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InformaticaCorso di Laurea in Ingegneria Medica

Paolo Campegiani

Universitá degli Studi di Roma Tor Vergata - Facoltá di Ingegneria

2 marzo 2008

Paolo Campegiani (Universitá degli Studi di Roma Tor Vergata - Facoltá di Ingegneria)Informatica 2 marzo 2008 1 / 31

Cosa e’ questo corso?

Informatica: la manipolazione automatica delle informazioni

Informatica: matematica e logica applicata

Informatica: dispositivi fisici di computazione

Informatica nella facoltà di ingegneria: applicazione della matematica edella fisica per la costruzione di sistemi automatici per la elaborazionee manipolazione delle informazioni, secondo metodologie eprocedimenti di tipo ingegneristico.


A cosa serve l’informatica per un ingegnere medico?

Non esiste scienza e tecnologia senza l’informatica perorganizzare ed elaborare le informazioni

Il calcolo scientifico e’ essenziale per sviluppare e studiareprotesi, farmaci, genetica

Il sistema nervoso di un ospedale e’ un sistema informatico


Come si studia l’informatica

Considerando gli aspetti metodologici e culturali, non le mode delmomento

Affrontando il problema da piu’ punti di vista, visto chel’informatica e’ la congiunzione di piu’ scienze

Acquisendo anche la pratica operativa del saper fare


Programma del corso

1 Fondamenta culturali e metodologiche2 Programmazione in C3 Strutture dati ed algoritmi4 Architetture dei calcolatori


Modalita’ di esame - 1

Sono previsti due esoneri:◮ Il primo copre dall’inizio fino alla programmazione in C (livello base)◮ Il secondo e’ programmazione avanzata in C e strutture dati ed

algoritmi

La parte di architetture dei calcolatori e’ sempre presentenell’orale

Le altre parti sono piu’ o meno presenti a seconda dell’esito degliesoneri

Occorre la sufficienza al primo esonero per accedere al secondo

Occorre la sufficienza al secondo esonero per accedere all’orale


Strutturazione degli esoneri

Una parte di domande a risposta multipla

Una parte di esercizi di programmazione a risposta libera

Ogni esonero viene generato al computer ed e’ diverso da tutti gli altri.


In caso di dubbi e incertezze...

Le modalita’ di interazione possibili sono:

Durante la lezione

A fine lezione (Mercoledi’)

Per mail ([email protected])

Con ricevimento privato (orario da concordare caso per caso)


Computer per il corso

Gli studenti devono avere un computer su cui poter fare gli esercizi diprogrammazione.

E’ sufficiente un qualsiasi computer con sistema operativoWindows o (meglio) Linux

E’ possibile lavorare anche in gruppo


Ok, ma quale computer?

Non viene fornita alcuna indicazione sul computer da acquistare.L’unica cosa che viene suggerita riguarda il monitor, che dovrebbeavere queste caratteristiche salva-vista:

Certificazione almeno TCO ’03

Contrasto almeno pari a 500:1

Luminosità non superiore a 300 candele/mq (possibilmente 250)


Libri di testo

E’ sempre consigliato acquistare i testi nella originale versione inglese.

Aho, Ullman, Introduction to Automata Theory, Languages andComputation, Addison Wesley

Kernighan, Ritchie, The C Programming Language, 2nd edition,Prentice Hall, ISBN 0-13-110163-3 (copertura del linguaggio C)

Cormen, Leiserson, Rivest, Introduction to Algorithms, 2ndedition, The MIT Press, ISBN 978-0262032933

Weiss, Data structures and Algorithm Analysis in C, 2nd edition,Addison-Wesley, ISBN: 0-201-49840-5

Hennessy, Patterson, Computer Architecture: A quantitativeapproach, 3rd edition, Morgan Kaufmann, ISBN 978-1558605961


Alcuni cenni storici: Charles Babbage

(1791-1871) L’inventore della macchina adifferenze e della macchina analitica, considerato il primo computermeccanico della storia.


Il difference engine

25mila parti, 13.6 tonnellate di peso, alto 2.4 m, in grado di calcolarefino a 31 cifre di precisione. Era una calcolatrice evoluta, non uncomputer.


L’Analytical Engine

E’ il progetto di un calcolatore universale, programmabile tramite delleschede perforate che consentono di eseguire qualsiasi programma, inmodo analogo ai telai meccanici di Jacquard. E’ un computer perche’e’ Turing-completo.Il primo programma pensato fu opera di Ada Lovelace, per calcolare laserie dei numeri di Bernoulli (1830 circa).


