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Tangram

Finalmente!
Dopo mesi (e mesi)* e mesi di sviluppo incostante, Valerio ed io siamo arrivati alla versione (semi-)definitiva di EduTangram, il software che abbiamo realizzato come progetto per l’esame di “Informatica e didattica”. Si lo so, è un esame da checche, ma lo abbiamo scelto solo per aggiungere rapidamente una riga al nostro libretto universitario, ma alla fine ci abbiamo preso gusto e si è trasformato in un dolce interminabile calvario.

Logo EduTangram

Nel lontano giugno 2009 ci siamo presentati alla professoressa Laganà per proporle un progetto, ma lei ci ha presi subito in contropiede proponendoci a sua volta di proseguire un lavoro avviato da un altro suo studente, Alessio P, che aveva sviluppato un’applicazione ispirata al Tangram, l’antico gioco cinese composto da 7 figure geometriche (3 triangoli, 1 quadrato e 1 parallelogramma) la cui superficie complessiva equivale a quella di un quadrato e che consiste semplicemente nel comporre, senza sovrapporli, i 7 pezzi (detti Tan)  in modo da formare una figura sensata e possibilmente gradevole a vedersi.

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Nel corso di laurea specialistica in “Tecnologie informatiche” di Pisa due esami creano particolari problemi agli studenti, seppure in modi completamente diversi.

Il primo è il famoso “Architetture parallele e distribuite” (ASE) di cui ho parlato in altri post. È tenuto da Marco Vanneschi, un docente eccezionale, con grandi doti espositive e in grado di tenere alta l’attenzione a lezione e di stimolare lo studente allo studio verso una materia estremamente interessante che copre aree di ricerca talvolta erroneamente trascurate. Ciò che spaventa di questo esame è la difficoltà dell’esame scritto che raramente è superato da più del 10% dei candidati. E ancor più dello scritto, almeno per quanto riguarda me, è stata causa di forte apprensione l’orale, in cui si deve affrontare a quattrocchi il professore, in grado di metterti completamente a nudo, di soffiare via ogni traccia di fumo con cui cerchi di nascondere le tue incertezze, arrivando dritto al nocciolo.

Il secondo è “Linguaggi e calcolabilità” (LC) di Egon Börger, professore di fama internazionale chiamato a Pisa apposta per tenere questo corso. Se dovessi indicare l’obiettivo del corso non credo che sarei in grado di farlo. Ciò che certamente emerge in questo corso è la definizione delle Abstract State Machines, una generalizzazione delle Finite State Machines, che consenta di computare qualsiasi algoritmo astratto su qualsiasi struttura dati, o qualcosa del genere… In particolare la conoscenza delle ASM viene approfondita mediante lo studio di problemi e modelli concreti tra cui spicca la formalizzazione dell’intero linguaggio Java, dall’interprete alla Virtual machine, dal compilatore al byte code verifier, dal caricatore al linker, insomma ogni sua parte. Detto così, per uno studente di informatica, potrebbe sembrare anche interessante sviscerare Java, un linguaggio che viene ormai utilizzato come base da molti corsi di laurea in informatica. Il problema è che il professore ne richiede una conoscenza puntuale, che si può ottenere soltanto imparando a memoria righe e righe di pseudocodice ASM.

Ma c’è una scappatoia…
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Questa è una vecchia storia ma, non so perché, non l’avevo ancora raccontata su questo blog.

Nell’autunno del 2007 seguii il mio primo corso di grafica 3D, per la precisione “Fondamenti di Grafica Tridimensionale”, tenuto dal Professor Paolo Cignoni. L’esame consisteva nella realizzazione di un plugin per MeshLab, applicazione open source multipiattaforma realizzata per la visualizzazione di modelli 3D molto grandi (in termini di vertici) come quelli che si ottengono tramite gli scanner 3D. Il software si basa pesantemente sulla libreria VCG, sviluppata dal Visual Computing Lab del CNR. Gira voce che sia lo strumento in assoluto più veloce per alcune operazioni sui modelli tridimensionali quali ad esempio (se ben ricordo) la “vertex simplification”.

