Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Informatica per Scienze Biologiche e Biotecnologie Anno Accademico 2001-2002.

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1 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Informatica per Scienze Biologiche e Biotecnologie Anno Accademico 2001-2002

2 Corso di Informatica Informatica per Scienze Biologiche e Biotecnologie Modulo 2 - Algoritmi e Modelli

3 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Algoritmi e Modelli Per capire come funziona un computer è indispensabile avere chiaro che il computer basa il proprio funzionamento su modelli della realtà. Pertanto è necessario costruire un terreno comune per le parti successive del corso.

4 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Argomenti -Concetto di modello -Parametri di un modello -Flussi procedurali -Algoritmi -Alcuni esempi

5 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli matematici Lo studio di un fenomeno fisico mediante un suo modello consiste nel semplificare e ridurre il fenomeno alle sue caratteristiche essenziali, allo scopo di darne una rappresentazione semplice anche se non completamente corrispondente alla realtà, e, assai spesso, di tradurlo in equazioni matematiche facilmente risolubili; la corrispondenza del modello sussiste quando la soluzione delle equazioni è in accordo con i dati sperimentali. Ad es., un pendolo semplice è un modello di un corpo sospeso mediante un filo, nel quale si ammette che la massa del corpo sia concentrata nel suo baricentro, che il filo sia flessibile e privo di attrito interno, di massa nulla e inestensibile; infine che il sistema esegua oscillazioni sufficientemente piccole perché l'angolo j fra la verticale passante per il punto di sospensione e la direzione del filo sia tale da poter supporre sen j = j. In tale ipotesi il corpo si muove di moto oscillatorio, di periodo dipendente soltanto dalla lunghezza l del filo e dall'accelerazione di gravità g. Lo studio della fisica può essere considerato come lo studio di modelli dei fenomeni la cui complessità è cresciuta sia con l'affinamento dell'indagine, per cui determinate ipotesi non sono più state ritenute accettabili, sia anche con il perfezionarsi dei mezzi. matematici atti alla soluzione delle equazioni che ne derivano.

6 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli matematici Tra i mezzi matematici vanno compresi anche i calcolatori per l'aiuto dato allo studio di problemi la cui soluzione è concettualmente nota, ma praticamente laboriosa. Enciclopedia Rizzoli Larousse - Prima edizione Multimediale

7 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Analogici L'affinità tra fenomeni appartenenti a diverse parti della fisica, affinità che si traduce essenzialmente nell'identità formale delle equazioni che li rappresentano, ha dato luogo a un altro tipo di modelli, detti analogici perché esprimono una particolare analogia, in base alla quale si stabiliscono corrispondenze tra grandezze fisiche concernenti fenomeni diversi. La teoria dei circuiti elettrici è stata assai feconda di risultati in questo campo in quanto ha consentito la traduzione di fenomeni idraulici, acustici, meccanici in fenomeni elettrici mediante circuiti analoghi. Recentemente si è tentato di studiare mediante circuiti analoghi anche il comportamento di determinate parti del sistema nervoso umano riguardanti le funzioni sensoriali (ad es. vista, udito).

8 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Aeronautici A parte i modelli aventi scopo pubblicitario e ornamentale, in aviazione si fa largo impiego di modelli che riproducono in scala, con assoluta esattezza, le forme esteriori di un nuovo aereo; vengono usati nelle gallerie del vento per la determinazione e lo studio delle caratteristiche aerodinamiche dell'aereo stesso. Enciclopedia Rizzoli Larousse - Prima edizione Multimediale

9 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Linguistici Dal punto di vista semiologico, il modello rappresenta formalmente un fenomeno o una serie di fenomeni, che nell'opera letteraria possono essere evidenti o nascosti. Per l'esame di un testo e, in particolare, dei vari livelli a cui si situa la narrazione, si può far ricorso ai modelli enunciati da A. J. Greimas: «costituzionale» e «attanziale» (cioè relativa all'agente narrativo) e da Cesare Segre che, nell'individuare i livelli testuali, ipotizza quattro momenti: «Discorso», «Intrigo», «Fabula» e, ultimo, «Modello narrativo» che dal testo si sposta verso l'insieme comportamentale.