Cosa si intendeva per computer


I Principia Mathematica (1910)

L’opera voleva derivare tutte le verita’ matematiche partendo da uninsieme ben definito di formule ed assiomi, evitando paradossi edantinomie semantiche, ovvero con le proprieta’ di:

consistenza: evitare di derivare delle contraddizioni

completezza: tutte le verita’ matematiche sono catturate dalsistema formale

decidibilita’: esiste una procedura che permette di ottenere tutte leverita’ in un tempo ragionevole


Kurt Godel

Nel 1931, a 25 anni, Kurt Godel pubblica Sulle proposizioniformalmente indecidibili dei Principia Mathematica e sistemi affini incui dimostra come i Principia sono:

inconsistenti: e’ possibile derivare delle contraddizioni

incompleti: alcune verita’ non sono catturate

indecidibili: alcune verita’ sono improducibili

Queste limitazioni (incompletezze) valgono per qualsiasi sistemaformale sufficientemente complesso.

(D. H. Hofstadter, Godel, Escher, Bach: una Eterna Ghirlanda Brillante,Adelphi)


Alan Turing

Alan Matheson Turing (1912-1954) e’considerato uno dei (se non il) padre dell’informatica. Matematico,sviluppo’ l’idea di calcolatore partendo prima dalla formalizzazione(macchina di Turing) che utilizzo’ per rispondere ai temi posti daiPrincipia (in particolare il tema della indedicibilita’) quanto comestrumento di calcolo concreto per decifrare il codice Enigma usato daitedeschi durante la guerra.


Replica della macchina usata per decifrare Enigma


Il test di Turing

Prima della sua tragica morte, Turing si era interessato al temadell’intelligenza artificiale. Il suo Computing Machinery and Intelligencedel 1950 e’ uno degli articoli fondamentali in cui viene proposto ilcosiddetto test di Turing (accettato tutt’oggi) che da’ una definizioneoperativa di intelligenza.

(D. Leavitt, The Man Who Knew Too Much, L’uomo che sapeva troppo,Codice)


Arrivano gli Americani

L’ENIAC e’ il primo computer come lo intendiamo oggi, costruito daJohn Von Neumann per risolvere problemi di balistica. Dimensioni:

17.458 valvole termoioniche

7.200 diodi al cristallo

1.500 rele’

70.000 resistori

10.000 capacitori

5 milioni di saldature

27 tonnellate di peso per 63 mq

Tutto questo per 350 moltiplicazioni al secondo o 35 radici quadrate alsecondo.


Una foto dell’Eniac


I continui progressi

La riduzione delle dimensioni dei calcolatori e’ stata resa possibiledall’avvento del transistor. La legge di Moore dice che la densita’circuitale raddoppia ogni due anni, e quindi la velocita’ dei computerraddoppia circa ogni due anni (o anche meno).


La corsa a chi e’ piu’ veloce

Avere un super-calcolatore oggi significa poter fare studi innovativi suargomenti quali:

Modelli del clima: l’effetto serra esiste e in che termini?

Modelli econometrici: come evolve l’economia?

Nuovi materiali

Genetica e Farmaceutica

Ricerca di base (come e’ nato l’universo?)

Nuove armi: come costruire nuove e piu’ distruttive bombeatomiche?


Chi guida la classifica

Il sito http://www.top500.org riporta ogni 6 mesi la classificaaggiornata. E’ un ottimo indice del livello tecnologico e scientifico diuna nazione. Nel 1992, l’Italia era prima, con l’APE 100.

Ed oggi?


I primi 10 per potenza del computer piu’ potente

1 Stati Uniti2 Germania3 Stati Uniti4 India5 Svezia6 Stati Uniti7 Stati Uniti8 Stati Uniti9 Stati Uniti

10 Stati Uniti


In Europa...

La Spagna e’ 13esima

La Francia e’ 19esima (energia atomica)

L’Italia e’ 48esima


La societa’ dell’informazione

La pervasivita’ dei computer ha creato ed intesse la societa’ in cuiviviamo, la societa’ dell’informazione.L’infrastruttura di comunicazione e’ Internet, derivata da un progetto(ARPANET) finanziato dal Pentagono USA negli anni ’60, per costruireuna rete di comunicazione che potesse reggere un attacco atomico.


Uno dei padri di Internet: Jon Postel


L’informatica in Italia

Enrico Fermi convince il governo italiano a costruire unacalcolatrice elettronica, a meta’ degli anni ’50

Pisa e’ la citta’ in cui tutto comincia con il CNUCE

Nel 1987, tra i primi paesi al mondo, l’Italia ha un nodo collegatoad Internet

(worldblack.png)


Prerequisiti

Concetti di base di analisi matematica

Matrici e loro operazioni

Principio di induzione


Date post:	15-Feb-2019
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