Entrare a far parte di un progetto simile, di gran lunga il più importante cui avessi mai partecipato, era estremamente elettrizzante. Così Alessandro ed io, entrambi appassionati di progettazione di interfacce grafiche 2D, abbiamo scelto fra i vari task disponibili il “quality mapping plugin“. Esso consiste nel mappare direttamente sui vertici della mesh (modello 3D approssimato mediante reticolo di triangoli) un colore rappresentante il valore di qualità del vertice stesso, precedentemente calcolato. La qualità può essere la quantità di luce che gli arriva da una fonte luminosa, o il livello di “spigolosità” o tante altre cose che non starò ad elencare perché nemmeno io riesco a comprendere.

In uno-due mesi di lavoro siamo riusciti ad arrivare ad una versione funzionante del plugin. Presi dall’entusiasmo, su sprone del professore, abbiamo continuato ad aggiungere funzionalità che hanno reso il plugin sempre più potente e versatile. Il nuovo plugin sarebbe stato inserito nella versione 1.2 di MeshLab in uscita nell’estate del 2008. Purtroppo però la progettazione iniziale non era stata studiata per includere tali nuove caratteristiche nel plugin e quindi il codice diveniva inevitabilmente sempre più “spaghettoso“, funzionante ma un po’ instabile, sino ad arrivare ad un punto di non ritorno in cui era praticamente impossibile correggere bug senza crearne altri. La soluzione drastica proposta dal professore fu di riscrivere il codice da zero, soluzione che io ed Alessandro non eravamo disposti ad accettare dopo così tanti mesi di lavoro per un esame che, per quanto fosse interessante, era solo da 6 crediti. Dato il lavoro svolto, l’esame fu comunque registrato e da quel giorno calò un silenzio imbarazzante tra i programmatori (Ale ed io) e il committente (il prof).

La versione 1.2 è rimasta nel limbo per molti mesi (mi auguro non a causa nostra), fino a quando, pochi giorni fà è arrivato nella mailing list degli sviluppatori una notifica dell’avvenuto rilascio della nuova versione su Windows, Linux (solo sorgenti) e Mac (solo Intel). Credevo che il nostro plugin non sarebbe stato incluso e invece lo trovo in bella vista nella toolbar dell’applicazione insieme ad un sacco di nuovi plugin. E cosa ancor più sorprendente: funziona perfettamente! Non ho stressato il plugin in lungo e in largo alla ricerca di bug, ma sembra che almeno le funzionalità principali funzionino bene.

Per chi vuole provarlo:

1. scaricare ed installare MeshLab
2. aprire un modello
   • ad esempio laurana50K nella cartella /sample
3. applicare dei valori di qualità ai vertici
   • ad esempio tramite Filter/Color/Face Ambient Occlusion
4. aprire Quality Mapping Tool (cliccare sul link per una spiegazione dettagliata del plugin) tramite apposito pulsante a forma di “coniglietto morbidoso-psichedelico” (vedi immagine)
5. cliccare su preview e giostrare con i vari comandi

Mappatura in RGB del valore di curvatura gaussiana dei vertici della mesh

Mercoledì 22 aprile, sera prima dell’esame:

Federico: Vado a ripetere un’ultima volta la presentazione.

Enrico: Presentazione? Sembra che tu debba fare l’esposizione della tesi!

Federico: …
Beh, in effetti è quasi una tesi, è da ottobre che ci lavoro.

Sei mesi ormai sono passati da quando sono andato dal professore del corso di “realtà virtuale” a presentargli la mia idea per la realizzazione della prova pratica d’esame. Sei mesi spezzati in due dall’uragano ASE (parte 1, parte 2), durata dai primi di dicembre fino a tutto gennaio e dalla breve parentesi di “reti mobili” a febbraio, durata meno di tre settimane.

Un mese buono l’ho investito ad imparare ad usare Blender, suite open source multipiattaforma specializzata per la realizzazione di animazioni ma in grado di coprire egregiamente quasi ogni funzionalità richiesta ad un software per la modellazione 3D. Superato il primo impatto con l’interfaccia, che ti costringe ad abbandonare tutti i paradigmi d’uso che si associano abitualmente ai programmi di grafica 2D, sia vettoriali che raster, si impara a godere delle sue immense potenzialità.

Un altro mese, spalmato in tutto il periodo, l’ho speso nella progettazione di alcune semplici strutture dati e algoritmi, che realizzavano il vero e proprio progetto.

