I sistemi di comunicazione

1. I sistemi di comunicazione Lezione del corso di Storia della Tecnologia 10/04/2006 Filippo Nieddu

2. Metodi di comunicazione a grande distanza Metodo Primo uso documentato Ultimo uso Piccioni Egitto 2900 AC California 1981 Corrieri Egitto 1928 AC Pony Express 1860 Torce Troia 1184 AC Inghilterra 1588 Posta a cavallo Persia 400 AC Germania 1796 Bandiere Grecia 400 AC Uso marittimo oggi Spedire e ricevere informazione

3. La gestione dell’informazione • 1745 Jacques de Vaucanson sviluppa il controllo dei telai per mezzo di schede perforate. • 1765 James Watt migliora la macchina a vapore in modo da renderla una vera fonte di potenza. La macchina è adottata velocemente in tutto il mondo. • 1803 Richard Trevithick applica la macchina a vapore alle ferrovie, inventando la progenitrice della locomotiva. • 1804-5 Joseph-Marie Jacquard migliora la realizzazione di Vaucanson, permettendo la sostituzione delle schede perforate. Ciò dà una vera possibilità di programmazione. • 1807 Robert Fulton applica la macchina a vapore alla navigazione marittima. • 1820-1830 In Inghilterra si diffondono le prime ferrovie. • 1838 Samuel F. B. Morse migliora in modo significativo il telegrafo, inventando anche un codice che prenderà il nome da lui.

4. Trasmetterecon fili e funi • 1850 il primo cavo subacqueo internazionale del telegrafo è posato fra Dover, (Regno Unito) e Calais (Francia). • 1853 Elisha Otis inventa il freno di sicurezza dell'ascensore, che lo rende ragionevolmente sicuro per un uso anche da parte di utenti umani. Otis fonda l’Otis Elevator Company. • 1854-66 Cyrus Field compie quattro tentativi infruttuosi di trasmettere con un cavo transatlantico, sino al successo

5. Il tempo diviso • 1869 Charles Dowd propone le zone di tempo standard al fine di evitare gli incidenti ferroviari. • Attraverso il lavoro di Sandford Fleming, l'idea è accettata e le zone di tempo standard sono accettate universalmente con un trattato stipulato nel 1884

6. Suoni diffusi e riprodotti • 1876 Alexander Graham Bell inventa il telefono • in uno degli esempi classici dell'invenzione parallela, la domanda di brevetto di Elisha Gray raggiunse l'ufficio brevetti lo stesso giorno di Bell. • Bell ricevette il brevetto del telefono; ma un'azienda fondata da Gray si trasformò nella Western Electric Manufacturing Company, il braccio operativo dell'impero telefonico di Bell. • 1877 Thomas Alva Edison inventa il fonografo

7. La telegrafia ottica • La trasmissione a distanza dei segnali fu concepita per lungo tempo attraverso sistemi visivi • Dai segnali di fumo ai telegrafi Chappe, la visione di un segnale fu per lungo tempo l’unico mezzo di trasmissione a distanza di informazioni (eccezion fatta, si intende, per la trasmissione del mezzo insieme con il messaggio, come nel caso della pergamena o della carta)

8. Il telegrafo Chappe • Claude Chappe (1763-…), insieme con i fratelli, sviluppò un telegrafo ottico capace di collegare i punti estremi dell’impero napoleonico. • Breguet, il famoso orologiaio, lo aiuterà a costruire il complicato sistema di pulegge necessarie per manovrare il sistema.

9. L’hardware • Sperimentati i sistemi ad otturatore (usato ad esempio in Svezia), nel 1793 Chappe brevetta un sistema con bracci mobili: • il regolatore, di maggiori dimensioni; • gli indicatori, posti alle estremità del primo. • Il 12 luglio 1793 avviene il primo esperimento: 27 parole sono inviate in circa 10 minuti.

