Riassunto Completo Informatica Umanistica

Modulo 1: Il Linguaggio dei Computer e Sistema Binario

• Introduzione all'Intelligenza delle Macchine: Il professor Reza Shahbazian chiarisce che i computer non possiedono un'intelligenza propria; la loro funzione è limitata all'esecuzione di istruzioni estremamente semplici a una velocità di calcolo straordinaria.

• I Transistor: Costituiscono la base fisica del calcolo moderno. Sono minuscoli interruttori elettronici integrati a miliardi nei microchip, responsabili del controllo del flusso di corrente elettrica.

• Il Codice Binario: Rappresenta il linguaggio fondamentale del computer basato su due stati fisici distinti:

  • OFF (0): Corrisponde all'assenza di corrente o a una bassa tensione.

  • ON (1): Corrisponde al passaggio di corrente o a un'alta tensione.

• Perché la Base-2 (Binario) rispetto alla Base-10: L'utilizzo di dieci diversi livelli di tensione (Base-10) renderebbe il sistema vulnerabile ad errori causati dal rumore elettrico. Il sistema binario garantisce estrema velocità di commutazione, altissima affidabilità e una progettazione semplificata dei circuiti.

• Unità di Misura Fondamentali:

  • Bit: L'atomo dell'informazione, una singola cifra binaria ($0$ o $1$).

  • Byte: Un gruppo composto da $8$ Bit. Permette $2^{8} = 256$ combinazioni diverse (valori da $0$ a $255$). Rappresenta lo standard per la memorizzazione di caratteri o piccoli pacchetti di dati.

• Conversione da Binario a Decimale: Si basa sul valore posizionale delle potenze di $2$. Partendo da destra verso sinistra, le posizioni corrispondono a $2^{0}=1$, $2^{1}=2$, $2^{2}=4$, $2^{3}=8$, ecc. Il valore decimale si ottiene sommando i valori posizionali in cui il bit è pari a "1".

• Conversione da Decimale a Binario: Esistono due metodologie principali:

  1. Metodo della Sottrazione: Si identifica la potenza di $2$ più grande contenuta nel numero, la si sottrae, si segna "1" in quella posizione e si procede col resto, segnando "0" nelle posizioni prive di valore.

  2. Metodo della Divisione: Si divide il numero per $2$ ripetutamente. Se il numero è pari, il resto è $0$; se dispari, il resto è $1$. Il numero binario finale si legge interpretando i resti dal basso verso l'alto (l'ultimo resto ottenuto è il bit più significativo, a sinistra).

• L'Overflow: Si verifica quando il risultato di un'operazione eccede lo spazio di memoria allocato (ad esempio, superare il valore $15$ in un sistema limitato a $4$ bit). Questo comporta lo scarto del bit in eccesso, causando perdita di dati e potenziali bug nel software.

Modulo 2: L'Hardware del Computer

• Hardware vs Software: L'Hardware è la componente fisica, tangibile e meccanica (definita come "ferraglia"), mentre il Software rappresenta l'insieme delle istruzioni logiche (la "mente" del sistema).

• Componenti Principali:

  • CPU (Central Processing Unit): Il processore o "motore" del computer, preposto all'esecuzione dei calcoli. La velocità si misura in Hertz ($\text{Hz}$). L'evoluzione è passata dai modelli "Single Core" ai moderni "Multi-Core" per gestire il multitasking.

  • RAM (Random Access Memory): La memoria di lavoro temporanea che trattiene i dati necessari alla CPU. È volatile: si cancella allo spegnimento. Standard recenti includono DDR4 e DDR5.

  • Scheda Madre (Motherboard): Il circuito principale che funge da sistema nervoso, collegando e permettendo il dialogo tra CPU, RAM e GPU.

  • GPU (Graphic Processing Unit): Responsabile della generazione delle immagini. Può essere integrata nel processore (uso ufficio) o dedicata (scheda separata per gaming e video editing).

• Archiviazione: HDD vs SSD:

  • HDD (Hard Disk Drive): Meccanico, rumoroso e vulnerabile a danni fisici. Ha consumi elevati e prestazioni lente (avvio di Windows in $30\text{--}60$ secondi, velocità di circa $160\text{ MB/s}$).

