Timekeeping devices and the Technological Horizon by Sara Poli

by Sara Poli

Timekeeping Devices and the Technological Horizon

by Sara Poli

Timekeeping Devices and the Technological Horizon

Ho consegnato questo documento per l’appello d’esame del 25 Settembre 2009 del corso Interaction Design Theory 2 (Telecomunicazioni) tenuto da Gillian Crampton Smith con Philip Tabor alla Facoltà di Design e Arti, Università Iuav di Venezia. Per tutte le sequenze di parole che ho copiato da altri fonti, ho: a) riprodotte in corsivo, inoltre b) messo virgolette di citazione al loro inizio e fine, inoltre c) indicato, per ogni sequenza, il numero della pagina o lo URL del sito web della fonte originale. Per tutte le immagini che ho copiato da altre fonti, ho indicato: a) l’autore e/o proprietario, inoltre b) il numero della pagina o lo URL del sito web della fonte originale. Dichiaro che tutte le altre sequenze e immagini di questo documento sono state scritte o create esclusivamente da me. Venezia, 22 Settembre 2009 Sara Poli

«Time flies like the wind. Fruit flies like bananas.» Groucho Marx

List of contents.

Introduction

Chapter 1: Current uses of advanced technology in Timekeeping devices

Chapter 2: How these technologies works

Clocks

Historical Background

Mechanical clock

Time and Society

Pendulum clock

Electric clock

Quartz clock

Atomic clock

The fascination of Time

Chapter 3: Possible futures

Conclusion

No kitsch

Source List

36 Synchronization and RFID technologies

Introduction.

The fascination of Time Fin dalla più remota antichità, il concetto di Tempo è uno dei più interessanti e controversi argomenti di studio che l’Umanità abbia affrontato. La ricerca di una sua definizione e di una sua possibile unità di misura sempre più precisa ha impegnato le più brillanti menti di filosofi, scienziati, artisti lasciando tuttavia aperti innumerevoli interrogativi: il Tempo è assoluto o relazionale? È “reale” o è un’illusione dei nostri sensi umani? Ha un andamento ciclico o lineare? È una dimensione finita o infinita? Senza dubbio si tratta di questioni molto affascinanti e putroppo forse senza risposta sicura: ciascuno è libero di credere o sostenere la teoria che più lo convince, basandosi su credenze scientifiche, filosofiche o religiose. Tuttavia, al di là di tutte la speculazioni, il Tempo è anche una convenzione con cui l’Uomo deve relazionarsi nel vivere sociale e una sua precisa misurazione porta con sé infiniti ed evidenti vantaggi, sia per l’individuo sia per la comunità. Questo breve testo si propone come un excursus storico sull’evoluzione tecnologica della misurazione del tempo che, come spesso accade, risulta anche essere una riflessione sui mutamenti che essa ha causato nella società.

Chapter 1: Current uses of advanced technologies in Timekeeping Advices

Historical Background

I dispositivi per la misurazione del tempo hanno origine antica, come antico è il desiderio e la necessità dell’uomo di “controllare” il fluire inesorabile del tempo. Pare che fin dal Neolitico l’uomo fosse in grado di misurare abbastanza precisamente l’ora, a partire dall’osservazione dell’ombra che il suo corpo proiettava sulla terra, volgendo le spalle al sole. Sviluppando tecnologicamente questa rudimentale intuizione esso fu in grado di delegare ad un semplice palo la funzione che prima era svolta dal suo corpo: nascevano così a partire dal 5000 a.C. le prime meridiane. Via via gli strumenti si fecero sempre più accurati: man mano che le conoscenze astronomiche divennero più precise, anche le meridiane lo divennero a loro volta. Eppure, ciò non poteva superare il loro più grande difetto: funzionavano solo di giorno e in giornate soleggiate. Nacquero altri strumenti che sfruttavano la regolarità di certi eventi: come la fuoriuscita d’acqua da un contenitore forato in modo uniforme (la clessidra a partire dal XV secolo a.C.) o più tardi la costanza della combustione di un materiale (le candele segnatempo dal 500 d.C.). Tuttavia, questi strumenti necessitavano di un’enorme opera di manutenzione

