievale nel 1948 e nel 1951 aveva acquisito un dottorato in filosofia e fondamenti di logica-matematica, alla università di Yale. La sua carriera nell’insegnamento si interruppe quando il marito fu assunto dalla Bell e i due si trasferirono nel New Jersey. Non riuscendo a trovare un contratto per insegnare e proseguire le sue ricerche, Erna accettò un lavoro da assistente tecnico nei Bell Labs dove lavorava il marito. Fu una rarità, perchè in quei tempi alle donne di solito era riservato un lavoro da operatrici o da amministrative

Erano gli anni in cui: si stava diffondendo l’elettronica, i computer facevano la loro comparsa sulla scena industriale e della difesa, e le compagnie telefoniche registravano un costante incremento di utenti e traffico.

La Bell si rese subito conto che questo aumento di utenti e di traffico non era compatibile con la tecnologia delle proprie centrali, ormai totalmente inondate di chiamate in arrivo da servire. I problemi erano vari e complessi: il sovraccarico delle centrali, chiamate perse, conversazioni abbattute, continui segnali di occupato, ed il blocco dei nuovi apparati elettronici che si “congelavano” in presenza di sovraccarico

Erna, che all’ingresso in Bell era stata indirizzata e formata sulla programmazione dei computer, trovò la soluzione delle soluzioni. Lei semplicemente pensò che tutto quel lavoro di gestione delle chiamate poteva essere fatto molto più efficacemente e più velocemente dai computer.

Lo pensò e lo fece, sviluppando il primo software in grado di gestire il traffico telefonico, un programma divenuto noto come SPC (Stored program control), memorizzato all’interno della centrale di commutazione elettronica ESS della Bell, la prima compagnia che nel 1965 lanciò la rivoluzione delle centrali computerizzate.

Il software inventato da Erna, per il quale ricevette uno dei primi brevetti al mondo nel 1978, permise di risolvere quei problemi che la sola tecnologia elettronica non avrebbe potuto risolvere. Il software permetteva di monitorare la frequenza ed il flusso delle chiamate in ingresso durante la giornata, allocando le risorse nei momenti di picco ed evitando il sovraccarico. Non solo. Il software permetteva la creazione di una serie di servizi a valore aggiunto quali la chiamata in attesa, e il trasferimento di chiamata, servizi che aprirono il grande mercato dei centralini aziendali.  Il software di Erna poteva curare la gestione completa delle conversazioni telefoniche, dall’instaurazione alla chiusura, compresi tutti i servizi associati

dms10Nel 1965 la Bell, attraverso la sua azienda manifatturiera Western Electric installò la prima centrale pubblica con SPC a bordo, la 1ESS.

Nel frattempo arrivarono anche le innovazioni in campo elettronico con i circuiti integrati.

Da quel momento si avviò lo sviluppo delle nuove centrali controllate da software dedicati; un epopea che vide tutti i più grandi costruttori impegnati a realizzare, negli anni ’80, le tecnologie delle nuove reti digitali. Nomi illustri quali: Northern Telecom, Ericsson, ITT, Siemens, Alcatel, Italtel, Telettra, GTE

Il software di Erna è a tutt’oggi alla base delle comunicazioni e dei call center; ed anzi, tutti il traffico di comunicazione oggi è gestito esclusivamente da software.

Perché tutto è software

Video – intervista

AT&T Teach Channel

AT&T Teach Channel

 

[adriano parracciani aka CyberParra]

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Telefono? Che idiozia

Terminator-HandChi ha visto il film Terminator 2 ricorda certamente la scena in cui Schwarzenegger si apre il braccio per mostrare il suo arto bionico

Era il 1991 e quella mano artificiale del cyborg era ancora roba da fantascienza; ma oggi non più.