  • SSD (Solid State Drive): Basato su memoria Flash. Silenzioso, resistente, a basso consumo e estremamente rapido (avvio in $5\text{--}20$ secondi, modelli NVMe raggiungono i $7000\text{ MB/s}$).

• Confronto Dispositivi:

  • PC Fisso: Massima potenza e possibilità di aggiornamento componenti, ma nessuna portabilità.

  • Laptop: Componentistica miniaturizzata e batteria integrata per garantire la portabilità.

  • Tablet: Utilizza un SoC (System-on-a-Chip) dove CPU, GPU e RAM sono fuse in un unico chip. Massima portabilità grazie al touch screen, ma impossibilità di aggiornamento.

• Analogia Hertz vs Bits:

  • Hertz ($\text{Hz}$): Rappresentano la frequenza di clock, ovvero la velocità delle operazioni al secondo (limite di velocità in autostrada).

  • Bits ($\text{b}$): Rappresentano la quantità di dati processati per operazione (numero di corsie in autostrada).

Bit, Byte e Basi Numeriche (Logica Binaria ed Esadecimale)

• Fondamenti:

  • Bit (Binary Digit): La minima unità di informazione gestibile, assumendo valori $0$ o $1$.

  • Byte: Gruppo di $8$ bit. Standardizzato da IBM nel 1964 con il System/360. È stato scelto perché $8$ è una potenza di due ($2^{3}$) e forniva lo spazio necessario per codificare l'intero alfabeto, numeri e simboli (standard ASCII).

  • Nibble: Raggruppamento di $4$ bit, pari alla metà di un Byte.

• Gerarchia e Unità di Archiviazione:

  • Scala: Kilobyte (KB) < Megabyte (MB) < Gigabyte (GB) < Terabyte (TB) < Petabyte (PB).

  • Regola del $1024$: Per i computer, ogni unità è $1024$ volte ($2^{10}$) la precedente (es. $1\text{ MB} = 1024\text{ KB}$).

  • Approssimazione dei Produttori: Per ragioni di marketing, i produttori usano la base $10$ (es. $1\text{ KB} = 1000\text{ Byte}$). Questo spiega perché un disco da $1\text{ TB}$ mostri una capacità utile inferiore una volta letto dal sistema operativo.

  • Conversioni: Per scendere verso unità più piccole si moltiplica per $1024$; per salire si divide per $1024$. Per passare da Byte a Bit si moltiplica per $8$.

• Il Sistema Esadecimale (Base-16):

  • Sfrutta $16$ simboli: numeri da $0$ a $9$ e lettere da A a F (A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15).

  • Vantaggi: Molto più compatto e leggibile del binario per i programmatori; riduce l'errore umano in codici colore (es. #FFFFFF) o indirizzi di memoria.

  • Regola del 4: Una cifra esadecimale corrisponde esattamente a $4$ bit ($1$ Nibble), poiché $16 = 2^{4}$. Esempio: Esadecimale "A5" $\rightarrow$ Binario "1010" (A) e "0101" (5).

• Profondità Colore e Immagini:

  • Immagine Binaria (1-bit): $2$ stati (bianco/nero), usata per QR code.

  • Scala di Grigi (8-bit): $1$ Byte per pixel, $256$ sfumature di grigio ($0$ = nero puro, $255$ = bianco puro).

  • Colori RGB (24-bit True Color): $8$ bit per canale (Rosso, Verde, Blu). Genera circa $16,7$ milioni di colori.

  • Formula Peso Immagine: $\text{Larghezza} \times \text{Altezza} \times \text{Profondità in Bit}$. Per ottenere il peso in Byte, dividere il totale per $8$.

Audio Digitale: Fondamenti, Produzione e Hardware

• Il Suono: Vibrazione fisica misurata in Frequenza (Hz, umano: $20\text{--}20.000\text{ Hz}$) e Ampiezza (intensità/volume).

• Analogico vs Digitale: Il segnale analogico è continuo e soggetto a degrado e rumore. Il segnale digitale traduce il suono in codice binario discreto, permettendo copie perfette.