e data la loro esauribilità (le clessidre andavano girate e le candele si deterioravano) potevano misurare solo brevi periodi di tempo e non il suo scorrere perenne. Ad ogni modo queste tipologie vennero perfezionate enormente, soprattutto in Cina e nell’area Islamica, e le migliorie apportate ad esse, come l’uso di ingranaggi e di meccanismi di “sveglia”, contribuirono alla nascita durante il Medioevo dei primi orologi meccanici. Si tratta di uno dei primi esempi di “macchina” della Storia: strumenti complessi dotati di lancette che ruotano verso destra (così come l’ombra del sole gira da sinistra verso destra in senso, appunto, “orario”), indicando l’ora e i minuti su di un quadrante numerato. Dai primi modelli meccanici, si svilupparono via via orologi più precisi, con l’affinarsi delle tecnologie: l’elettricità, per esempio, che consentì di liberarsi dalla noiosa (seppur assai ecologica) abitudine di “caricare l’orologio” e poi l’elettronica che consente di avere orologi senza nessun tipo di meccanismo classico dell’antica arte orologiaia.

In senso orario Fig. 1 Meridiana Funziona in base alla posizione del sole. È costituita da un quadrante orario posto o tracciato su un muro o su un pavimento, e da uno stilo (gnomone) che, colpito dai raggi del sole, proietta la sua ombra sulla sezione del quadrante via via corrispondente all’ora solare. Fig. 2|3 Clessidra È costituita da due ampolle di vetro sovrapposte comunicanti tramite uno stretto orifizio, attraverso il quale scorre dell’acqua (fig. 2) o della sabbia (fig. 3) in modo uniforme, in un preciso lasso di tempo. Fig. 4 Candela segnatempo Su una normale candela di cera (o su un bastoncino di incenso) sono segnate delle tacche a intervalli regolari: bruciando in modo costante l’ora viene indicata dal livello di combustione del materiale.

Time and Society

Oggi orologi e strumenti per conoscere l’ora sono pressoché ovunque e la loro diffusione ha cambiato in modo radicale molti aspetti della società. Ad esempio finché non venne inventata la clessidra era impossibile misurare lo scorrere del tempo di notte o in casa, oppure nel Medioevo la possibilità di conoscere e regolare il passare del tempo era una forte differenza tra le classi sociali: mentre i ritmi di vita nei campi erano ancora scanditi dall’alternarsi costante di giorno e notte e dall’incedere delle stagioni, la vita in città era regolata dall’ora battuta dal campanile, regolato dal potente e ricco Clero o dall’orologio del Palazzo Reale, giacché gli orologi essendo congegni estremamente complessi e voluminosi erano anche molto costosi. Anche quando i meccanismi si ridussero nelle dimensioni, fino a diventare oggetti portatili, gli orologi rimasero appannaggio di chi poteva permettersi il loro costo elevato. E anche quando la presenza di strumenti per la segnalazione del tempo divenne più massiva nella città, l’orologio portatile rimase, almeno fino agli anni Cinquanta, un oggetto prezioso, regalato in occasioni speciali, conservato per la vita e tramandato ai figli. Ma ancora oggi l’orologio è visto come un status symbol ed è una delle più fiorenti categorie del mercato di lusso.

