Diapositiva 1 - Piano Lauree Scientifiche

ISTITUTO TECNICO STATALE
“VITTORIO BACHELET”
SANTA MARIA A VICO
(CASERTA)
Progetto Lauree Scientifiche anno scol. 2011/2012
“L’aritmetica delle macchine
e la macchina della mente”
Referente : Prof. Antonio Lanza
INTELLIGENZA
ARTIFICIALE
Le origini
“In altre attività del pensiero puramente logico, la nostra mente funziona
molto più velocemente di qualsiasi computer ancora inventato.”
DANIEL Crevier, AI: la tumultuosa storia della Ricerca per l'Intelligenza Artificiale
Per Intelligenza Artificiale s'intende sia la possibilità
che
un
qualunque
meccanismo
mostri
un
comportamento «intelligente», sia la disciplina che si
occupa di studiare e sviluppare simili meccanismi.
Cosa significa però comportarsi in modo intelligente?
A parte l’abaco (inventato nel 2000 a.C. in Cina ) .
Le
prime
macchine
costruite
per
effettuare
meccanicamente operazioni di calcolo, tali che ad una
variabile input corrispondesse un output come effetto di
un processo dei dati immessi determinato da una
regola matematica o logica, sono molto antiche.
 La macchina di Anticitera fu realizzata intorno al 1°
secolo a.C. Consisteva in un piccolo congegno
meccanico capace di riprodurre il moto del Sole e di
alcuni astri, sopperendo ai relativi calcoli altrimenti
necessari per determinare le loro posizioni, secondo le
curve teoriche allora ipotizzate.
Alla metà del XVII secolo il filosofo francese Blaise
Pascal realizzò la sua celebre Pascalina, ottimizzata per
operazioni di somma e sottrazione,
tenendo conto del
riporto; è uno strumento di calcolo precursore della
calcolatrice. La Pascalina è stata considerata per molti anni
la prima addizionatrice meccanica inventa, anche se tale
merito va attribuito a Wilhelm Schickard che nel 1623
inventò la vera prima macchina calcolatrice.
 La macchina poteva sommare e sottrarre numeri fino a sei
cifre, e indicava il superamento della sua capacità facendo
suonare una campanella. Per aiutare nelle operazioni di
moltiplicazione e divisione, sopra l'addizionatrice erano
collocati dei cilindri ruotanti. Per avere una macchina
realmente in grado di eseguire le quattro operazioni
occorrerà attendere l'invenzione di Leibniz.
Nel 1673 Leibniz presenta alla Royal Society di
Londra la calcolatrice meccanica (La Stepped
Reckoner) realmente in grado di moltiplicare e dividere.
L'innovazione principale rispetto alla pascalina e alla
calcolatrice di Schickard fu l'introduzione del
traspositore che permetteva di memorizzare un numero
per sommarlo ripetutamente.
 Solo nel 1820 Xavier Thomas de Colmar riuscì a
produrre l'aritmometro basato su un progetto quasi
identico.
Un'altra grande intuizione di Leibniz fu il primo
tentativo di costruire una calcolatrice che utilizzava il
sistema numerico binario.
La macchina funzionava con delle biglie, la presenza
o meno di una biglia in una posizione determinava il
valore 1 o 0.
Con George Boole ,nell'Ottocento e lo sviluppo dei
calcolatori elettronici, venne ripresa e sviluppata.
Nell'Ottocento si svilupparono i rudimenti dell'elaborazione basata sul
codice binario (0,1) e le schede perforate, e ne nacquero i primi
applicativi.
 Nel 1833 Charles Babbage progettò la Macchina Analitica, il primo
vero calcolatore programmabile della storia. Venne realizzata la CPU,
ma non ne fu mai realizzato un prototipo completo. Era il primo
esempio di macchina con un'unità di memoria ed un'unità di calcolo.
 Nel 1854 George Boole, inventò il codice binario. Nacque l'algebra
booleana. E’ un ramo dell'algebra astratta che comprende tutte le
algebre che operano con i soli valori di verità 0 o 1, detti variabili
booleane.
L'algebra di Boole assume un ruolo importante in vari ambiti, in
particolare nella logica matematica e nell'elettronica digitale.
Nel 1858 la prima macchina differenziale, che
permette di accedere ad una vasta gamma di
calcoli matematici mise piede sul territorio degli
Stati Uniti, dato che l'Osservatorio astronomico
di Albany importò il calcolatore automatico
meccanico realizzato dagli svedesi Goerg ed
Edward Scheutz, basato sul progetto di Babbage
e da quel momento gli americani cercarono di
sviluppare in proprio i filoni di ricerca scientifica
e tecnologica.
Nel 1889 Herman Hollerith (1860-1929)
brevettò l'utilizzo di schede perforate la cui
lettura avveniva mediante l'analisi di circuiti
elettrici.