• Campionamento (Sampling):

  • Misurazione dell'ampiezza di un segnale a intervalli regolari.

  • Sample Rate: Quante volte al secondo avviene la misurazione. Esempi: $44.1\text{ kHz}$ (CD), $48\text{ kHz}$ (video), $96\text{ kHz}+$ (alta risoluzione).

  • Teorema di Nyquist: La frequenza di campionamento deve essere superiore al doppio della frequenza massima da registrare (\text{Sample Rate} > 2 \times F_{\text{max}}). Un campionamento insufficiente causa Aliasing (distorsioni e suoni fantasma).

• Quantizzazione e Formati:

  • Quantizzazione: Divisione dell'ampiezza in livelli discreti. Errori di arrotondamento generano rumore di quantizzazione.

  • Gamma Dinamica (SNR): Rapporto tra suono più forte e più piano. Ogni bit aggiuntivo aumenta la gamma di circa $6\text{ dB}$ (16-bit = $96\text{ dB}$, 24-bit = $144\text{ dB}$).

  • Clipping Digitale: Superamento dello $0\text{ dBFS}$ (Full Scale), causando distorsioni irrecuperabili (onda quadra).

  • Formati:

    • PCM (Non compressi): WAV, AIFF (Alta fedeltà).

    • Lossy (Compressione con perdita): MP3, AAC (Modelli psicoacustici).

    • Lossless (Senza perdita): FLAC (Matematicamente perfetto).

• Stereofonia e Metadati:

  • Stereo: Due canali (L/R) per simulare lo spazio (panning). Dati memorizzati in modalità Interleaved (intrecciati).

  • ID3 Tag: Metadati (Autore, Artwork, ISRC) per la catalogazione.

• Hardware e Workflow:

  • Catena Audio: Microfono $\rightarrow$ Preamp $\rightarrow$ ADC (Analog-to-Digital Converter) $\rightarrow$ DAW $\rightarrow$ DAC (Digital-to-Analog Converter) $\rightarrow$ Monitor.

  • Gain Staging: Regolazione del guadagno in ingresso per superare il Noise Floor senza attivare il clipping.

  • Latenza (Buffer Size):

    • Registrazione: Buffer piccolo ($32\text{--}128$ campioni) per ridurre il ritardo (carica la CPU).

    • Mixaggio: Buffer grande ($512\text{--}2048$ campioni) per stabilità con molti plugin.

  • MIDI (Musical Instrument Digital Interface): Protocollo di controllo (nota, durata, velocity, VST). Non contiene suono, ma istruzioni (spartito).

Rappresentazione e Produzione Video Digitale

• Illusione del Movimento: Basata sulla Persistenza della Visione ($1/10$ di secondo) e sul Fenomeno Phi.

• Framerate (FPS):

  • 24 FPS: Cinema (movimento naturale).

  • 30 FPS: TV e Web.

  • 60 FPS: Sport e Videogiochi (fluidità massima).

• Anatomia del File Video:

  • Container: Estensione (.MP4, .MOV, .MKV). Non definisce la qualità, ma la compatibilità.

  • Codec: Algoritmo di compressione/decompressione (H.264, ProRes). Definisce peso e qualità.

• Risoluzione e Densità:

  • Standard: SD (480p), HD (1080p), 4K UHD ($3840 \times 2160$).

  • PPI (Pixel Per Inch): Densità di pixel. Il concetto "Retina" indica il limite biologico dell'occhio ($\sim 300\text{ PPI}$ a distanza standard).

• Parametri dell'Immagine:

  • Aspect Ratio: 16:9 (Standard), 21:9 (Cinema), 9:16 (Social Verticali).

  • Scansione Interlacciata (i): Righe alterne, usata in TV, sfocatura nei movimenti.

  • Scansione Progressiva (p): Tutte le righe insieme, standard moderno nitido.

• Bitrate e Compressione:

  • Bitrate (Mbps): Dati processati al secondo. Più alto = migliore qualità = file più pesante.

  • Chroma Subsampling (Sottocampionamento): Risparmio dati scartando informazioni sul colore (l'occhio è più sensibile alla luminosità Luma Y che al colore Chroma CbCr).