Chapter 2: How these technologies works

Clocks

L’orologio, di qualsiasi tipo sia, sfrutta fondamentalemente sempre lo stesso principio: la regolarità di un processo oscillatorio (isocronismo) che viene usata per conferire un movimento costante a degli strumenti indicatori dell’ora, che trasmettono l’informazione Tempo, codificata in luce o in suono attraverso l’aria agli organi ricettivi umani. Le differenze principali tra le varie tipologie sono date da ciò che provoca il moto oscillatorio al loro interno, ma, praticamente, le parti che li costituiscono sono sempre le stesse.

organo motore: : fornisce l’energia necessaria a far funzionare l’orologio. organo oscillatore: oscilla in modo regolare ed è ciò che «mantiene la frequenza del tempo con un’azione costante» 1. trasmettitore: ha la duplice «funzione di fornire all’organo oscillatore l’energia necessaria a compensare le perdite causate dall’attrito»2 e di convertire il suo moto oscillatorio in una serie di impulsi intermittenti regolari. contatore: conta gli impulsi e li converte in segnali di tempo standard come ore, minuti, secondi…. È dotato di un sistema per regolare l’ora dall’esterno. indicatore: non è necessario al funzionamento meccanico dell’orologio, ma è ciò che ne permette la fruizione, comunicando il trascorrere del tempo all’utente in modo visivo e/o sonoro.

1. http://www.adjora.it/orologeria/basi.html 2. http://it.wikipedia.org/wiki/Scappamento

Mechanical clock

organo motore: molla («una striscia di metallo avvolta su se stessa e messa in un piccolo cilindretto chiamato bariletto» 1 ) o una corda con attaccato un peso che, tentando di svolgersi, fornisce l’energia necessaria a muovere gli ingranaggi. organo oscillatore: sistema bilanciere/spirale in cui «il bilanciere è una rotella perfettamente equilibrata, mentre la spirale è una piccola molla finissima 2 ». trasmettitore: scappamento. È un meccanismo meccanico che ad ogni oscillazione libera periodicamente i denti di una ruota, garantendo un avanzamento intervallato degli ingranaggi, che in sua assenza sarebbero portati semplicemente a girare fino allo scaricamento del motore. Dà inoltre l’impulso necessario all’oscillatore per continuare a oscillare. contatore: ruotismo (insieme di ruote dentate che trasmette il moto dove necessario). Il sistema per regolare l’ora è una rotellina detta corona. indicatore: lancette che ruotano, solitamente sullo stesso asse, su una scala graduata detta quadrante (visualizzazione analogica). Intervalli di tempo possono anche essere segnalati dal suono di campane o campanelli.

1. http://www.orologeria.com/italiano/rivista/rivista5.htm 2. http://www.adjora.it/orologeria/movimenti/orologio-meccanico.html 3. http://www.orologeria.com/italiano/rivista/rivista5.htm

Dall’alto. Fig. 1 Movimento di un orologio meccanico (insieme degli ingranaggi) «Attraverso la corona di carica si agisce sulla ruota intermedia di carica (2) ed attraverso il rocchetto del bariletto (3) si carica la molla. Una volta che la molla è carica, inizia il percorso che porterà a far lavorare il bilanciere in modo che questi possa restituire un moto uniforme e costante. Il bariletto innesta sulla ruota di centro (4) che a sua volta ingrana sulla prima ruota (5). Successivamente si trova la ruota secondi, (6) che dalla parte del quadrante ha il perno che consente di alloggiare la lancetta dei piccoli secondi. Dopo la ruota secondi si trova laruota di scappamento (7) che attraverso l’àncora (8) darà l’impulso al bilanciere (9) che potrà così compiere il suo moto oscillatorio.» 3 Fig. 2 Sistema bilanciere/spirale Fig. 3 Un orologio da tasca in cui la lancetta dei secondi non è coassiale con quella di minuti e ore.

Pendulum clock

organo motore: molla o peso. organo oscillatore: pendolo meccanico «costituito da una barra di metallo o legno incernierata su un fulcro e con una massa collocata all’estremità libera» 1. trasmettitore: scappamento che «fa sì che quando il pendolo si trovi ad una estremità del suo percorso venga spinto nella direzione opposta, e contemporaneamente la ruota dentata avanzi di uno scatto. Una volta che il pendolo è giunto all’estremo opposto della traiettoria il processo si inverte e la ruota avanza di un altro scatto» 2. contatore: ruotismo. indicatore: analogico e/o sonoro (campane, cucù).