10 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Ma se lasciamo che il modello si avvicini asintoticamente alla complessità della situazione d'origine, esso tenderà a diventare identico al sistema originario. Al limite diventerà proprio quel sistema. [...] Lewis Carrol ha espresso questo concetto in un episodio di Sylvie e Bruno, dove mostra come l'unica mappa in scala di un paese, soddisfacente in tutti i dettagli, non è altro che il paese stesso. La situazione non muta nel caso di modelli teorici. Il modello formale ideale sarebbe quello che è in grado di coprire l'universo intero, cui si adeguerebbe per complessità attraverso una corrispondenza biunivoca. Chiunque avesse la capacità di elaborare e comprendere nella sua interezza un modello siffatto, finirebbe per trovarlo superfluo, potendo egli cogliere l'universo intero come un tutto (Rosenblueth, Wiener, 1945).

11 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Un modello è dunque uno schema, un tipo di semplificazione, che ci permette di comprendere meglio un fenomeno che vogliamo studiare. Nella realtà possiamo dover schematizzare o modellizzare strutture statiche o dinamiche, stabili o dipendenti da grandezze che possono variare....

12 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti Un modello deve permettere economia di pensiero. Se intendiamo modellizzare una famiglia di entità accomunate da qualche caratteristica comune, da qualche affinità valida logicamente, possiamo ricorrere a modelli che esplicitino le entità singole, ciò che si ottiene astraendole o generalizzandole, e le relazioni che intercorrono tra le diverse entità.

13 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

14 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

15 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

16 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

17 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

18 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli ad oggetti

19 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Algoritmi algoritmo s.m. (da Muhammad ibn Musa al- Kharezmi, matematico arabo dell'inizio del IX sec.). Insieme di simboli e procedimenti del calcolo matematico: L'algoritmo del massimo comun divisore (algoritmo euclideo) è il metodo che ottiene questo elemento mediante divisioni successive.

20 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Algoritmi In realtà algoritmo è un termine che si applica a qualunque descrizione procedurale precisa e perciò replicabile a patto di seguire fedelmente e pedissequamente le istruzioni dellalgoritmo stesso.

21 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Algoritmi

22 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli e Algoritmi I modelli ad oggetti sono una eccellente rappresentazione delle relazioni che intercorrono in un universo chiuso di entità descrivibili in modo completo o incompleto. Gli algoritmi sono la descrizione procedurale di come alcune di queste entità possono interagire o modificare le proprie caratteristiche in funzione del cambiamento di uno o più parametri.

23 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Perché i Modelli I computer sono meri esecutori di algoritmi. Nessun computer della attuale generazione sarà mai altro. Magari lalgoritmo potrà essere così sofisticato da proporre lui stesso un comportamento intelligente, ma lhardware eseguirà sempre ciecamente ciò che lalgoritmo gli comanda di fare in un determinato momento. Sarà mai intellgenza? O solo simulazione?

24 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Perché i Modelli Il computer stesso ha un modello alla propria base. E proprio capendo quello, piuttosto che che imparando a memoria i singoli step da eseguire per qualunque esigenza, potremo sfruttare meglio le potenzialità dello strumento ed essere meno vincolati dai cambiamenti superficiali che ci fanno sembrare un sistema diverso dallaltro.

25 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Modelli Evoluti reti eterarchiche di oggetti reti semantiche modelli logici modelli statistici reti neurali

26 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Codifica come modello minimale I computer, come vedremo meglio in seguito, sono basati su utilizzo del codice binario. La prima esigenza che si impone, a livello elementare, è quella di interagire con il computer con il nostro alfabeto e ciò richiede una rappresentazione dello stesso nel linguaggio del computer, un modello minimale che definiamo codifica, vista la trasformazione presente caratterizzata da una corrispondenza uno a uno.

27 Anno Accademico 2001-2002 Corso di Informatica Codifica come modello minimale ASCII (sigla di american standard code for information interchange, Codice americano standard per lo scambio di informazioni), il più diffuso fra i codici internazionali che rappresentano numeri, lettere e simboli con valori binari univoci, comprensibili ed elaborabili dal computer. (È anche il principale fra i codici di trasmissione dati fra sistemi di elaborazione. I personal computer utilizzano normalmente il codice ASCII o un suo sottoinsieme.)