    • 4:4:4: Qualità perfetta.

    • 4:2:2: Professionale.

    • 4:2:0: Web/Streaming (elimina il $75\%$ dei dati colore).

• Formule di Calcolo:

  • Dimensione Audio (Bit): $\text{Sample Rate} \times \text{Bit Depth} \times \text{Canali} \times \text{Secondi}$.

Internet, Sicurezza e Cittadinanza Digitale

• Tre Pilastri Front-End:

  1. HTML: Struttura e scheletro.

  2. CSS: Design ed estetica.

  3. JavaScript: Interattività.

• Sicurezza - Phishing: Truffa per rubare dati. Segnali di allarme (Red Flags):

  • Errori ortografici/grammaticali.

  • Mittenti con domini sospetti.

  • Urgenza/Ansia nelle richieste.

• Cyberbullismo: Bullismo tramite dispositivi digitali. Regole: non alimentare, segnalare, supportare le vittime.

Web Development: HTML, CSS e JavaScript

• Fondamenti HTML:

  • Dichiarazione <!DOCTYPE html>, tag <html>, <head> (metadati) e <body> (contenuto visibile).

  • Tag gerarchici: h1 a h6 per i titoli, p per i paragrafi.

  • Tag vuoti: img (richiede src e alt), <br> (a capo), <hr> (linea).

  • Liste: <ul> (puntate) contenenti <li>.

• Fondamenti CSS:

  • Selettori: Per tag (es. p), classi (es. .classe), ID (es. #id).

  • Box Model: Ogni elemento è composto da Content, Padding (interno), Border e Margin (esterno).

  • Layout: Flexbox (unidimensionale) e CSS Grid (bidimensionale).

  • Responsive Design: Uso delle @media queries per adattare il layout a diverse dimensioni di schermo.

• Fondamenti JavaScript:

  • Variabili: let (variabili) e const (costanti).

  • Tipi Dati: Stringhe, Numeri, Booleani, Array, Oggetti.

  • Logica: if/else, ciclo for.

  • DOM (Document Object Model): Rappresentazione della pagina come albero di oggetti gestibili via script.

  • Eventi: Interazioni utente, es. onclick o addEventListener('click', funzione).

Workshop di Storytelling e Storyboard

• L'Hook (Il Gancio): Primi $3\text{--}5$ secondi del video. Tipologie:

  • Domanda (Curiosità).

  • Controverso (Provocazione).

  • Promessa (Beneficio).

  • Fatto Inaspettato (Sorpresa).

• Storyboard: Copione grafico. Elementi necessari per scena: Tipo inquadratura, Descrizione azione, Dialoghi/Suoni, Durata.

• Ruoli del Team: Scrittore, Regista (visione logica), Visual Artist, Presentatore.

• Pacing dello Script: Approssimativamente $150$ parole per ogni minuto di video.

Diritti d'Autore e Licenze (Dettagli Esame)

• Diritto d'Autore in Italia:

  1. Diritti Morali: Paternità e integrità dell'opera. Inalienabili e durata illimitata.

  2. Diritti Patrimoniali: Sfruttamento economico. Durata: vita autore + $70$ anni.

• Fair Use Didattico (Limiti Quantitativi):

  • Video: Massimo $3$ minuti o $10\%$.

  • Audio/Musica: Massimo $30$ secondi o $10\%$.

  • Testi: Massimo $1000$ parole o $10\%$.

  • Immagini: Max $5$ per artista (o $15$ da collettive).

• Licenze Creative Commons (CC):

  • BY: Attribuzione obbligatoria.

  • SA: Condividi allo stesso modo.

  • NC: Uso non commerciale.

  • ND: Non opere derivate.

  • Formula Attribuzione: "[Titolo] di [Autore] con licenza [Sigla CC] [Link Licenza]".

Intelligenza Artificiale e Moderni Modelli Linguistici (LLM)

• Machine Learning (ML): Paradigma in cui il computer analizza esempi e risultati per creare autonomamente le proprie regole, diversamente dalla programmazione classica.

• Architettura Transformer: Ha risolto il problema del "Vanishing Gradient" delle RNN (dimenticanza del contesto in sequenze lunghe) permettendo di processare l'intero testo simultaneamente.

