Calcolo Automatico

L’interesse per il Calcolo Automatico

Leggendo le introduzioni di alcuni lavori di Michele Sce e le testimonianze di chi ha lavorato con lui nell’industria e nel Comitato per la Matematica CNR, si ha l’impressione di assistere alla nascita e ai primi sviluppi delle relazioni tra informatica e matematica in Italia.

Le prime esperienze in ambiente universitario

Questa storia parte poco oltre la metà degli anni ’50: Sce, tra i suoi molteplici interessi, coltiva quello per le geometrie finite e i problemi enumerativi ad esse connessi ma, quando cerca di costruire esempi o controesempi significativi, si trova di fronte a calcoli difficilmente gestibili a mano in tempi contenuti e senza rischio di errore; l’amico Lorenzo Lunelli (che, con Luigi Dadda, Emanuele Biondi e il fratello Massimiliano Lunelli, è stato tra i primi in Italia ad operare concretamente con un elaboratore elettronico presso il Politecnico di Milano) ha la “macchina” che è in grado di compiere tali elaborazioni.
La macchina è la calcolatrice elettronica CRC-102A/P (Computer Research Corporation) da non molto a disposizione del Centro di Calcoli Numerici del Politecnico di Milano e, opportunamente “istruita” da Lorenzo, risponde alle prime domande producendo risposte che compaiono in tabelle ben ordinate nell’articolo [14] contenuto negli atti del convegno internazionale Reticoli e Geometrie Proiettive (svoltosi tra Palermo e Messina nell’ottobre 1957). Gli autori commentano: «Pur essendo i risultati conseguiti solo un primo saggio delle possibilità di usare questa calcolatrice elettronica, ci siamo indotti a pubblicare questo lavoro nella speranza che qualcun altro – con una calcolatrice di maggior capacità di quella a nostra disposizione – voglia fornire elementi per rispondere alle numerose questioni sui k-archi tuttora aperte.»
Il che dice, da un lato, la fiducia nel metodo sperimentale (nel senso galileiano del termine) finalmente a disposizione anche per la matematica, dall’altro, che la CRC-102A/P, che continuerà a servire fedelmente Lorenzo e Michele nella realizzazione di altri quattro lavori (di cui uno in collaborazione con Massimiliano Lunelli), è giudicata da subito una macchina con capacità di calcolo ridotte rispetto ai problemi matematici che possono essere risolti o almeno chiariti da procedure automatiche.

