Il Pensiero Computazionale: tra false credenze e opportunità formative

Paolo FerraginaProfessore ordinario di AlgoritmiProrettore per la Ricerca Applicata e l’Innovazione

Alcuni passaggi salienti del Progetto• L’educazione al Pensiero Computazionale aiuta a sviluppare competenze

logiche e capacità di risolvere problemi in modo creativo ed efficiente, qualità che sono importanti per tutti i futuri cittadini. [….in modo che…] siano in grado di affrontare la società del futuro non da consumatori passivi […] ma da soggetti consapevoli […] e attori partecipi del loro sviluppo.

• E’ necessario che gli studenti apprendano questa cultura scientifica qualunque sia il lavoro che desiderano fare da grandi: medici, avvocati, giornalisti, imprenditori, amministratori…

• L’obiettivo non è quello di far diventare tutti dei programmatori informatici, ma di diffondere conoscenze scientifiche di base [… che…] sono di carattere generale perché insegnano a struttura un’attività in modo che sia svolta efficacemente ed efficientemente da un «esecutore» sia esso un PC o un gruppo di persone […]

Il modo più semplice e divertente per sviluppare il pensiero computazionale è attraverso la programmazione (coding)

Prologo: Perché il Pensiero Computazionale

Viviamo in una società «post umana» [Amber Case, TED Lecture

2010]

“Tu sei un cyborg ogni qual volta guardi a uno schermo di un computer o usi un telefono cellulare.”

L’uomo ha «esteso» le sue capacità (quali movimento, memoria, forza, comunicazione,…) mediante l’uso di svariati dispositivi. Gli stessi cellulari hanno modificato la loro funzione da «dispositivi di comunicazione» a «dispositivi di sensing»

Paolo Ferragina, Università di Pisa

Slide di Carlo Ratti, MIT

Paolo Ferragina, Università di Pisa

Slide di Carlo Ratti, MIT

Paolo Ferragina, Università di Pisa

Slide di Carlo Ratti, MIT

Paolo Ferragina, Università di Pisa

CISCO prevede 50 mld di dispositivi connessi entro 2020

Slide di Carlo Ratti, MIT

Paolo Ferragina, Università di Pisa

Siamo in presenza di «dispositivi 2.0» che hanno una loro identità digitale, capacità di comunicazione, calcolo e, sempre più, interazione.

Cambio di paradigma

Slide di Carlo Ratti, MIT

BIG DATA

72 milioni di emendamenti

Grasso: «Ci vorrebbero 17 anni per leggerli.»

«Una sola copia cartacea degli emendamenti (100 tomi da 1.000 pagine ciascuno) pesa 2,5 tonnellate e costerebbe 2.900 euro. A norma di regolamento (del 1971) il Senato dovrebbe di regola stampare almeno 321 fascicoli (uno per ogni senatore). Quindi i tomi da stampare diventerebbero 32.100, le pagine impiegate circa 32 milioni per un peso complessivo di 800 T e un costo di 930.900 euro.»

Algocrazia ?

Paolo Ferragina, Università di Pisa

Un Internet di bit e di persone

I data center

“Il codice e le altre leggi del cyber-spazio” [Lawrence Lessig,

2000]

“Ours is the age of cyberspace. It, too, has a regulator. […] This regulator is code—the software and hardware that make cyberspace as it is. ”

“[…] In a host of ways that one cannot begin to see unless one begins to understand the nature of this code, the code of cyberspace regulates.”

Abbiamo bisogno di una cultura sul pensiero computazionale che ci permetta di «affrontare la società del futuro non da consumatori

passivi […] ma da soggetti consapevoli […] e attori partecipi del loro sviluppo.»

Un esempio di progetto di Algoritmi: i motori di ricerca

2009-122009

Not only the Web

Recuperare da una collezione i documenti che sono rilevanti per l’interrogazione posta dall’utente

• Documento = pagina web, doc, pdf, tweet, e-book,... ma anche

video, audio, foto,... (ossia, un file!)

• Interrogazione = gruppo di parole

•Rilevante ? Soggettivo, mutevole nel tempo

Obiettivo di un motore di ricerca

Indice del Motore di Ricerca

Analizzatore

Indicizzatore

Archivio Pagine

INTERROGAZIONE Risolutoreinterrogazione

Analizzatoredi rilevanza

RISULTATI

Crawler

La struttura di un motore di ricerca

Tutti irisultati

top-10

Il cuore dei motori di ricerca

Pisa

Torre 46 12 4 9 15 16 3 ….9 2 5 11 1 46 ….

m

Se n,m >106 n * m >1012 cfr

Eseguono 109 cfr/sec intersezione ≈103 sec

n

Sono eseguiti n*m cfr

Il cuore dei motori di ricerca

Pisa

Torre 46 12 4 9 15 16 3 ….9 2 5 11 1 46

Pisa

Torre 3 4 9 12 15 16 46 ….1 2 5 9 11 46 …

Sono eseguiti n+m cfrQuali sono i top-10 risultati ?

≈106 ≈1 msec

….

mn

Q = “paolo ferragina”

• paolo:

• 2: 1,17,74,222,551; 4: 8,16,190,429,433; 7: 13,23,191; ...• ferragina:

• 1: 17,19; 4: 1, 5, 17,191,291,430,434; 5: 14,19,101; ...

Esercizio: l’interrogazione per frase !Q = “paolo ferragina”

Problema: trovare le pagine che contengono sia «paolo» sia «ferragina», e queste due parole

occorrono in posizioni adiacenti in esse

Esercizio: l’interrogazione per frase !Q = “paolo ferragina”.

• paolo:

• 2: 1,17,74,222,551; 4: 8,16,185,429,435; 7: 13,23,191; ...

• ferragina:

• 1: 17,19; 4: 1, 5, 17,191,291,430,434; 5: 14,19,101; ...

Esercizio: l’interrogazione per frase !Q = “paolo ferragina”.

• paolo:

• 2: 1,17,74,222,551; 4: 8,16,185, 429,435; 7: 13,23,191; ...

• ferragina:

• 1: 17,19; 4: 1, 5, 17,191,291, 430,434; 5: 14,19,101;

• E se l’interrogazione fosse per “prossimità” ?

Quali opportunità formativeIl pensiero computazionale attraverso innanzitutto il

progetto di Algoritmi e poi, semmai, il coding

(programmazione) e l’esecuzione su di un PC

Certo, si perde il divertimento di «far girare» il proprio algoritmo su di un PC

Ma • ci si concentra sul problem solving• ci si appassiona alla progettazione di

algoritmi efficienti • senza essere dei programmatori