Il resto del tempo in pratica l’ho passato a litigare con alcuni punti un po’ scuri del framework su cui si poggiava la mia applicazione, XVR, e a districarmi fra gli infidi meandri della grafica 3D.
Come recita la firma di un utente del forum ufficiale di XVR che mi ha aiutato in più occasioni a sbrogliare intricate matasse:

I tell you, realtime 3D is made of blood, sweat and screams!

Alla fine comunque ce l’ho fatta.
L’idea era realizzare in 3D uno dei tanti strumenti di visualizzazione e archiviazione delle foto tipo Picasa. Nel progetto originale, oltre ad avere foto che se ne svolazzavano a destra e a sinistra ci doveva essere anche la possibilità di sfogliare veri e propri album fotografici posizionandovi sopra le foto (come si faceva abitualmente con le foto stampate 20 anni fa) e di archiviarli all’interno di scaffali ordinati per anno…

Varie difficoltà nella modellazione e nella realizzazione della logica dell’applicazione mi hanno fatto abbassare la cresta fino ad arrivare ad un’applicazione sostanzialmente giocattolo in cui non è neanche implementata la consistenza di stato tra una sessione d’uso e l’altra.

Purtroppo il framework, che avrebbe le potenzialità per essere multipiattaforma, attualmente è supportato solo su Windows e la sua integrazione con il browser è implementata solo su Microsoft Explorer (un controllo ActiveX).
Se pensate di poter sopportare questo oltraggio, potete provare ad immergervi in questo piccolo mondo virtuale cliccando qui.

Sono a casa dei nonni dove mi è appena stata regalata la testa imbalsamata di una tigre.
Mia cugina la tiene sulle ginocchia e la accarezza dolcemente, tanto che la povera bestiola sembra quasi fare le fusa.
In realtà non è solo una testa ma è una tigre intera, piccola, un tigrotto.
Mentre le accarezza la schiena il suo corpo freddo è scosso da fremiti e all’improvviso si butta giù dalle ginocchia rovinando sul pavimento.
“Poverina…” esclama mia cugina preoccupata.
La bestiola si rialza goffamente sulle zampe instabili e si avvia verso la stanza accanto.
“Come farà a mangiare se non ha gli organi interni?” chiedo incuriosito a mia cugina.
“Devi nutrirla con le flebo” risponde lei sicura.

Suona la sveglia.

“Oddio! Devo fare l’esame! Che razza di sogno grottesco ho fatto?! Quel racconto di Kelly Link che ho letto ieri sera deve avermi intrippato il cervello”

In un attimo sono completamente sveglio. mi vesto, mi lavo, faccio colazione ed esco.
Cerco di non pensare all’esame. Penso invece a cosa farò quando lo avrò finito. So che se pensassi solo per un attimo a Lui mi lascerei prendere dal panico.

Paolo è già là, nonostante fosse l’ultimo. Mi spiega che è venuto presto per cercare l’ombrello che gli ha prestato la sua ragazza e che non era riuscito a ritrovare. È molto dispiaciuto per questo.

Forse sto ancora sognando?

“Il prof è già dentro, quando è arrivato e mi ha visto si è chiuso in ufficio” mi dice abbozzando un sorriso.
Facciamo passare i minuti parlando del più e del meno, poi Lui esce e ci interrompe mentre stiamo ancora parlando. Mi guarda.

“Bellucci?”

Mi alzo, lo seguo e mi siedo ostentando sicurezza. Ma il mio organismo si rifiuta di sostenermi: il cuore batte all’impazzata e la pressione va alle stelle mentre la salivazione di azzera.

La prima domanda sui multiprocessor mi è abbastanza familiare da evitarmi il collasso. Gli rispondo incerto mentre mi sforzo di riportare i valori corporei entro i limiti di sopravvivenza.
La seconda domanda è una pugnalata al cuore. Vado nel pallone e la interpreto in modo errato. Le Sue narici sbuffano come quelle di un bufalo inferocito mentre sbatte con ferocia la penna contro il tavolo.
“A giudicare dal compito pensavo che avesse capito la domanda ma forse mi sbagliavo. Tutte queste cose le ha scritte a caso?” mi chiede indicando lo schema della parallel prefix che ho disegnato nel compito.