1. http://it.wikipedia.org/wiki/Orologio_a_pendolo 2. ibidem

Da sinistra. Fig. 1 Orologio a pendolo classico. Fig. 2 Schema di pendolo con scappamento ad Ă ncora. a) corda b) grave c) regolatore d) sospensione e) inforcatura f) forcella g) scappamento h) Ă ncora.

Electric clock

organo motore: motore elettrico alimentato a pila o a corrente. organo oscillatore: sistema bilanciere/spirale o pendolo o oscillatore elettromagnetico composto da magnete e due induttori. trasmettitore: scappamento (per gli orologi in cui lâ&#x20AC;&#x2122;oscillatore Ă¨ meccanico) oppure il compito Ă¨ eseguito direttamente dallâ&#x20AC;&#x2122;oscillatore elettromagnetico. contatore: ruotismo. indicatore: analogico e/o sonoro.

Cassa aperta di un orologio da polso a batteria. Ă&#x2C6; ben visibile la batteria che alimenta lâ&#x20AC;&#x2122;orologio.

Quartz clock

organo motore: motore elettrico alimentato a pila o a corrente. organo oscillatore: cristallo di quarzo. Si sfruttano le sue caratteristiche piezoelettriche («un cristallo di quarzo sottoposto a compressione produce una differenza di potenziale elettrico, viceversa se gli viene applicata una tensione elettrica manifesta deformazione meccanica»1) per ottenere un risonatore al quarzo «con una frequenza di risonanza molto precisa e stabile nel tempo» 2. trasmettitore: oscillatore elettronico, che mantiene meccanicamente la vibrazione del cristallo e contemporaneamente genera degli impulsi elettrici (uno per vibrazione del cristallo) detti segnale orario. contatore: una serie di contatori a circuiti integrati. Nei modelli analogici l’ora è regolata attraverso la corona, mentre in quelli digitali con dei pulsanti. indicatore: analogico o digitale (cifre su un display). «In alcune applicazioni il segnale orario generato dai contatori non è direttamente visualizzato, ma è disponibile per la lettura da parte di un microprocessore» 3. L’indicatore sonoro può anche essere vocale.

1. http://it.wikipedia.org/wiki/Orologio_al_quarzo 2. ibidem 3. ibidem 4. spiegazione tradotta da http://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html 5. idem 30

Dall’alto. Fig. 1 Componenti di un orologio al quarzo «1. batteria. 2. motore elettrico a intermittenza 3. microchip. 4. un circuito connette il microchip agli altri componenti 5. oscillatore al quarzo 6. corona 7. ghiere delle lancette» 4 Fig. 2 Schema del funzionamento di un orologio al quarzo «la batteria fornisce la corrente elettrica al circuito (organo motore). Un circuito di microchip fa oscillare (vibrare) un cristallo di quarzo (opportunatamente tagliato come un diapason) 32768 volte al secondo (organo oscillatore). Un circuito di microchip rileva le oscillazioni del cristallo e le trasforma in regolari impulsi elettrici, uno per secondo (scappamento) Gli impulsi elettrici mettono in moto dei motorini elettrici intermittenti. Questo è ciò che converte l’energia elettrica in energia meccanica (contatore) I motorini elettrici azionano gli ingranaggi Gli ingranaggi azionano le lancette sul quadrante (indicatore)» 5 31

Atomic clock

organo motore: motore elettrico alimentato a corrente. organo oscillatore: elettroni di un atomo. Ogni elemento ha una precisa e costante frequenza di risonanza. trasmettitore: un trasmettitore radio sintonizzabile che riempie una «cavità risonante contenete un gas ionizzato»1 (solitamente il cesio) con onde stazionarie. «Quando la frequenza coincide con la frequenza di risonanza del gas, gli elettroni degli atomi assorbono le onde radio e saltano al livello energetico superiore. Tornando al livello originario riemettono sotto forma di luce l’energia precedentemente assorbita»2 , variazione che viene rilevata da una fotocellula. contatore: contatore a circuito integrato. indicatore: microprocessore.

