Informatica per le discipline umanistiche e linguistiche

Presentazione sul tema: "Informatica per le discipline umanistiche e linguistiche"— Transcript della presentazione:

1 Informatica per le discipline umanistiche e linguistiche
Roberto Zamparelli (parte prima) Marco Baroni (parte seconda)

2 Precursori nel precedente ordinamento (509): IU B/C/D
Informatica Umanistica A (= ECDL, impartito a livello di ateneo; vedi ora un prerequisito) Informatica Umanistica B (Poesio, 3 crediti) Informatica Umanistica C (Zamparelli, 3 crediti) Informatica Umanistica D (M.Baroni, 3 crediti) Due o tre di questi moduli obbligatori per ogni corso di studi a lettere & filosofia

3 Situazione attuale Un singolo corso di “Informatica per le discipline umanistiche e linguistiche” (IDU), diviso in due parti consecutive allo stesso orario: Orario: Lun., Giov., Ven Contenuti: elementi di IU-B e -C, più alcune parti nuove Le due parti (ciascuna di 30 ore, 6 crediti) possono essere seguite indipendentemente. Parte I: richiesta nella triennale di Beni Culturali, Filosofia Parte II: più specialistica (uso di PERL), in inglese

4 Requisiti per studenti 509
Gli studenti del precedente ordinamento (“509”) che devono superare moduli di I.U. possono presentarsi all’esame di IDU: Come non frequentanti, con il vecchio programma di IU-C (3 crediti), con le stesse modalità di esame (vedi sito) Come frequentanti del nuovo programma, parte I (6 crediti) Come non frequentanti del nuovo programma (6 crediti)

5 Web & esercitazioni Sito web con materiali del corso ed informazioni sull’esame: (click su IDU/IU) Esercitazioni in laboratorio informatico: Per gli studenti di filosofia: A. Bucchiarone (XML, orario pomeridiano da determinare Per gli studenti di beni culturali: F.Cavulli: (Data Base e GIS) Esame: orale con discussione di un progetto informatico (da determinare, vedi sito)

6 Contenuti Parte I: Nozioni di base: struttura fisica e teorica dei computer Informazione e sua codifica vari livelli Basi di dati e loro usi in campo umanistico Linguaggi di marcatura: HTML ed XML Biblioteche digitali Concetti e problematiche del WEB “2.0”

7 Contenuti Parte II Introduzione generale alla programmazione: l'ambiente di lavoro, input, output Espressioni regolari e ricerca di stringhe in un testo Segmentazione del testo Raccolta di statistiche sui profili di occorrenza e co-occorrenza delle parole Misurare la somiglianza semantica tra parole con metodi geometrici

8 Bibliografia Parte I: Parte II (inizio: 5 novembre)
Castano, Ferrara e Montanelli "Informazione, conoscenza e web per le scienze umanistiche",Pearson Addison Wesley, 2009 Ciotti Testi elettronici e banche dati testuali: problemi teorici e tecnologie, disponibile online. Materiali sul sito (Note del docente,siti web) Parte II (inizio: 5 novembre) Qualsiasi manuale introduttivo sul linguaggio Perl Note del docente (Marco Baroni)

9 Credits Slide adattate e modificate da materiali su web di:
Massimo Poesio Roberta Cuel Ciotti e Roncaglia … A tutti, grazie!

10 Marco Baroni: Roberto Zamparelli:

11 La madre di tutte le domande su questo corso
Perché mai uno studente di Lettere & Filosofia dovrebbe seguire un corso di informatica?

12 Tre risposte Per motivi PRATICI generali
Per motivi SPECIFICI alle materie umanistiche Per motivi CULTURALI

13 Informatica come strumento pratico
Saper usare strumenti informatici per Web Composizione di un documento Uso di spreadsheet (“fogli di calcolo”) o di un database fa ormai parte delle qualificazioni di base richieste per qualunque professione Un sito web e’ ormai un modo standard per distribuire informazioni e farsi pubblicita’ Anche un sito molto semplice puo’ essere utilissimo!

14 Informatica come strumento culturale (anche per le discipline umanistiche)
Storici, materie letterarie: Archivi di testi con possibilità sofisticate di ricerca Analisi di testo (per esempio, riconoscimento di autori) Archeologia: strumenti CAD per visualizzare ed analizzare reperti Beni culturali: Database di immagini Analisi di oggetti d’arte Lingue, mediazione linguistica: Dizionari online, creazione di dizionari Traduzione automatica

15 Concetti scientifici entrati nell’uso comune
Dalla fisica: Entropia Relatività Principio di indeterminazione Dall’informatica: Informazione, codice (e crittografia) Digitale vs. analogico Computabilità e suoi limiti

16 Nozioni di base: Modelli teorici della computazione: algoritmi
Modelli matematici della computazione: la macchina di Turing