L'epoca dei computer inizia esattamente con la progettazione,
nel 1937, dei primi calcolatori elettromeccanici, da parte di un
gruppo d'ingegneri americani, tra cui Howard Aiken e George
R. Stibitz, riprendendo le idee di Babbage e impiegandole
nella costruzione del Complex Computer, nel '39: una piccola
macchina che impiegava l'aritmetica booleana per funzionare.
I suoi commutatori erano relè telefonici e la grossa novità
stava nel suo controllo telecomandato a distanza.
Nel 1944 Aiken costruì la Mark I.
Questa macchina era un po' più complicata della prima, in
quanto aveva una memoria centrale composta da settantadue
contatori, che le permetteva di moltiplicare in sei secondi e
dividere in dodici.
Nel 1943, un anno prima, era, comunque, già nato il progetto
del primo vero computer: l'ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Calculator).
Costruito da Mauchly e Eckert, con von Neumann e Herman M.
Goldstine, ENIAC
fu
attivato
nel '45, all'Università di
Pennsylvania. Era un macchinario della lunghezza di trenta metri,
alto e profondo un metro, composto da più di 18.000 valvole,
70.000 resistori, 10.000 condensatori e 6.000 commutatori:
centinaia di volte più veloce del Mark I.
Il Mark I aveva l'esclusivo vantaggio di «leggere» il programma
di gestione dei diversi compiti d'affrontare, mentre l'ENIAC aveva
bisogno di una nuova programmazione, lunga almeno due giorni
di lavoro, per ogni ulteriore operazione non prevista nel
precedente programma dato.
Il Mark I prendeva direttamente le istruzioni nuove da un
nastro di carta, immagazzinandole subito nella propria
memoria.
Mauchly ed Eckert costruirono il BINAC, una macchina che
conteneva il programma da eseguire, per poi inventare
l'UNIVAC, il primo computer da immettere sul mercato
americano.
 Fu
John
von
Neumann
l'ideatore
dei
princìpi
fondamentali dell'architettura dei moderni calcolatori. Non a
caso il computer può esser definito «macchina di von
Neumann», e non solo «macchina di Turing».
Nel 1956 il progetto più ricco di aspettative per il nuovo settore
scientifico fu quello del computer JOHNNIAC, ad opera di von
Neumann. La preoccupazione fondamentale che aveva animato la
programmazione del computer era di natura logica: in quegli anni
era forte la ricerca di un'automazione del ragionamento deduttivo.
Se, infatti, l'uomo opera secondo una logica stabilita, con regole
immutabili, nel campo della matematica e delle altre scienze
esatte, come potrebbe una macchina che emula il pensiero umano
non funzionare secondo la medesima logica?
 Il JOHNNIAC fu costruito proprio con tale proposito simulativo.
Ciò che, in sostanza, si cercava di ottenere era un calcolatore che,
utilizzando un programma di pura logica, riuscisse ad isolare, nello
spazio delle infinite soluzioni possibili, la risposta anch'essa
logicamente più pura.
Il JOHNNIAC fu in grado di risolvere vari sillogismi grazie ad un
programma, il Logic Theorist (il teorico logico), inventato da
Herbert Simon, Allen Newell e Cliff Shaw. Tale programma riuscì a
dimostrare trentotto dei primi cinquantadue teoremi del secondo
capitolo del monumentale Principia Mathematica, l'opera che
all'inizio di questo secolo offrì una completa sistematizzazione di
tutta la logica occidentale.
La soluzione del computer fu più raffinata di quella offerta
nei Principia.
Nel
1960 alcuni studi su Whirlwind (un computer utilizzato dalla
marina americana che reagiva in tempo reale alle azioni dell’utente)
ispirarono due studiosi della materia alla fondazione della società DEC
(Digital Equipment Corporation) e all’invenzione del PDP-1 nel 1960.
Tecnicamente fu un successo: aveva un monitor a tubo catodico
integrato, poteva trovare posto in una piccola stanza e forniva una
rispettabile potenza di calcolo per il suo costo di "soli" 120.000 dollari.
Ma, cosa molto più importante, lo standard del PDP-1 era aperto:
tutti i dettagli costitutivi erano a disposizione, in modo da fornire
agli utenti "avanzati" la possibilità di personalizzare o migliorare la
macchina in caso di necessità: cosa che, per inciso, avvenne
puntualmente.
La DEC nel 1965 creò il primo esemplare del PDP-8.
Incredibilmente piccolo e leggero per l'epoca, e con un prezzo di
18.000 dollari, il PDP-8 cominciò ben presto a fare bella mostra di
sé in decine di laboratori e addirittura nelle scuole. Fu il capostipite
della famiglia dei cosiddetti minicomputer
Dai laboratori Xerox di Palo Alto nel 1970 nasce un progetto molto in avanti
sui suoi tempi, che vedrà la prima luce due anni dopo.
1972: lo Xerox Alto. Prodotto dal Palo Alto Research Center (PARC), è il
primo computer nella storia ad essere dotato di un display bitmap a finestre
con capacità di sovrapposizione, connesso alla prima stampante laser,
collegato alla prima rete Ethernet in local area network (LAN), e dotato del
primo linguaggio orientato ad oggetti: lo Smalltalk.
