Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

INFORMATYKA KLUCZ DO ZROZUMIENIA KARIERY DOBROBYTU Maciej M. Sysło Uniwersytet Wrocławski Uniwersytet UMK w Toruniu

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "INFORMATYKA KLUCZ DO ZROZUMIENIA KARIERY DOBROBYTU Maciej M. Sysło Uniwersytet Wrocławski Uniwersytet UMK w Toruniu"— Zapis prezentacji:

1

2 INFORMATYKA KLUCZ DO ZROZUMIENIA KARIERY DOBROBYTU Maciej M. Sysło Uniwersytet Wrocławski Uniwersytet UMK w Toruniu 2 informatyka +

3 Źródło tytułu wykładu W 1971 roku ukazała się książka: Andrzej Targowski Informatyka – klucz do dobrobytu wtedy czytelników interesowało głównie, jak osiągnąć dobrobyt dzisiaj wiemy, że droga do dobrobytu wiedzie przez zrozumienie informatyki i obranie odpowiedniej kariery, przykłady: krajowy: Maciej Popowicz – Nasza klasa światowy: Mark Zukerberg – Facebook światowy: R. Rivest, A. Shamir, L. Adleman – RSA Donald E. Knuth – The Art of Computer Programming ??? wolne miejsce ??? – czy P = NP informatyka + 3

4 Plan Różne twarze informatyki –Informatyka – co to jest? Informatyka a komputery –informatyka uniwersytecka a informatyka techniczna –kryzys studiów informatycznych – przyczyny i działania Czy informatyka ma historię i co z niej wynika Kariery z klasą i z kasą –David Huffman –Claude Shanonn –Maciej Popowicz, Mark Zukerberg, … Wyzwania –liczby pierwsze –P = NP – problemy łatwe a problemy trudne –problem komiwojażera informatyka + 4

5 Informatyka – co to jest? historia (połowa lat 60. XX w.): –informatyka, informatique (Francja, decyzja Parlamentu), Infomatik (Niemcy) –Computer Science – kraje angielskojęzyczne jedna z definicji: dziedzina wiedzy i działalności zajmująca się algorytmami – pierwszy algorytm: Euklides, 300 p.n.e. Dość ograniczone spojrzenie, ale zawiera wszystko: –programowanie i języki programowania – do zapisywania algorytmów –komputer – urządzenie, które wykonuje tylko programy, a każdy program to zapis algorytmu –komunikacja i sieć – algorytmy komunikacyjne, komunikacja algorytmów informatyka + 5

6 Informatyka – co to jest? Obecnie, jako kierunek studiowania w USA, computer science jest jedną z 5 dziedzin tzw. computing – komputyki: –Computer Engineering – sprzęt –Information Systems – systemy informacyjne –Information Technology – technologia informacyjna (zastosowania informatyki) –Software Engineering – produkcja oprogramowania –Computer Science – studia podstawowe, uniwersyteckie Computing – komputyka – zastąpiło Computer Science computational thinking – w edukacji – myślenie komputacyjne informatyka + 6

7 computational thinking – kompetencje budowane na mocy i ograniczeniach komputerowego przetwarzania informacji w różnych dziedzinach. Logo IBM z 1924 r: Myślenie komputacyjne informatyka + 7

8 Kryzys kształcenia informatycznego w USA (w UK): –liczba nowych studentów na informatyce uniwersyteckiej spadła w 2007 o 49% w porównaniu do 2001/2002 –liczba absolwentów spadła o 43% między 2003/04 a 2006/07 –Eurostat: 5% osób w Polsce (16-74) umie programować, a w UE 9% W Polsce – zauważa się podobną tendencję, spowodowaną dodatkowo: – niżem (okresowy spadek) – powstawaniem kolejnych szkół prywatnych Z drugiej strony – rośnie zapotrzebowanie na informatyków, luki zapełniane przez absolwentów z Indii (przenoszenie Doliny Krzemowej do Indii) i Chin. informatyka + 8 Kryzys kształcenia informatycznego

9 Powody: –uczniowie posmakowali dość technologii informacyjnej i chcą zająć się czymś innym – TI jako informatyka dla wszystkich –zmniejszony nacisk na przedmiot informatyka w szkołach –uczniowie (nie tylko uczniowie) nie odróżniają stosowania (narzędzi informatycznych) od ich studiowania – jak to działa i dlaczego? Inicjatywy zaradcze: –Polska: stypendia dla studentów na kierunkach zamawianych –outreach – wyjście naprzeciw do szkół – Informatyka + informatyka + 9 Powody kryzysu

10 Informatyka a komputery Opinie: Informatyka jest w takim sensie nauką o komputerach, jak biologia jest nauką o mikroskopach, a astronomia – nauka o teleskopach. [Edgar Dijkstra, Algorytm Dijkstry] [a więc, komputer narzędziem] Najlepszym sposobem przyspieszania komputerów jest obarczanie ich mniejszą liczbą działań [Ralf Gomory, IBM] [nacisk na doskonalsze i szybsze algorytmy] Ile i co potrafią dzisiaj komputery – np. przewidywanie pogody informatyka + 10