È finita. Adesso mi butta fuori… che palle! Lo devo ripreparare per febbraio! No, mi rifiuto! Pensa! Rifletti! Perché insiste sul compito? Cos’è quella roba? IN, OUT? Certo! Ok, ora tutto è chiaro. Mi scuso di non aver capito e riformulo la risposta.
Le Sue narici smettono di soffiare e la testa incassata nelle spalle quadrate fa capolino per un attimo. Un respiro profondo e l’ultima domanda: dimostrazione del delta.

La so!!!

Pausa.

Lui consulta il Suo misterioso foglio in cui, come vuole la leggenda, annota tutti i voti accumulati dagli studenti. Il cuore ricomincia a correre, nel terrore che voglia farmi un’altra domanda. Poi mi guarda da sotto gli occhiali.

“19.”

“Va bene.”

Disclaimer: questo post è un’annotazione personale, quindi non c’è scritto niente di interessante. Oltretutto è molto lungo, quindi leggilo a tuo rischio e pericolo (di annoiarti).

Alcuni amici mi invidiano per la mia tranquillità, per la mia capacità di far fronte i problemi con serenità, per la calma con cui affronto le difficoltà senza cadere mai nel vortice della rabbia. Attribuisco questa mia peculiarità all’applicazione di una filosofia di vita che ho adottato ormai da molti anni, ovvero la ricerca del lato positivo di ogni cosa. Mi ha aiutato ad affrontare molti problemi e ad uscire indenne (ma rafforzato) da brutti periodi.
Mi ha sostenuto ad esempio quando sono bocciato per la prima volta nei miei 6 anni di carriera accademica ad un esame scritto, quello di “Architetture Parallele e Distribuite” (che chiamerò per semplicità “Architetture 2″) del professor Vanneschi, l’esame più impegnativo del Corso di Laurea specialistico in “Tecnologie informatiche”. Senza esagerare, posso affermare con sincerità che ero comunque contento del risultato, contento di averci provato e di essermi almeno confrontato con quello che era ritenuto da tutti lo scoglio per eccellenza. Avevo già provato a svolgere qualche testo di esame, ma fra il farlo nella tranquillità della propria stanza e farlo nello stress dell’appello c’è di mezzo un abisso. Il tentativo mi aveva aiutato a capire che tre ore non erano poi così tante per svolgere il compito e che bisognava fare economia sulle pause di riflessione e sulle cose da scrivere.

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Ero ancora in piena fase REM, sognando non so cosa dato che non ricordo mai i miei sogni, quando un simpatico gentiluomo inizia a battere ripetutamente un martello su un oggetto non identificato di metallo a pochi metri dalla mia stanza. Potete solo immaginare la piacevolezza del rumore prodotto, specie nel silenzio del mattino. Comincio ad inveire mentalmente contro il solerte lavoratore, quando mi sovviene un pensiero: “Dato che la sveglia delle 7:50 non è ancora suonata, come è possibile che si mettano a far casino così presto?”. Dopo una breve riflessione il pensiero appena formulato si contorce nella mia mente propagandosi in nere appendici che avviluppano contemporaneamente tutti i miei organi in una morsa fatale; che tradotto suona più o meno come: “Cazzo! Vuoi vedere che non ho messo la sveglia?!”. In genere non mettere la sveglia non è un problema; può significare fare tardi a lezione, o semplicemente studiare un po’ di meno, godendosi un po’ di più il sonno. Ma oggi era un giorno particolare: oggi era giorno d’esame! Era strettamente necessario presentarsi in aula alle 9 per poter sostenere la prova scritta di Crittografia.
Cerco nel buio il cellulare (che uso anche come sveglia), lo accendo, la sua luce bianca mi investe gli occhi assuefatti dal buio, mi abituo alla luce mentre passa l’animazione del produttore. Finalmente compare la schermata principale in cui è presente anche l’ora… 8:05
La tensione accumulata si scioglie in un attimo dato che ho tutto il tempo per preparami ed uscire. Tiro un sospiro di sollievo e mi preparo ad affrontare la giornata con un umore che non è tipico di chi deve sostenere un esame, il quale effettivamente si concluderà con un esito positivo.