Ci sono infatti molti prototipi funzionati di arti bionici applicati a persone che hanno subito amputazioni; e non si tratta di protesi che servono a nascondere l’handicap. Grazie a questi arti bionici collegati con elettrodi alla parte amputata, gli impulsi del cervello vengono catturati da microprocessori, e trasformati in segnali che pilotano i motori delle singole dita artificiali. Il risultato è stupefacente; si recupera una buona funzionalità della mano, riuscendo a digitare su una tastiera, ad afferrare oggetti, tenere una borsa, spostare un bicchiere, schiacciare uno spry e via dicendo.

Ad esempio, Nigel Ackland, un operaio che perse un avambraccio sul posto di lavoro in fonderia, sta sperimentando con successo bebionic3,  l’arto bionico progettato dalla azienda inglese RSLStepper

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Ma come sempre, le cose vengono da molto lontano.

L’idea di sostituire organi danneggiati è antica quanto il mondo. Egizi, Etruschi, Greci, Romani costruivano protesi dentarie e oculari, in osso o con metalli e pietre preziose. Si trattava però di oggetti che sostituivano la parte, ma non in grado di ripristinare la funzionalità della stessa.

Nel XVI secolo, però arriva sulla scena della storia il francese Ambroise Parè (1510 – 1590), ritenuto il fondatore della chirurgia moderna. Nel 1564 Parè pubblica Dieci libri di chirurgia con illustrazioni degli strumenti necessari, e tra questi il trattato più famoso De Chirurgia, nel quale il grande innovatore progetta e descrive le prime protesi artificiali meccaniche.

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Sembra che un prototipo di questa mano artificiale sia stato effettivamente realizzato in quel periodo

Infatti, quando Parè mostrò il disegno ai suoi colleghi, questi ne furono entusiasti e si misero a realizzare il prototipo che poi sembra sia stato indossato in battaglia da un capitano francese.

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Antico e Moderno: dicotomia o altro?

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APPROFONDIMENTI


[adriano parracciani aka CyberParra]

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Il prossimo 23 novembre Samantha Cristoforetti (AstroSamantha), sarà la prima astronauta italiana ad andare nello spazio per la missione Futura, che la porterà a bordo della stazione spaziale ISS (in bocca al lupo AstroSamantha). Con tutta la tecnologia digitale disponibile dentro la ISS, AstroSamantha non avrà certo bisogno di portare strumenti di calcolo; gli basterà aprire un notebook per fare tutti i calcoli di cui avrà bisogno.

Invece,  Neil Armstrong, e Buzz Aldrin, gli astronauti che nel 1969 atterrarono sulla luna con la missione Apollo 11, avevano con se in dotazione uno strumento di calcolo particolare, per svolgere velocemente operazioni in mancanza di calcolatori elettronici di bordo: avevano un regolo calcolatore come quello qui sotto.

 

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E non solo loro; probabilmente ogni tecnico, ingegnere, scienziato della Nasa ne aveva uno. Con questo riuscivano a fare calcoli, anche complessi, molto velocemente. Ricordo che almeno un paio dei miei insegnanti di scuola lo usavano per fare i conti; ed ancora nella prima metà degli anni ’80, nonostante la diffusione delle calcolatrici elettroniche digitali, ho avuto modo di conoscere ingegneri che continuavano ad utilizzarlo.

Immagino che Edmund Gunter (1581 – 1626) sarebbe stupito di sapere che una sua invenzione continuava ad essere utilizzata dopo oltre 350 anni. Già, perché il primo regolo calcolatore fu da lui concepito e realizzato nel 1620.

RegolodiGunter

 

Innanzitutto diciamo che il regolo è un calcolatore analogico, ossia una macchina che funziona con grandezze variabili, in analogia ai fenomeni fisici o alle rappresentazioni geometriche. Detto questo entriamo nei particolari. Come si vede dall’immagine sopra, il regolo di Gunter era uno bastone di legno con delle precise incisioni, una serie di linee e numeri posti a distanze ben definite. E queste distanze ben definite , cosi come tutto il sistema di calcolo alla base del regolo, hanno a che fare con i logaritmi, quella cosa per molti mal digerita ai tempi della scuola.

