Principi di Informatica e Modelli

Principi di Informatica e Modelli

Introduzione

L’informatica si basa su alcuni concetti fondamentali:

  1. i dati (l’input di un sistema)
  2. i modelli (la rappresentazione virtuale dei dati)
  3. i sistemi (il motore dell’elaborazione, hardware hw e software sw)
  4. l’informazione (gli elementi semantici) alcuni solo astratti perché non corrispondono a una osservazione reale del mondo fisico.

I modelli

Siamo soliti interpretare ogni cosa che è oggetto della nostra percezione attraverso modelli. Alcuni modelli possono generare altri modelli applicando il nostro bagaglio di conoscenze
(es. aeromodello). La conoscenza si ricava dall’insieme delle informazioni, ciascuna costituita da un insieme di dati.

I modelli servono per:

  • Creare una copia del mondo reale, con una descrizione dei suoi diversi aspetti.
  • Essere utilizzati come basi per la creazione di nuovi modelli.

Infatti, un esempio di modello nella sanità è il seguente: interagire con un paziente per un medico significa utilizzare un modello di malattia per gestire un processo di diagnosi e terapia.

I modelli: astrazione del mondo reale

La fotografia è un esempio di rappresentazione del mondo reale: l’immagine fissata sulla pellicola (o sul sensore) di una macchina fotografica non è altro che un modello del mondo osservato.

Il processo di creazione di un modello è un processo di astrazione. Gli effetti generati da questo processo sono simili a quelli introdotti da una camera:

  • Una snapshot è solitamente una rappresentazione più semplice dell’oggetto reale ripreso, poichè non vengono acquisiti tutti i dettagli (colori, ombre)
  • Una snapshot spesso rappresenta una distorsione del mondo reale, è un modello distorto generato da una sola proiezione 2D (l’astrazione è condizionata dal punto di osservazione)
  • Si possono creare altre immagini possibili dello stesso oggetto, cioè infiniti modelli affetti da altre distorsioni.

Le variabilità dell’osservazione influenzano fortemente il valore finale del modello. Occorre prima definire il contesto nel quale il modello deve essere sviluppato. Poichè, non si può mai ottenere un “modello reale” di un oggetto, ogni modello viene costruito per una specifica finalità:

  • scelta del modello fra tanti che meglio soddisfa le specifiche;
  • voluta esclusione di particolari (aspetti del mondo reale), al fine di preferire, evidenziare o esaltare altri aspetti.
I modelli - astrazione del mondo reale
I modelli – astrazione del mondo reale

Modelli come template per altri modelli

Un modello può essere utilizzato per la creazione di nuovi modelli. Se consideriamo un’immagine fissata su una diapositiva, occorrerà una lampada per proiettare questa immagine su uno schermo:

  • l’immagine sulla diapositiva è un particolare modello del mondo reale
  • il processo di proiezione produce immagini alterate rispetto a quella originale (per effetto della diversa retro-illuminazione).

Il processo di astrazione parte dalla creazione di un modello, a cui segue un processo di realizzazione che utilizza il modello come stampo. Il risultato è la costruzione di un artefatto. Il prodotto finale è condizionato dalle decisioni prese al momento della creazione del modello (anche il valore di un’immagine proiettata dipende dalla qualità della diapositiva o sua definizione). Tali decisioni si dicono specifiche, o meglio, assunti del progetto.

Gli artefatti si creano per soddisfare gli assunti. Cambiando lo scopo il modello perde efficacia. Quindi, non esiste un modello generale valido sempre e per ogni scopo. Nel contesto sanitario, anche una terapia, cioè il trattamento di una malattia, non è un modello corretto in assoluto (anche un sistema informativo non è generale).

Modelli come template
Modelli come template

Creazione di un modello

Quando si progetta un artefatto, occorre considerare il mondo nel quale esso dovrà operare (assunti del progetto). In questo modo ci sarà connessione tra la creazione del modello, la costruzione di artefatti basati sul modello, e la sua effettiva capacità di soddisfare determinate esigenze.