17 I: MODELLI TEORICI DELLA COMPUTAZIONE
Un PROGRAMMA e’ un ALGORITMO posto in forma comprensibile al computer Il nome ALGORITMO non e’ stato inventato dagli informatici ma dai matematici Deriva dal nome del matematico persiano Muhammad ibn Mūsa 'l-Khwārizmī che attorno all’825 scrisse un trattato chiamato Kitāb al-djabr wa 'l-muqābala (Libro sulla ricomposizione e sulla riduzione) AL-KHWARIZMI  ALGORISMO  ALGORITMO (ALGEBRA deriva da AL-DJABR)

18 ALGORITMO Definizione informale di ALGORITMO: una sequenza FINITA di passi DISCRETI e NON AMBIGUI che porta alla soluzione di un problema

19 UN PROBLEMA E IL SUO ALGORITMO: IL MASSIMO COMUN DIVISORE

20 MCD: UN ALGORITMO ELEMENTARE
A scuola si impara un algoritmo molto semplice per calcolare MCD: la SCOMPOSIZIONE IN FATTORI PRIMI 42 = 2 x 3 x 7 56 = 2 x 2 x 2 x 7 Algoritmo MCD(M, N): Scomponi M ed N in fattori primi Estrai i componenti comuni Questo metodo si’ puo’ solo applicare per numeri piccoli (la scomposizione in fattori primi e’ molto costosa)

21 MCD: ALGORITMO DI EUCLIDE
I moderni calcolatori non usano l’algoritmo elementare per calcolare il MCD, ma un algoritmo molto piu’ efficiente la cui prima menzione e’ negli Elementi di Euclide, e che divenne noto agli occidentali tramite Al-Khwarizm

22 Esempio linguistico: inserimento di spazi nella Divina Commedia
Nelmezzodelcammindinostravita Miritrovaiperunaselvaoscura chéladirittaviaerasmarrita. Ahquantoadirqualeraècosadura estaselvaselvaggiaeaspraeforte Ingredienti: lessico del linguaggio dantesco, un sistema per leggere singoli caratteri

23 Idea generale (prima versione )
Si legge un carattere alla volta, accumulando i caratteri in una stringa (= una sequenza di caratteri). Appena la stringa è una parola del lessico, si inserisce uno spazio. Questo algoritmo richiede delle scelte, rappresentabili come diagrammi di flusso

24 Diagramma di flusso: spazi in Dante
Legenda: i rettangoli = azioni; rombi = test. Il diagramma si inizia da una casella di partenza (qui in verde); si seguono quindi le frecce.Quando si incontra un rombo, si verifica se la condizione è soddisfatta o meno, e si prosegue attraverso la freccia "Si" o quella "No", a seconda dei casi.  L'algoritmo termina se arriva in ogni caso ad una posizione terminale (qui "Successo!" o "fallimento"); non termina se entra in un circolo chiuso.

25 Limiti dell’algoritmo?
Nelmezzodelcammindinostravita Miritrovaiinunaselvaoscura … Mi ritrova Errore: ritrova è già una parola i in un Errore: i è già una parola a selvaoscura …

26 Inserimento spazi, 2 : “Prendi sempre la parola più lunga possibile”
Inserimento spazi, 2 “Prendi sempre la parola più lunga possibile” Nel  mezzo del  cammin dino Errore (Dino, preso come nome proprio) stravita Errore fatale: impossibile dividere il resto.

27 Spazi in Dante, take 3 "Scegli la parola più lunga possibile, ma se con questa scelta non riesci a completare il verso, ritorna sui tuoi passi e scegline un'altra.” (dettagli del meccanismo di backtracking non rappresentati)

28 Algoritmo 3: risultati Nelmezzodelcammindinostravita
Nel--mezzo--del--cammin--*dino--stravita ("Fallimento! ritorna a *) Nel--mezzo--del--cammin--di--nostravita Nel--mezzo--del--cammin--di--nostra—vita …

29 III: MODELLI MATEMATICI DELLA COMPUTAZIONE

30 Le funzioni di un computer
elaborare l’informazione usando il processore (Central Processing Unit - CPU) memorizzare l’informazione usando la memoria principale (RAM) usando la memoria secondaria (HARD DISK) fare l’input/output dell’informazione elaborata usando i dispositivi di input/output

31 COMPUTAZIONE E MEMORIA IN UN COMPUTER
INPUT OUTPUT MEMORIA CPU Istruzioni Dati Quest’idea che sia dati che programmi possono essere rappresentati in memoria – che I programmi sono anche loro una forma di dati - e’ una delle intuizioni fondamentali dell’informatica

32 LA MACCHINA DI TURING

33 LA MACCHINA DI TURING Una descrizione estremamente astratta delle attivita’ del computer che pero’ cattura il suo funzionamento fondamentale Basata su un’analisi di cosa fa un calcolatore (umano o macchina) Alan Turing,