1. http://it.wikipedia.org/wiki/Orologio_atomico 2. ibidem

Dallâ&#x20AC;&#x2122;alto. Fig. 1 Un displaydigitale LCD Fig. 2 Un microprocessore Fig. 3 Un atomo ogni atomo ha una precisa e costante frequenza di risonanza Fig. 4 Un satellite gli orologi atomici sono al giorno dâ&#x20AC;&#x2122;oggi ancora molto ingombranti e costosi. Ma il loro segnale orario puĂ˛ essere trasmesso in tutto il mondo tramite satelliti

Chapter 3: Possible futures

Synchronization and RFID technology

Al giorno d’oggi strumenti per la misurazione del tempo sono pressoché ovunque e la precisione raggiunta dagli orologi atomici è davvero eccezionale. Tuttavia ancora molti progressi possono essere fatti nel campo della misurazione dell’ora, anche solo a livello tecnico. Ad esempio attualmente molte ricerche vengono ancora svolte per trovare un modo di rendere la tecnologia degli orologi atomici più compatta, economica e affidabile, anche se per il momento si tratta di obiettivi in contrasto tra loro. Il proliferare di orologi non ha, però risolto il problema della sincronizzazione degli orologi. La difficoltà per gli orologi meccanici o per i normali orologi da polso naturalmente può essere affrontata solo dal suo possessore, che manualmente dovrebbe regolare l’ora sul sistema UTC (Tempo Coordinato Universale) basato su un orologio atomico. Tuttavia il problema non è risolto nemmeno per gli apparecchi elettronici che potrebbero ricevere un segnale di sincrono dal UTC. Ciò accade per le più svariate ragioni: non ci si ricorda di richiedere la sincronizzazione, non si vuole rinunciare all’abitudine, diffusa tra le persone ritardatarie, di mantenere l’orologio in anticipo per tentare di evitare il ritardo (pratica assolutamente inutile, a meno che non venga svolta sull’orologio

dell’interessato da un’altra persona!) o ancora l’uso assai discutibile di portare inidietro l’orologio per tentare con l’inganno di mascherare un avvenuto ritardo. Una possibile soluzione a questi problemi potrebbe essere un social network in cui, nel momento in cui si accetta di accedervi, si risponde tutti ad un medesimo orario, quello dell’UTC. Ogni strumento digitale dell’utente iscritto verrebbe automaticamente sincronizzato una volta all’ora, con la possibilità di personalizzare alcuni aspetti. Un sistema di feedback degli utenti valuterebbe la puntualità dei propri amici, cosicché, in base ai punteggi ottenuti gli iscritti più ritardatari si ritroverebbero con l’orologio in avanti senza saperlo e potrebbero migliorare la loro puntualità, o essere “puniti” per i loro ritardi e spronati a migliorarsi per riguadagnare il tempo esatto. Inoltre questo punteggio sarebbe visibile sotto il profilo di ognuno, in modo da conoscere il livello di puntualità della propria rete di contatti e comportarsi di conseguenza agli appuntamenti. Ormai i microchip sottopelle non sono più un argomento da fantascienza e, nonostante le perplessità etiche di molti, la loro sperimentazione è sempre più avanzata. Un possibile futuro per la misura del tempo potrebbe essere un segnale orario trasmesso via radio su specifiche frequenze che potrebbero essere