Creazione di un modello reale
Creazione di un modello reale

Un cuore artificiale è progettato e realizzato su due modelli:

  • Fisico -> il sistema cardiovascolare
  • Funzionale -> il meccanismo a pompa del cuore.

I modelli forniscono, infatti, il modo in cui interpretiamo il mondo circostante e guidano il nostro modo di interagire con esso.

Creazione di un modello

L’informazione

Richard Gregory (1987), sostiene che riceviamo informazione quando la nostra conoscenza viene modificata. L’informazione deve essere misurabile, in quantità e qualità. Termini come conoscenza, informazione e dati vengo spesso utilizzati nel linguaggio comune in modo intercambiabile. Per fortuna ciò non avviene tra gli informatici.

Un modo semplice per distinguere questi termini è pensare ad una gerarchia di significati:

  • ha inizio con i dati grezzi,
  • si sviluppa attraverso l’informazione,
  • termina nella conoscenza.
Dati, Informazione e Conoscenza
Dati, Informazione e Conoscenza

I dati grezzi

I dati risiedono alla base della gerarchia e consistono di percezioni, osservazioni, fatti. Ad esempio: “giovedì” potrebbe essere il giorno corrente oppure “125/70 mmHg” potrebbe essere la pressione del sangue di un paziente.

L’informazione

Viene solitamente definita quando i dati assumono un preciso significato in un determinato contesto. Ad esempio: “paziente X visitato giovedì, 125/70 mmHg la sua pressione arteriosa”. Questi dati diventano informazione quando si riferiscono al trattamento di un paziente (iperteso).

La conoscenza

Si trova in cima alla gerarchia dei significati: definisce le relazioni generali tra i diversi tipi di dati. Un esempio di conoscenza è la seguente regola “se la pressione arteriosa del sangue di un paziente è maggiore di 135/95 mmHg in tre diverse occasioni, allora il paziente ha la pressione alta”. Utilizzando una conoscenza, in un determinato contesto, i dati vengono interpretati per produrre informazione.

I modelli simbolici

La conoscenza è un insieme di modelli costruiti per interpretare la realtà e interagire con essa. Lo sviluppo di linguaggio e scrittura ha consentito di formalizzare i modelli (livelli di intelligenza). Vi sono anche modelli solo simbolici, che da soli non hanno significato. Ad esempio e=mc2 non ha alcun senso se ogni simbolo non avesse un suo significato. I modelli simbolici per essere compresi necessitano di un linguaggio e di un insieme di regole o relazioni.

L’influenza degli assunti

Il modo in cui il modello è costruito, il contesto all’interno del quale viene definito, cosa esso include e gli scopi per i quali viene creato, influiscono sull’utilità finale. Le inferenze che siamo in grado di trarre a partire da un modello sono fortemente influenzate dai presupposti o assunti stabiliti quando è stata creata la conoscenza del modello. Lo stesso linguaggio va inteso come assunto del progetto, poiché senza di esso non sarà possibile interpretare il progetto stesso.

I modelli computazionali

Permettono l’automatizzazione dell’interpretazione dei dati. Questo è possibile quando il modello e le varie componenti dei dati di un sistema informativo possono essere formalmente descritti. Spesso il lavoro di interpretazione dei dati viene condiviso tra essere umano e computer. La misura, in cui i modelli sono presenti nel computer o esistono come modelli mentali, determina dove ha luogo l’interpretazione.

In base alla capacità di interpretazione del computer si hanno tre diverse situazioni:

  • il computer agisce da deposito dati: la sua unica funzione è di data-base (big-data);
  • il computer fornisce visualizzazioni utili alla interpretazione (data-mining): vi è un minimo grado di interpretazione utilizzato nel creare una visualizzazione dei dati immagazzinati (grafici, istogrammi, immagini);
  • il computer è responsabile di tutte le interpretazioni dei dati: in tal caso vi è la necessità di fornire un modello delle modalità con le quali il computer dovrà “pensare” (sistema esperto, sistema intelligente, DSS).
I modelli computazionali
I modelli computazionali

 

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