11 Co to jest computer? 1969: Człowiek !!! komputer: 1. osoba, która oblicza; 2. urządzenie stosowane do obliczeń … informatyka + 11

12 12 Pierwsze wystąpienie computer? 1892 Firma Rapid Computer w Chicago, wytwarzała urządzenie do liczenia, zwane comptometer 12 informatyka + 12

13 13 Krótka historia komputerów: Ludzie, idee, maszyny Urządzenia do indywidualnego użytku: od palców u rąk przez IBM PC (chip) gadżety (na chipach) Komputery (mainframe – centralne): maszyny różnicowa i maszyna analityczna Ch. Babbagea (XIX w.) po superkomputery (także na chipach) 13 informatyka + 13

14 14 Urządzenia do indywidualnego użytku informatyka

15 40 mln … a później Kalkulator wyparł urządzenia, które przyczyniły się do jego powstania!!! 1 mld w 2008 Do 1972 roku … informatyka + 15

16 Logarytm (John Napier, 1614) Ułatwia obliczanie iloczynów i ilorazów – s uwak logarytmiczny (1632) log a*b = log a + log b zamiast mnożenia wykonujemy dodawanie Spostrzeżenie: logarytm i algorytm to anagramy Suwaki logarytmiczne – urządzenia do obliczania iloczynów i funkcji: Co pozostało sprzed 1972 rok, logarytm informatyka + 16 Skala 30 cm Skala 1,5 m Skala 12 m

17 Chcemy obliczyć: x algorytmem ze szkolnej matematyki: x n = x*x*x* … *x n – 1 mnożeń czyli: mnożeń Ile to potrwa na superkomputerze, który wykonuje = operacji na sekundę? potrwa: 3*10 8 lat! Potęgowanie informatyka + 17

18 Logarytm Inne algorytmy dziel i zwyciężaj: –przeszukiwanie binarne n liczbzłożoność: log n –podnoszenie do potęgi – algorytm rekurencyjny Algorytm szkolny: x 5 = x*x*x*x*x Algorytm rekurencyjny: Potega (x, n){ x n } if n = 1 then Potega := x else if n – parzyste then Potega := Potega (x, n/2)^2 {x n = (x n/2 ) 2 } else Potega := Potega (x, n – 1)*x {x n = (x n–1 )x} Liczba kroków związana z liczbą bitów w rozwinięciu n, czyli ok. log n Co pozostało sprzed 1972 rok, logarytm informatyka + 18

19 abrakadabra Morse jej ojcem Kody: ASCII a: b: d: k: r: Huffman znaków 24 znaki Kompresja informatyka + 19 Praca magisterska,1952

20 1875 Pierwsze ręczne procesory tekstu informatyka + 20

21 Fonty – to pomysł z najstarszych maszyn do pisania Wymienne fonty Lata 60-80, XX w. Przełom XIX/XX Pierwsze ręczne procesory tekstu informatyka + 21 Klawiatura QWERTY

22 Rozgrzewka Co ci dwaj Panowie, stojący na tle komputera ENIAC, trzymają w rękach? Mysz? Jedną liczbę? Jedną cyfrę? Klawiaturę? Cyfra dziesiętna: 0, 1,… zbudowana z 22 lamp!!! informatyka + 22

23 23 Komputery – duże informatyka + 23 Charles Babbage, XIX w. H. Hollerith, XIX/XX w. Początki IBM Z4 – K. Zuse Colossus II Wojna Światowa Superkomputer oper/sek

24 Od kiedy??? Nowa technologia ??? Jaka nowa technologia zostanie stworzona na IBM PC, która wyprze PC? Współczesna technologia Skąd bierze się różnica między przeszłością i przyszłością? Dlaczego pamiętamy przeszłość, a nie pamiętamy przyszłości? [Stefan W. Hawking, Krótka historia czasu] Do 2??? roku … ? Współczesny Memex? (V. Bush, 1945) informatyka + 24

25 25 Akcenty polskie A. Stern, mechaniczny kalkulator, XIX w. Polish notation – J. Łukasiewicz Kalkulator Feliks – Feliks Dzierżyński Początki kryptografii komputerowej Arytmetyka (– 2), UMC 1, 10 – Z. Pawlak informatyka + 25

26 Maszyny ogólnego przeznaczenia – PL 1. Generacja – lampy 2. Generacja – tranzystory 3. Generacja – układy scalone informatyka + 26

27 1.David Huffman (1952) – praca magisterska na temat kompresji, idea wzięta od Morsea – jeden z najbardziej popularnych algorytmów kompresji 2.Claude Shannon (1935) – realizacja algebry Boolea w postaci układów przełączających – Najważniejsza praca dyplomowa XX w informatyka + 27 Karieryz przełożeniem na klasę