I logaritmi, un dono matematico che ci ha fatto Nepero (vedi approfondimenti), permettono di semplificare e quindi velocizzare i calcoli, trasformando prodotti in somme, divisioni in differenze, elevamenti a potenza in prodotti, e calcoli di radici in quozienti. Nepero, non solo inventò i logaritmi, ma anche una primordiale calcolatrice nota come i Bastoncini di Nepero.

Edmund Gunter, professore di matematica e astronomia al Gresham College di Londra, era molto interessato al lavoro di Nepero. Non tanto per gli per aspetti teorici, quanto per quelli pratici ed applicativi. Infatti, Gunter si occupava di astronomia e navigazione, materie che richiedevano una grande quantità di faticosi calcoli; quindi la semplificazione rappresentata dai logaritmi non poteva che affascinarlo.

Gunter pensò che i logaritmi avrebbero potuto semplificare anche i calcoli trigonometrici, quelli appunto utilizzati in astronomia; quindi compilò le tavole dei logaritmi per il seno e la tangente, che non esistevano.

Gunter, però, era anche un maker del suo tempo, costruttore di sestanti e compassi per le misurazioni astronomiche. Da queste sue competenze ed attitudini gli venne l’idea di uno strumento che semplificasse ulteriormente il calcolo con l’uso dei logaritmi. Infatti, rispetto ai Bastoncini di Nepero bisognava eliminare il lavoro mentale dell’addizione. Così Gunter ideò e realizzò il regolo da utilizzare con un compasso: niente più addizioni da fare, bastava guardare sul regolo e leggere il risultato mostrato dalla posizione dei bracci del compasso.

Torniamo al concetto delle distanze ben definite. La sequenza dei numeri sul regolo non è a distanza fissa, come quella dei classici righelli, ma variabile. Ad esempio la distanza che separa il numero 1 dal numero 2 è di 3 cm, mentre quella che separa il 2 dal 3 è di 1,76 cm, e via via le distanze si riducono sempre più andando avanti nella sequenza. É quello che si chiama, scala logaritmica, perché che queste distanze non sono altro che i logaritmi dei numeri (logaritmi in base due, moltiplicati per una scala, in questo caso 10, per renderli fisicamente tracciabili ed utilizzabili su un bastone).

GunterLog

 

Se ad esempio volessimo calcolare la moltiplicazione 2×3 con il regolo di Gunter, dovremmo procedere in questo modo:

  1. aprire il compasso in modo che misuri la lunghezza che va dal numero 1 al numero 2 (il moltiplicando)
  2. con questa misura, posizionare il braccio sinistro del compasso sul numero 3 (il moltiplicatore) e leggere il risultato indicato dalla posizione del braccio destro sul ragolo

2x3

Come si vede dalla figura, il puntale destro del compasso è posizionato sul numero 6: il risultato della moltiplicazione.

La prima significativa evoluzione al regolo di Gunter fu apportata da un suo contemporaneo, il matematico inglese William Oughtred (1574-1660). Si chiese come eliminare l’uso del compasso, ossia un oggetto esterno, ed ebbe una geniale intuizione: affiancare due regoli di Gunter. Successivamente si aggiunse un cursore mobile centrale e poi scale per i vari calcoli complessi. Ad esempio il grande Isaac Newton aggiunse una scala per la risoluzione delle equazioni cubiche

RegoloMobile

Nei primi del 1700 il regolo calcolatore raggiunse la forma che poi mantenne per oltre 250 anni. Newton faceva calcoli con la stessa macchina usata dagli uomini che andarono sulla Luna.

APPROFONDIMENTI

Calcolar con gelosia

[adriano parracciani aka CyberParra]

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SamuelButlerLe macchine possono, entro certi limiti, produrre macchine di qualsiasi tipo, per quanto diverse da esse. Ogni specie di macchina
avrà probabilmente i suoi riproduttori meccanici speciali, e quelle più complesse dovranno la loro esistenza a molti genitori invece che a un solo padre e a una sola madre.