L’esperienza in Olivetti e in Nielsen

Non meraviglia quindi che quando, alla fine del 1962, si presenta l’opportunità di entrare a far parte del Laboratorio di Ricerche Elettroniche della Olivetti, Sce (pur in un’epoca in cui molti matematici universitari considerano l’informatica una scienza minore) raccolga la sfida di lasciare la sicurezza del mondo accademico per lavorare, come consulente matematico, all’Ufficio Progetti Apparecchiature Elettronico-Meccaniche diretto da Pier Giorgio Perotto che sta realizzando progetti fortemente innovativi come il calcolatore da tavolo Olivetti Programma 101 (di fatto il primo personal computer della storia, tutto progettato in Italia).
Inserito all’interno del progetto di OCR (Optical Character Recognition), Sce sviluppa uno studio su vari metodi per il riconoscimento dei caratteri (di correlazione, di momenti, di Fourier bidimensionale e altri metodi lineari) che dà luogo, a fine 1963, a un rapporto interno del Laboratorio di Ricerche Elettroniche di Pregnana Milanese e nel 1964 all’articolo [22], comparso sul primo numero della rivista Calcolo. Anche questo lavoro contiene una larga parte “sperimentale” svolta su Elea 9003, «un grosso calcolatore, evidenzia Sce nell’introduzione, i cui programmi di calcolo erano stati preparati dal Centro Logico Matematico del Laboratorio di Ricerche Elettroniche Olivetti, sotto la guida del Dott. A. Lastella». Il metodo dei momenti era all’epoca oggetto di molti studi (Alt, F. L.: Digital pattern recognition by moments, JACM 9 (1962), 240-258; Hu, M.K.: Visual pattern recognition by moments invariants, Trans. IRE 8 (1962) 179-187), ma la conclusione di Sce sulla validità del metodo è moderatamente negativa, poiché «figure di forma diversa possono dar luogo a valori più simili di quanto non facciano campioni della stessa forma». Come ricorda Filippo Demonte nel suo Intervento, «successivamente concludemmo che questi metodi erano meno versatili del morfotopologico».
Nel contesto dello studio per il riconoscimento dei caratteri ha anche modo di occuparsi di macchine con prestazioni di apprendimento: tra di esse riscuote il suo interesse la macchina PAPA (in grado di riconoscere il movimento di alcuni pezzi nel gioco degli scacchi) proposta da G. Gamba dell’Università di Genova.
Nell’Intervento di Demonte sono pure descritti i successivi sviluppi dell’OCR-B e le fruttuose collaborazioni di Sce con Mario Prennushi e Luigi Bocchino, così come la crisi del 1965 dell’Olivetti, che nel giro di tre anni cede la Divisione Elettronica alla General Electric. E in questo momento Sce, con forte sensibilità politica e notevole lungimiranza, sottolinea, in un articolo su di un quotidiano, che tale cessione espone l’Italia al rischio di perdere un possibile primato nella nascente industria informatica.
Nel 1966 Sce viene nominato Direttore del Gruppo di Consulenza Matematica della Divisione Ricerca e Sviluppo della Olivetti ad Ivrea. In questo periodo si occupa anche di problemi molto pratici: infatti, come riferisce Bocchino, l’azienda richiede al gruppo di ricerca numerose simulazioni di svariata natura e la definizione delle regole di campionatura dei componenti acquistati. Inoltre Sce riesce «a convincere la direzione Olivetti … ad acquistare un calcolatore scientifico IBM 1130 con display grafico», svincolando il centro di ricerca dai grossi calcolatori elettronici del reparto sistemi informativi. Questa macchina permette lo sviluppo di molti progetti, tra cui il Cad Teadi (tecnigrafo a display) che vede coinvolto anche Cesare Bona.

Anche alla A. C. Nielsen Company di Milano, del cui Reparto di Statistica è Direttore dal 1973 al 1976, Sce si batte (come ricorda Aiazzi) per passare dall’utilizzo di un Centro Servizi esterno a un centro di calcolo proprietario, che permetterà una maggior efficienza nel trasferimento automatico dei dati statistici aggiornati mensilmente attraverso la creazione e la gestione di una Base di Dati interna.