34 COMPUTAZIONE E MEMORIA NELLA MACCHINA DI TURING
In una macchina di Turing abbiamo: Una ‘CPU’: Un programma: un insieme di regole che determinano il comportamento della testina a partire dal suo stato e dal simbolo letto (= sistema operativo) una testina che si trova in ogni momento in uno fra un insieme limitato di stati interni e che si muove sul nastro, leggendo e a volte caso modificando il contenuto delle cellette Una ‘MEMORIA’: un nastro di lunghezza indefinita, suddiviso in cellette che contengono simboli predefiniti (ad es. ‘0’e ‘1’);

35 FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA DI TURING

36 UNA DIMOSTRAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA DI TURING
Simulazioni di Macchina di Turing su web:

37 PROGRAMMI E DATI Programmi: Dati:
Prossima lezione: i programmi dal punto di visto dell’hardware I programmi: sequenze di istruzioni per l’elaborazione delle informazione Definiscono quale debba essere il comportamento del processore Dati: Distinzione tra dato e informazione: Dato: sequenza di bit, può essere interpretato in più modi diversi Informazione: dato + significato del dato

38 MACCHINA DI TURING UNIVERSALE
Nelle macchine di Turing piu’ semplici, si trova una distinzione molto chiara tra PROGRAMMA (= gli stati) e DATI (= contenuto del nastro) Turing pero’ dimostro’ che era possibile mettere anche il programma sul nastro, ed ottenere una macchina di Turing ‘universale’ – che LEGGEVA sul nastro la prossima istruzione da eseguire prima di leggere i DATI su cui occorreva eseguirla I computer moderni sono macchine di Turing universali.

39 ALCUNI RISULTATI DIMOSTRATI USANDO IL MODELLO DI TURING
Non tutte le funzioni sono CALCOLABILI Ovvero: non e’ possibile scrivere un algoritmo per risolvere qualunque problema in modo ESATTO ed in tempo FINITO Il PROBLEMA DELL’ARRESTO (HALTING PROBLEM): non e’ possibile dimostrare che una macchina di Turing universale si fermera’ o meno su un programma specifico Questi risultati valgono per qualunque calcolatore, ammesso che valga la TESI DI CHURCH-TURING

40 DALLA MACCHINA DI TURING AI COMPUTER MODERNI
La macchina di Turing aiuta a capire come sia possibile manipolare informazione in base a un programma, leggendo e scrivendo due soli simboli: ‘0’e ‘1’ Da questo punto di vista, pur essendo un dispositivo ideale, la macchina di Turing è strettamente imparentata col computer

41 Dalla macchina di Turing alla macchina di von Neumann
Un passo ulteriore, volendoci avvicinare al funzionamento di un vero computer, è costituito dalla MACCHINA DI VON NEUMANN

42 STORIA DEI COMPUTER ELETTRONICI
Ispirati alla macchina di Turing 1936 Konrad Zuse costruì in casa lo Z1 usando i relè; 1941 c/o politecnico di Berlino Z3; 1942 macchina per il computo elettronico (Satanasso-Berry-Computer). La memoria erano condensatori fissati ad un grande tamburo cilindrico di 1500 bit; 1943 COLOSSUS, costruito e rimasto segreto fino al Memorizzazione di dati in aritmetica binaria basati sulla ionizzazione termica di un gas

43 SVILUPPO DEI CALCOLATORI ELETTRONICI
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) sviluppato da Eckert & Mauchly Logica DECIMALE 30 armadi x 3m, 30t per una superficie di 180mq, 300 moltiplicazioni al secondo fino al 1973 ritenuto il primo calcolatore elettronico ‘programmabile’ (riconnettendo i circuiti!!) EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer ) Primo computer basato sull’ “Architettura di von Neumann” (dovuta a Eckert, Mauchly & von Neumann): programmi immagazzinati in memoria Logica BINARIA

44 ARCHITETTURA ‘DI VON NEUMANN’
Eckert e Mauchly, dopo aver sviluppato ENIAC, proposero un modello in cui i programmi erano immagazzinati direttamente in memoria. (Mentre in ENIAC il programma doveva essere codificato direttamente in hardware). Il modello teorico che ne risulto’ – l’Architettura “di Von Neumann” influenzò direttamente la realizzazione di EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

45 DA ZUSE A EDVAC

46 DOPO EDVAC 1948: primo computer commerciale (UNIVAC)
1954: primo computer a transistors (Bell Labs) ~1960: valvole sostituite da transistors 1971: primo microprocessore (Intel 4004) 1975: primo microcomputer (Altair) 1975: fondazione di Microsoft 1976: Apple I e Apple II 1979: primo Spreadsheet (VisiCalc)

47 PROSSIME LEZIONI Architettura di Von Neumann Rappresentazione dei dati

48 LETTURE Storia dell’Informatica
Wikipedia: Wikipedia: Paul Ceruzzi, Storia dell’Informatica, Apogeo Macchina di Turing applets