Che posso dire? Una coincidenza straordinaria!

• Midterm: una settimana esatta di tempo per svolgere una serie di esercizi di programmazione sia pratici che teorici, richiedenti (a detta del professore) un tempo di svolgimento di due giorni lavorativi full-time. Il problema è che gli argomenti ci erano totalmente ignoti: continuazioni (costrutto yield), strategie di binding, regole di scoping, template programming… In pratica 5 giorni di ricerca fonti, studio intensivo e brain storming e 2 giorni di stesura matta e disperatissima dello svolgimento. Si, Brain Storming: l’originalità dell’esame consiste anche nello svolgere tutti gli stessi esercizi, possibilmente insieme! Con la premessa che se il professore avesse scoperto anche solo un accenno di copiatura avrebbe annullato il compito ad entrambi i furbetti. Modello all’americana, a quanto pare.
  Esperienza sconvolgente, ma solo apparentemente disumana. Date le 10 ore giornaliere di studio, ho avuto il piacere di lavorare spalla a spalla e stringere amicizia con alcuni dei compagni di corso. Non nego poi di avere almeno in parte appreso come approcciarmi ad un problema complesso avendo i minuti contati.
  Il giorno dopo la consegna mi è quasi dispiaciuto che fosse finito
• Finalterm: in pratica una versione estesa del midterm… Esercizi da consegnare in 30 giorni con un impegno richiesto effettivo di circa 10 giorni full-time (al netto ovviamente della ricerca e studio delle fonti).
• Orale: per lo più una verifica del livello di comprensione degli argomenti, che in molti casi (come nel mio) si riduce quasi ad una conversazione più che ad un vero esame.

Succede a tutti gli studenti, a chi più, a chi meno, di dedicare due intere settimane della propria vita alla preparazione di un esame. In quelle due settimane non si fa altro che studiare interrompendo solo per adempiere alle funzioni vitali o per faccende importanti, fino al quasi totale annullamento del tempo libero da dedicare agli hobby o agli amici.

Poi arriva il giorno dell’esame e, per quanto tu possa avere studiato, non ti senti mai sufficientemente pronto. Vedi sfilare davanti a te altri studenti, a qualcuno va bene, ad altri no. Nel frattempo ti vengono in mente dei dubbi che cerchi di risolvere con letture last-minute del materiale di studio quando finalmente arriva il tuo turno. Ti imponi razionalmente di stare calmo pensando a quanto hai studiato nei giorni passati, ma le mani continuano a tremare mentre risolvi l’esercizio proposto dal professore o mentre gesticoli per spiegarti meglio. Finché non sopraggiunge indistinguibile quel momento di pausa in cui l’esaminatore decide il da farsi soppesando la tua preparazione in base alle risposte date. Un attimo che sembra interminabile, non puoi far altro che attendere, in silenzio… Poi le labbra del tuo “carnefice” si schiudono di nuovo – “Le confermo il 28” – e finalmente puoi riprendere a respirare tirando un sospiro di sollievo…

Sai che presto dovrai affrontare un altro esame, ma non importa, l’importante è essersene lasciato uno alle spalle, aver dimostrato di aver capito l’argomento e soprattutto non dover riprendere più in mano quei libri, se non per interesse personale.

Finalmente, dopo tanti giorni di schiavitù, ti puoi concedere un giorno tutto per te, riscoprendo il dolce piacere dell’ozio. Ti dilunghi stancamente in tutte le piccole operazioni che fino al giorno prima ti imponevi di svolgere nel minor tempo possibile e ti concedi gli svaghi che finora ti eri negato.

Poi il tuo stato d’animo cambia di nuovo, se non la sera stessa, al massimo il giorno seguente. Trovi ogni gesto innaturale, ti senti come se mancasse qualcosa. Finché non realizzi: ti manca lo studio! La sensazione è sempre la stessa, ma ogni volta ti stupisce. Stenti a credere di avere nostalgia delle giornate passate a capo chino sui libri, dei pasti frugali, dei sonni negati…

Presto riesci a scuoterti di dosso questa sensazione, chiami i tuoi amici, esci, cambi aria, passi una bella giornata, finalmente libero dallo stress.

Finché non ricominci a studiare per il prossimo esame…