28 1.Steve Jobs i Steve Wozniak, Apple (1983) 2.Bill Gates & comp. Microsoft (1975) 3.Jeff Bezos i Amazon (1994) – księgarnia internetowa, a ostatnio Kindle – e-czytnik e-książek 4.e-Bay, Allegro – aukcje internetowe – wszystko da się sprzedać 5.Skype 6.Nasz klasa – studenci z Uwr., praca mgr. Macieja Popowicza 7.Facebook – Mark Zukerberg 8.Twitter 9.… informatyka + 28 Karieryz przełożeniem także na dużą kasę

29 1.Szukanie dużych liczb pierwszych – liczb Mersenea – – / $ – rezydentne oprogramowanie do pobrania ze strony, obliczenia w wolnym czasie komputera 2.Inne obliczenia gridowe (rozproszone na sieci komputerów) – rozkłady liczb na czynniki, np. rozkład 139 cyfrowej liczby w ciągu kilku tygodni pracy kilkuset komputerów : światowy rekord sortowania – posortowano danych w ciągu 60 sek. 4.Analiza danych z Kosmosu – próby znalezienia sygnałów życia, nowych gwiazd, … informatyka + 29 Wyzwaniaspołecznościowe

30 1900 rok: D. Hilbert przedstawia najważniejsze problemy w matematyce. Wynikiem ważne odkrycia: Kurt Gödel (1931) – nie wszystko da się udowodnić w matematyce Allan Turinga (1935) – nie wszystko da się policzyć na komputerze 2000 rok; Clay Institute, MIT: 7 matematycznych problemów milenijnych, każdy po $ za rozwiązanie (jeden już rozwiązano 2 lata temu). Wśród nich jeden problem informatyczny: czy P = NP? 6 sierpnia 2010 ukazał się dowód, że ta równość nie zachodzi, ale jest coraz więcej wątpliwości, czy jest poprawny informatyka + 30 Wyzwania

31 Klasa P – problemy, które mają algorytmy o złożoności wielomianowej – porządkowanie, NWD, wartość wielomianu, podnoszenie do potęgi, … Klasa NP – problemy, które mają wielomianowy algorytm sprawdzania, czy rozwiązanie jest poprawne – dla tych problemów nie jest znany algorytm o złożoności wielomianowej: –istnienie cyklu Hamiltona w grafie, istnienie kolorowania k kolorami, problem komiwojażera (TSP), … Konsekwencje P = NP – mało prawdopodobne, bo dla tysięcy problemów z NP nie udało się podać algorytmu wielomianowego P NP – bezpieczna kryptografia – korzyści z tego, że nie wszystko można łatwo policzyć (kod RSA) informatyka + 31 Idea P = NP

32 Problemy trudne – najkrótsza trasa premiera Problem: Znajdź najkrótszą trasę dla Premiera przez wszystkie miasta wojewódzkie – Premier jako komiwojażer informatyka + 32 Rozwiązanie: Premier zaczyna w Stolicy a inne miasta może odwiedzać w dowolnej kolejności. Tych możliwości jest: 15*14*13*12*11*…*2*1 = 15! (15 silnia) W 1990 roku było: 48*47*46*…*2*1 = 48! (48 silnia)

33 Problemy trudne – najkrótsza trasa premiera informatyka + 33 Na superkomputerze o mocy 1 PFlops – ile trwa obliczanie n! 15! = /10 15 sek. = ok sek. 48! = 1, *10 61 /10 15 = 3*10 38 lat 25! = /10 15 sek. = sek. = = dni = 491 lat Wartości funkcji n! Rosną BARDZO SZYBKO Prezydent Stanów Zjednoczonych ma problem ze znalezieniem najkrótszej trasy objazdu Stanów.

34 Problemy trudne – najkrótsza trasa premiera informatyka + 34 Algorytmy przybliżone szukania rozwiązań: 1.Metoda zachłanna – najbliższy sąsiad – mogą być bardzo złe 2.Meta-heurystyki: algorytmy genetyczne – krzyżowanie i mutowanie rozwiązań algorytmy mrówkowe – modelowanie feromonów Trudno sprawdzić, jak dobre jest to rozwiązanie w stosunku do najlepszego, bo go nie znamy. Zły wybór

35 TSP informatyka + 35 Światowy TSP przez 1,904,711 miasta. Znaleziono rozwiązanie o długości: 7,516,353,779, które jest tylko o 0.076% dłuższe od optymalnego TSP w USA


Pobierz ppt "INFORMATYKA KLUCZ DO ZROZUMIENIA KARIERY DOBROBYTU Maciej M. Sysło Uniwersytet Wrocławski Uniwersytet UMK w Toruniu"

Podobne prezentacje


Reklamy Google