• Funzionamento LLM: Matematico-statistico. Calcola la probabilità della parola successiva. ChatGPT è stato addestrato su oltre $300$ miliardi di parole.

• Versioni ChatGPT (2024):

  • GPT-4o: Modello versatile base.

  • o1 / o1-Mini: Modelli che "pensano", progettati per ragionamento scientifico e matematico.

• Tecnologie Avanzate:

  • RAG (Retrieval-Augmented Generation): Permette all'IA di consultare documenti esterni.

  • Crew AI: Collaborazione tra più agenti IA specializzati.

• Tecniche di Prompt Engineering:

  • Zero-Shot: Richiesta diretta senza esempi.

  • Few-Shot: Fornitura di uno o più esempi.

  • Role Prompting: Assegnazione di un'identità (es. "Sei un chirurgo").

  • Chain of Thought (CoT): Forza l'IA a ragionare step-by-step.

  • Formula C.R.I.F.: Contesto, Ruolo, Istruzione, Formato.

Strumenti IA Creativa e Montaggio Video Avanzato

• Generazione Immagini: Leonardo.ai permette Image Guidance e Prompt Negativi (per escludere elementi).

• Generazione Musicale: Suno AI (struttura: [Intro], [Verse], [Chorus], [Outro]) e Udio.

• Generazione Video: Luma (comandi di regia nel prompt), Runway (Motion Brush per animazioni selettive).

• Montaggio Video - Storia e Teoria:

  • Edwin S. Porter (taglio fisico pellicola), Moviola (1924).

  • Effetto Kuleshov: Il significato di un volto dipende dall'inquadratura successiva (Fame, Tristezza, Paura).

  • A-Roll: Girato principale/intervista.

  • B-Roll: Immagine di copertura.

• Tecniche di Taglio:

  • Standard Cut: Passaggio netto video/audio simultaneo.

  • L Cut: Audio clip precedente prosegue su video clip successiva.

  • J Cut: Audio clip successiva inizia prima del video.

  • Jump Cut: Taglio interno alla stessa inquadratura per saltare avanti nel tempo.

• Impostazioni Smartphone: Orientamento orizzontale (TV/YouTube), 24 fps (Cinema) o 30 fps (TV), pulizia lente obbligatoria.

Web3: Blockchain e NFT

• Evoluzione del Web:

  • Web 1.0: Read Only.

  • Web 2.0: Read/Write (Centralizzato).

  • Web 3.0: Read/Write/Trust (Decentralizzato/Blockchain).

• Blockchain: Registro digitale immutabile e distribuito.

  • Componenti Blocco: Dati, Hash (SHA-256), Hash precedente.

  • Consenso: Proof of Work (Mining energivoro) vs Proof of Stake (Efficienza energetica $99\%$ superiore).

• NFT (Non-Fungible Tokens): Certificati di autenticità digitale. Risolvono la riproducibilità, rendendo scarsi i file digitali. Processo di creazione: Minting.

• Wallet: Identità digitale. Chiave Pubblica (IBAN) e Chiave Privata (Password non condivisibile). Consigliati "Hardware Wallet".

Database e SQL

• DBMS: Software come MySQL, PostgreSQL, Oracle.

• Vantaggi rispetto a Excel: Gestione di miliardi di record, accesso simultaneo senza conflitti, sicurezza superiore.

• Modello Relazionale: Tabelle con Attributi (colonne) e Record (righe).

  • Primary Key: Unica e stabile (es. Codice Fiscale).

  • Foreign Key: Crea relazioni tra tabelle garantendo integrità referenziale.

• Diagramma ER (Entity-Relationship): Rettangoli (Entità), Rombi (Relazioni), Ovali (Attributi).

• Operazioni C.R.U.D. in SQL:

  1. INSERT: Crea record.

  2. SELECT: Legge record.

  3. UPDATE: Modifica record.

  4. DELETE: Rimuove record.

• Clausola WHERE: Indispensabile in UPDATE e DELETE per non colpire l'intera tabella.

• JOIN: Unione di tabelle basata su chiavi comuni.