lette da un lettore RFID (identificazione di frequenze radio) innestato direttamente nel polso. Ciò consentirebbe di avere sempre con sé l’ora, ma oltre ai problemi etici e di tracciabilità, metterebbe per sempre fine ad una delle più diffuse tecniche d’approccio dal Dopoguerra in poi: fingere di domandare l’ora ad un passante per iniziare una conversazione! Senza pensare ad un utilizzo così invadente della tecnologia RFID, interessanti progetti si potrebbero fare su un’interazione tra RFID e la funzionalità timer degli orologi. Ciò potrebbe essere utile in tutti quei casi in cui sia necessario doversi ricordare qualcosa ad intervalli regolari e magari molto precisi: ad esempio l’assunzione di farmaci. Alla ricetta del medico potrebbe essere allegato un tag RFID, leggibile da specifici congegni in grado di integrare la misurazione degli intervalli di tempo tra l’assunzione di un farmaco e l’altro a un segnale sonoro e visivo. Questo sistema potrebbe sicuramente essere svolto anche da un telefonino cellulare di ultima generazione o da un computer, ma penso che forse un apparecchio più semplice e destinato solo a questa utilità possa essere più gradito ad un pubblico di anziani, che presubilmente sente di più il problema legato ai farmaci e alla loro assunzione regolare.

Conclusion.

No kitsch

Al di là di tutte le speculazioni e di tutte le invenzioni credo che ciò che veramente potrebbe rivoluzionare il campo degli orologi, sia una loro totale liberazione dal kitsch. L’orologio è il perfetto esempio di kitsch, in quanto è passato dall’essere uno strumento d’uso pratico ad essere uno status symbol o un oggetto meramente decorativo. Questa naturalmente non è certo una consuetudine della modernità, anzi, fin dalla sua nascita nei conventi del XIII secolo, già si tentò di abbellire la macchina e in più il suo costo elevato ne fece da subito un costoso gadget ricoperto di ornamenti inutili. Tuttavia è con l’avvento della plastica, con l’abbassarsi dei costi, che esso è diventato il paradigma dell’articolo da regalo kitsch, della merce inutile prodotta in una società tragicamente consumistica.

«Ecologia è esattamente l’opposto di “in regalo”: ecologia significa meno… meno! La nuova ecologia, che sono degli esperti, se ti abboni ti regalano l’orologio ecologico… l’orologio ecologico??? Ma l’orologio ecologico è quello che c’hai già!… Avremmo dovuto dire “avremmo voluto regalartelo ma siamo ecologisti, tieniti il tuo, così non combiniamo dei casini con la plastica e il petrolio!» 1 Beppe Grillo

1. http://www.beppegrillo.tv/testi-di-beppe-grillo/testi-seconda-serata-parte-seconda-

spettacolo-rai-beppe-grillo.htm

Source List.

George Kubler, La forma del tempo, Einaudi, Torino 1976. http://en.wikipedia.org http://en.wikipedia.org/wiki/Clock http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_timekeeping_devices http://it.wikipedia.org http://it.wikipedia.org/wiki/Orologio http://it.wikipedia.org/wiki/Tempo http://www.howstuffworks.com http://www.howstuffworks.com/search.php?terms=clock http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/clocks-watches http://it.encarta.msn.com/ http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_761577936_3/ Orologio.html

http://www.orologimeccanici.com http://www.orologimeccanici.com/storia2.asp http://www.orologimeccanici.com/storia3.asp http://www.orologeria.com http://www.orologeria.com/italiano/rivista/rivista5.htm http://www.orologeria.com/italiano/rivista/rivista6.htm http://www.archeogat.it/zindex/Mostra%20Collina/collina%20torinese/pag_ html/tempo.htm http://www.adjora.it/orologeria/basi.html http://www.rfiditalia.com/index.php?option=com_content&task=view&id=74 http://www.beppegrillo.tv/testi-di-beppe-grillo/testi-seconda-serata-parteseconda-spettacolo-rai-beppe-grillo.htm

Timekeeping Devices and the Technological Horizon

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