10. Il software • Nella prima versione del 1791, il sistema di trasmissione Chappe prevedeva l’uso di due pendoli sincronizzati, che compivano l’handshaking per mezzo di segnali sonori od ottici • A garantire la segretezza del messaggio, gli operatori intermedi conoscono solamente parte del codice, e il messaggio è transcodificato solo all’inizio e alla fine del percorso.

11. La rete

12. I segnali convenzionali • I segnali: • Inizio / fine della trasmissione • Sospensione delle trasmissioni per un'ora / due ore • Sincronizzazione, per permettere alle stazioni lungo la linea del telegrafo di risincronizzare i propri orologi • Conflitto, a indicare che due messaggi provenienti da sensi opposti sono arrivati simultaneamente ad una stazione • Priorità, a indicare la precedenza di uno dei messaggi in conflitto • Riconoscimento, indicante la ricezione di un messaggio correttamente decifrato alla destinazione finale • Errore, annullare l'ultimo segno trasmesso • Problema secondario, a indicare un piccolo problema con il telegrafo, o l'assenza provvisoria dell'operatore • Problema primario, a indicare un problema più serio che blocca il telegrafo • Limitazione della visibilità a causa della nebbia o della pioggia • Trasmissione di notte

13. Il calcolo combinatorio • Qual è il numero massimo di configurazioni del semaforo, supponendo che il regolatore e gli indicatori possono essere ruotati di 45 gradi? 8 x 8 x 4 = 256 configurazioni • Ma le posizioni con gli indicatori estesi o nascosti dietro il regolatore sono difficili da distinguersi visivamente: 7 x 7 x 4 = 196 configurazioni • Se si limitasse il regolatore soltanto alla posizione orizzontale o verticale: 7 x 7 x 2 = 98 configurazioni • 4 - 6 posizioni sono riservate alle indicazioni speciali, lasciandone 92 - 94 per i dati: un numero sufficiente per lettere, cifre, caratteri e segni speciali

14. La mobilità • L’immagine a fianco illustra un sistema ottico Chappe portatile. • Fu utilizzato nella guerra di Crimea (1855), nota anche per il primo uso della fotografia sul campo di battaglia

15. Migliori tempi di trasmissione del segnale Destinazione Stazioni Tempo (s) Tempo/Stazione (s) Calais 27 180 6.7 Brest 80 480 6 Lille 22 120 5.5 Strasburgo 45 390 8.7 Lione 50 540 10.8 Totale 224 1710 7.6 I tempi di trasmissione

16. Il learning by using • I miglioramenti: • Stazioni ausiliarie sviluppate per l’uso in caso di visibilità minima. • Aumento delle dimensioni del regolatore: da 4 m a 15 m • Studio di un nuovo trasmettitore basato su 7 bracci invece di 2: maggiore contenuto informativo e minore tempo per trasmettere un messaggio. Suggerito da Gaspard Monge, un matematico. • Nuovo codice di segnalazione.

17. Ferrovie e telegrafi • 1840-1860 le ferrovie si svilupparono velocemente negli Stati Uniti ed altrove. Nessun’altra tecnologia nella storia precedente aveva richiesto una tale scala di complessità dell'amministrazione o di velocità nella comunicazione. • Conseguenze: • Le ferrovie hanno adottato il telegrafo per fornire le comunicazioni ad alta velocità necessarie per evitare gli scontri e per controllare il trasporto del passeggero e di merci. • I problemi nella programmazione hanno condotto allo sviluppo della richiesta di zone di tempo standard dalle ferrovie • La costruzione ed i rifornimenti hanno decretato lo sviluppo delle industrie dell'acciaio, del petrolio e del legname negli Stati Uniti. • Le ferrovie hanno promosso la costruzione di poderi e ranch in prossimità della linea. Ciò ha provocato uno spostamento importante della popolazione dagli Stati Uniti verso Ovest.

18. L’aliasing

19. Riferimenti bibliografici essenziali • Chiara OTTAVIANO, Mezzi per comunicare, Torino : Paravia, 1997