Trasferirmento di dati in internet
Il coordinamento fra i diversi sistemi informatici è fondamentale per la società odierna. La nostra vita senza Internet è quasi inimmaginabile.
Internet è una rete di milioni di computer in tutto il mondo. Questa rete ha bisogno di regole per lo scambio di dati. Una di queste regole si chiama Protocollo Internet, o IP (Internet Protocol). Questo protocollo funziona in modo simile alle regole delle poste per l’invio di lettere e pacchi: i pacchi possono avere solo una certa dimensione e devono contenere l’indirizzo del destinatario.
Anche i dati su Internet devono contenerel’indirizzo del mittente e del destinatario. Ogni dispositivo in Internet o in una rete locale ha un cosiddetto indirizzo IP. Gli indirizzi IP della versione 4 (IPv4) sono costituiti da una sequenza di numeri con il seguente formato: “149.126.4.102”. Poiché il numero di indirizzi IPv4 disponibili si sta lentamente esaurendo, ci sono sempre più indirizzi della versione più recente, ossia la versione 6 (IPv6). Questi sono più lunghi (per esempio: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344) e quindi consentono un numero considerevole di indirizzi. Qui lavoreremo con gli indirizzi IPv4, attualmente ancora molto utilizzati.
I file di grandi dimensioni vengono suddivisi in pacchetti più piccoli per essere inviati su Internet. Ciascuno di questi pacchetti contiene l’indirizzo IP del mittente e del destinatario. Questi pacchetti vengono inoltrati da un nodo all’altro finché non arrivano all’indirizzo corretto. Ogni nodo (router) legge l’indirizzo del destinatario e inoltra il pacchetto. Nel processo, ogni nodo cerca di scegliere il percorso migliore per il rispettivo pacchetto. Poiché la situazione può cambiare nel giro di pochi millisecondi, capita talvolta che i singoli pacchetti arrivino a destinazione nell’ordine sbagliato e attraverso percorsi diversi (cioè altri nodi).
In questo caso, è necessario il Transmission Control Protocol o, in breve, TCP. Il TCP ha diverse funzioni. Ad ogni pacchetto viene assegnato un numero. In questo modo, il file originale può essere riassemblato anche se i pacchetti arrivano nell’ordine sbagliato. Inoltre, il computer destinatario conferma la ricezione di ogni pacchetto attraverso il TCP. Il TCP può anche utilizzare la Checksum (somma di controllo) per scoprire se il file contiene improvvisamente errori che sono avvenuti durante il percorso.
Robot e schede elettroniche programmabili
Non solo i computer devono coordinarsi tra loro, ma anche gli altri dispositivi elettronici. In classe, i robot programmabili e i circuiti stampati sono particolarmente interessanti per gli alunni. Lì si può vedere molto rapidamente se il programma funziona o ha ancora bisogno di miglioramenti.
Esistono molti robot programmabili. Il Bee Bot (il Bee-Bot), ad esempio, può essere programmato tramite i pulsanti posti sul suo lato posteriore. Questo permette al robot di seguire un percorso programmato. Il Bee-Bot è molto semplice e non reagisce all’ambiente circostante perché non ha sensori.
Altri robot, come il Thymio (cosa è il Thymio), dispongono di vari sensori attraverso i quali rilevano dati dell’ambiente circostante. Questi dati possono essere utilizzati nella programmazione per rilevare, ad esempio, gli ostacoli (sensore laser), misurare il volume (sensore audio) o mantenere l’equilibrio (sensore di posizione). Attraverso gli attuatori, i robot possono reagire all’ambiente circostante. Per esempio, possono muoversi (motori), produrre suoni (altoparlanti) o dare segnali luminosi (LED).
Sebbene il Thymio sia dotato di programmi predefiniti che attua premendo un pulsante, può anche essere programmato con diversi linguaggi di programmazione. In questo modo è possibile coordinare il robot con l’ambiente circostante. Ad esempio, il Thymio potrebbe essere programmato per reagire a un ostacolo davanti a sé girandosi. Quando viene rilevato l’ostacolo, una condizione da soddisfare sarebbe, ad esempio: “Se il sensore di distanza misura una lunghezza inferiore a 10 cm, girare di 90 gradi”. I loop possono essere utilizzati anche nella programmazione dei robot (girare 5 volte di 30 gradi). Programmando un robot, gli alunni possono così acquisire le competenze informatiche centrali del Lehrplan 21, il piano di studio dei cantoni svizzeri tedeschi.
Alcuni robot, tra cui il Thymio, possono essere programmati con il linguaggio di programmazione Scratch. Questo viene utilizzato, ad esempio, nel materiale didattico collegato 1 e 2.
Esistono anche semplici schede programmabili con pochi sensori. Un esempio è il Makey Makey (cosa è il Makey Makey). Il Makey Makey rileva solo se un circuito è chiuso o meno. Tuttavia, può essere utilizzata per varie applicazioni e combinata con i programmi Scratch.