Questa parole di Samuel Butler, scrittore inglese di epoca vittoriana (1835 – 1902) mi fanno venire in mente due cose della nostra modernità:

le Stampanti 3D ed il movimento dei Makers; non pare anche a voi?

Ci sono altre cose interessanti nelle dissertazioni di Butler in merito alle macchine, ad esempio questa

È indubbio che se una macchina è capace di riprodurne sistematicamente un’altra, si può dire che essa possiede un sistema riproduttivo.

Avevate mai pensato ad una Stampante 3D come ad un sistema fecondo? Niente male come definizione.

Ma le macchine che producono macchine, non producono macchine della loro stessa specie. Un ditale è fatto da una macchina, ma non è, e non sarà mai fatto da un ditale

E qui Butler si sbagliava. Già perché una stampante 3D è in grado di auto-replicarsi quasi completamente, stampando buona parte dei pezzi che servono per creare una replica. È lo scopo del progetto RepRap Replicating Rapid Prototyper, progetto che nasce nel 2005 con lo l’obiettivo di sviluppare una stampante 3D open source che sia in grado di creare il maggior numeri dei suoi stessi componenti.

Il 29 maggio del 2008, Butler avrebbe detto: oggi una macchina ha prodotto una macchina della stessa specie. Nella foto Adrian e Vik mostrano (sulla destra) la prima stampante 3D RepRap realizzata da una RepRap (sulla sinistra).

fonte: blog.reprap.org

fonte: blog.reprap.org

 

RepRap Darwin

RepRap Darwin

Nel 1872 Butler pubblica Erewhon, un romanzo fantastico e fortemente satirico nei confronti dei costumi vittoriani. Il titolo è l’anagramma di nowhere ossia in nessun luogo, come a voler sottolineare una narrazione utopica. Una parte interessante del romanzo sono i capitoli indicati il libro delle macchine.

Qui Butler  prevede non solo una rapida evoluzione tecnologica ma tratta con una notevole preveggenza gli aspetti legato al rapporto uomo-macchina, arrivando a concepire concetto di fecondità e di coscienza meccanica. Gli erewhoniani hanno distrutto tutte le macchine per paura di diventarne schiavi ma la loro società non è assolutamente migliorata, non è ne più libera ne più felice,  anzi è regredita peggio di quanto poteva avvenire con le macchine. Ed alla fine il personaggio principale, Higgs,  fuggirà da Erewhon su un pallone aereostatico, ossia una macchina. Chiaro no?

PS: se le avesse immaginate, credo che Butler avrebbe fatto costruire il mezzo di fuga per Higgs da una stampante 3D

[adriano parracciani aka CyberParra]

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Credit: Hulton Archive/Getty Images

Credit: Hulton Archive/Getty Images

Leon Battista Alberti incise un disco?

No, se è questa la domanda che vi sorge spontanea. Il suo disco non è ne un vinile ne un CD. Di che disco si tratta allora? Leon Battista Alberti si ricorda, sicuramente, come grande architetto, per una serie di progetti e rifacimenti di palazzi importati, come Palazzo Venezia a Roma, Santa Maria Novella a Firenze, e poi progetti a Ferrara, Mantova, Rimini. Non solo grande architetto però: anche scrittore, archeologo, musicista matematico, insomma uno degli uomini più poliedrici del Rinascimento. E devo aggiungere la cosa per cui ne parlo qui: fu anche un grande crittologo Un giorno passeggiava con un suo amico che era anche segretario papale; l’amico, tal Leonardo Dato, gli disse:

“…alcune volte ci sono portate lettere intercette dalle spie, scritte in cifra, che non sono da farsene beffe”.