La promozione del calcolo automatico dal Comitato del CNR

Sce non ha ancora concluso l’esperienza in Olivetti quando, chiamato a far parte del Comitato della Matematica del CNR per il quadriennio 1968-72, ha l’occasione di illustrare il suo punto di vista sullo stato e il possibile sviluppo della matematica applicata in Italia.
In una relazione del 1969, anni in cui, come ricorda Ilio Galligani, è ancora difficile intravvedere le grandi potenzialità di calcolo dei minisistemi di nuova generazione, Sce valuta che «i calcolatori diventeranno sempre più uno strumento essenziale di lavoro, non solo per i problemi di calcolo numerico ma in generale per tutti i problemi legati alle applicazioni» e prefigura la necessità di formare ogni anno, nel quinquennio 1970-75, almeno 500 matematici (o figure simili) che vadano a lavorare nell’industria essendo in grado, non tanto di programmare, quanto di apportare all’elaboratore gli adeguamenti non banali richiesti.
All’epoca è dominante l’idea che convenga demandare l’esecuzione dei calcoli automatici a pochi centri di calcolo configurati quasi esclusivamente come centri servizi (clean rooms); al contrario Sce ha molto chiaro che il futuro, tanto del settore privato che di quello pubblico, è nell’uso diffuso di calcolatori più piccoli ma adattabili all’esigenza locale, che renderanno molto meno rilevante il ruolo dei grandi centri di calcolo. Forse per questo, in una relazione del 1968, dopo una dettagliata descrizione dell’attività dell’Istituto per le Applicazioni del Calcolo (di cui sarà nominato Commissario per l’anno 1971), sostiene la necessità che l’Istituto passi, dall’essere prevalentemente un Centro Servizi, all’essere «un organo di consulenza su tutti i problemi di applicazione del calcolo», anche «quelli che riguardano la matematica combinatoria, intesa in senso lato» e comunque «non solo organo di calcolo, ma anche … di consulenza generica, sui problemi di questi calcolatori, a disposizione di amministrazioni dello stato, o di uffici pubblici, o di Ministeri».
Nel quadriennio successivo Sce, ancora membro del Comitato della Matematica del CNR, contribuisce a definirne la politica di intervento a sostegno dello sviluppo del calcolo automatico, promuovendo l’organizzazione, in Istituti di Matematica (universitari e del CNR) di laboratori di calcolo scientifico dotati di minisistemi di calcolo di elevate prestazioni per lo sviluppo della Mate-matica Computazionale. Verranno coinvolti gli Istituti del CNR di Roma (IAC) e di Genova (IMA) e quelli universitari di Torino, Parma, Bologna, Firenze e Napoli. Questi Istituti svilupperanno varie collaborazioni alle quali parteciperà anche l’Istituto di Matematica dell’Università di Milano che, grazie all’opera di Giovanni Ricci e Massimiliano Lunelli, si è già dotato autonomamente di un minicomputer CII 10020, prodotto in Francia su licenza SDS. L’operazione si rivela lungimirante nei confronti della successiva fase tecnologico culturale, che vede l’affermarsi dei personal computers.
Inoltre, nella prima fase della definizione dei Progetti finalizzati del CNR (1975-76), Sce è l’autore della stesura del primo programma per un Progetto Informatica e contribuisce all’attivazione di Gruppi di Ricerca finalizzati all’automazione delle Biblioteche Matematiche, con la costituzione delle necessarie banche dati.
Le ricadute di questa attività “politica” di Sce sono ben illustrate nell’articolo di Ilio Galligani.

L’impulso alla realizzazione di laboratori didattici
di autoapprendimento assistiti da software matematico

L’ampiezza degli interessi di studio e di ricerca di Sce e la varietà delle sue esperienze lavorative non può non avere riflessi sulla didattica. In particolare, come ricorda I. Galligani, già nella relazione al Comitato per la Matematica del CNR del 1/05/1970, Sce aveva dedicato attenzione al problema dell’ “istruzione con l’uso del calcolatore”, cioè di un uso didattico dell’informatica.
E quando, sul finire degli anni ’80, inizia a diffondersi l’uso dei personal computers mostra un’incoraggiante e concreta apertura verso la sperimentazione di attività didattiche non tradizionali, come laboratori di esercitazioni di matematica assistite da programmi di calcolo scientifico (Matlab – versione Student – e Derive), rivolti alle matricole. Non laboratori di programmazione, ma introduzione all’uso di strumenti di calcolo automatico in grado di favorire una partecipazione più attiva dello studente, aiutarlo nell’apprendimento personale, mediante la possibilità di costruire rapidamente esempi e controesempi, verificare ipotesi e inventare esercizi.
Sce si adopera perché gli studenti dei suoi corsi di Geometria per Fisica svolgano alcune ore di laboratorio di questo tipo, anche se in questi anni i laboratori informatici a disposizione degli studenti dei Corsi di Laurea diversi da Informatica sono poco attrezzati e non tutti gli studenti possiedono strumenti informatici personali. Tuttavia Michele è convinto che sia utile sperimentare e che valga la pena di presentare la teoria delle matrici (argomento che si presta facilmente a questa trattazione) in modo tale da rendere chiari vantaggi e limiti dell’uso del mezzo di calcolo.