Il Vaticano aveva bisogno di approfondire il tema crittografia per cifrare i propri messaggi e decifrare di quelli di altri. Il Papa affidò lo studio a Leon Battista Alberti che in un anno scrisse De Componendis Cifris primo trattato in assoluto di crittografia, materia di cui divenne tra i principali fondatori. Nel saggio, Leon Battista Alberti fa, per la prima volta, una vera analisi statistica della lingua, analizzando l’uso delle vocali e delle consonanti e la frequenza delle lettere delle parole. Il suo è un approccio totalmente scientifico, in aperto contrasto con  alcuni dei sistemi di cifratura dell’epoca che lui definisce sciocchi, tra cui scrivere con il latte. Da questa analisi riesce a capire le inefficienze dei sistemi cifranti e come renderli meno vulnerabili e definisce un metodo di cifratura polialfabetica.

Ed il suo metodo di cifratura  richiede un dispositivo meccanico:  crea quindi il Disco Cifrante, ritenuta la prima macchina cifrante della storia

Alberti_cipher_disk

Due dischi di rame di differenti diametri in modo che uno possa circondare l’altro; ambedue sono infilati in un perno in modo che siano liberi di ruotare indipendentemente. Sulla circonferenza dei dischi sono tracciati gli alfabeti così che ruotando un disco  rispetto ad un altro di possono far corrispondere lettere diverse.

Il disco esterno rappresenta le lettere in chiaro; quello interno la lettera in cifra. Si deve semplicemente definire la posizione iniziale o chiave: ad esempio come in figura, la chiave è A/g. Volendo cifrare la parola CIAO si fanno ruotare i dischi fini a che la lettera A corrisponda con la g; poi si cerca la corrispondenza delle lettere sul disco esterno con quelle sul disco interno: C>l – I>v – A>g – O>o Quindi CIAO diventa il crittogramma  lvgo

Questa è una cifratura per sostituzione nota come cifratura Cesare, perchè molto utilizzata da Giulio Cesare. E quindi il disco cifrante è uno scambiatore in cui ogni lettera del testo in chiaro è rimpiazzata da una lettera in cifra. Si tratta però di una cifratura mono alfabetica facilmente decifrabile. Alberti invece suggeri una cifratura polialfabetica da ottenere semplicemente modificando l’assetto dei dischi durante la fase di cifratura. Introdusse quindi l’idea di una chiave a più lettere che funziona in questo modo.

testo in chiaro =  CIAO

chiave =  rito

  • si predispone sui dischi l’assetto A/r  e si legge la cifra corrispondente alla C
  • si predispone sui dischi l’assetto A/i e si legge la cifra corrispondente alla I
  • si predispone sui dischi l’assetto A/t e si legge la cifra corrispondente alla A
  • si predispone sui dischi l’assetto A/o e si legge la cifra corrispondente alla O

Alberti introdusse quindi un metodo ed un meccanismo di cifratura meccanico, il disco cifrante. Mittente e Destinatario devono avere ognuno un disco cifrante e convenire sulla chiave utilizzata in modo che il destinatario possa decifrare correttamente il messaggio del Mittente. Il mezzo meccanico permette di svolgere la cifratura e la decifratura in modo semplice e veloce sensa la necessità di terzi.

“… io giudico, e a ragione, che questa si fatta cifra sia cosa da Re, della quale senza aver ad aspettare un segretario che la decifri, esso Re possa con pochissima fatica comodissimamente servirsene…”

cipher_disk_1862 Il disco cifrante di Leon Battista Alberti, nonostante la sua semplicità è stato in uso per oltre cinquecento anni.

Di lato un disco cifrante del 1862  usato durante la Guerra Civile Americana dall’esercito confederato

Bisognerà attendere il 1918 per mandare in pensione il Disco Cifrante. In quella data il  tedesco Arthur Scherbius inventò Enigma la temibile macchina crittografica che poi sara utilizzata dai Nazisti nel corso della seconda guerra mondiale

Enigma altro non è che la versione elettromeccanica ed evoluta del Disco Cifrante di Leon Battista Alberti

[adriano parracciani aka CyberParra]

Leggi anche l’utero che concepì il computer

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