Lo Xerox Alto rimarrà un concept computer, ma darà il via al
progetto Xerox Star (1981), il primo computer in assoluto sul
mercato dotato di interfaccia GUI a icone, con mouse, i cui
concetti e le cui soluzioni ispireranno tutto il mondo
dell'informatica di là da venire.
Apple Lisa e poi il Macintosh, Microsoft Word e Microsoft
Windows, Xerox Ventura, l'interfaccia GEM, eccetera, sono
tutti debitori in vario modo dello Xerox Star, diretto
discendente dello Xerox Alto.
Il 12 agosto 1981, IBM immette nel mercato il
primo di una serie di personal computer che
diventerà molto popolare: l'IBM 5150, meglio
conosciuto come PC IBM.
Nella
sua
prima
versione
era
dotato
di
microprocessore Intel 8088 a 4,7 MHz, con 16 KByte di
RAM, espandibili a 640, senza disco rigido, con
massimo due drive per floppy disk da 5.25" a 160Kb,
un monitor a fosfori verdi e sistema operativo PC-DOS
1.0, sviluppato dalla Microsoft e ceduto in licenza
all'IBM.
Il costo di questo PC era elevato (circa 3.000 dollari),
la capacità di elaborazione bassa, la possibilità di
gestire grosse moli di dati era legata all'acquisto di
costosissimi dischi rigidi, o unità a nastro esterne.
D'altra parte era una macchina solida e affidabile,
che godeva di assistenza tecnica; era espandibile
tramite un bus interno per schede di espansione.
Mentre il resto degli home/personal computer di
allora non riusciva a scrollarsi di dosso una certa
immagine da "tecno-giocattoli", il PC IBM nasceva
invece come una macchina "seria", con cui poter
lavorare.
1969 ARPA lancia il progetto ArpaNet. Viene stabilito il primo collegamento con
quattro istituti universitari: l’UCLA a Los Angeles, l’UCSB a Santa Barbara, lo
Stanford Institute e l’Università dello Utah. Viene definito il primo protocollo di
collegamento (NCP – Network Control Protocol).
1977 Dennis Hayes inventa il modem (modulatore-demodulatore) per la
trasmissione dati fra due computer su linee telefoniche a modulazione.
1984
La National Science Foundation comincia a sostenere lo sviluppo
dell’internet. Negli anni seguenti Nsf-Net prende gradualmente il sopravvento
su ArpaNet. Nasce il sistema DNS (Domain Name System). Ci sono mille host
internet. Cominciano i collegamenti fra BBS. Aprono i primi BBS in Italia.
William Gibson pubblica Neuromancer e nasce la leggenda del “ciberspazio” .
La Apple lancia Macintosh
"La creatività è solo collegare le cose. Quando si chiede alle persone creative
come hanno fatto qualcosa, si sentono un po 'in colpa, perché in realtà non lo
fanno, hanno appena visto qualcosa. ” Sembrava ovvio per loro dopo un po '. "
Steve Jobs nato a San Francisco 24 Febbraio 1955, è stato un imprenditore
informatico e inventore statunitense di Apple Inc. Ne è stato amministratore delegato
fino al 24 agosto 2011 quando si è dimesso per motivi di salute. È noto per aver
introdotto al grande pubblico il primo personal computer con il mouse (Apple Lisa), e
prodotti di successo come iPod, iPhone e iPad .
 1972 : Steve Jobs a 17 anni si diploma Homestead High School di Cupertino.
Nello stesso anno si iscrive al Reed College di Portland per rivolgere
l'attenzione alla sua principale passione, l‘INFORMATICA .
 1974 : Coinvolge il suo caro amico Steve Wozniak nella fondazione di Apple
Computer :con la "mela" i due muovono i primi passi verso la fama nel
mondo dell'informatica grazie ai loro modelli di microcomputer
particolarmente avanzati . Apple lancia quasi subito, sul mercato, il suo
primo computer: Apple I .
 Il buon successo commerciale (più di 1000 esemplari venduti) convince Jobs
a lanciare Apple II.
 1985: Jobs lascia la posizione di CEO dell’azienda da lui fondata, sulla scia di
alcuni problemi patiti dagli ultimi computer lanciati sul mercato. Fonda NeXT,
altra azienda informatica dedicata al mondo professionale.
 1996: Apple, dopo anni fallimentari (perdite per due miliardi negli ultimi due
anni) acquisisce NeXT per 429 milioni di dollari e rimette Jobs a capo del
gruppo, in qualità di CEO “ad interim”. Jobs si attiva subito: semplifica il
processo di produzione e riprogetta tutta la gamma.
 1998: Apple lancia iMac, un computer “tutto in uno”, che unisce cabinet e
monitor, e vanta colorazioni sgargianti.
 2000: Steve diventa CEO a tutti gli effetti, mentre Apple lancia il fortunato Mac
G4 Cube.
 2001: Due date ravvicinate: il 18 Ottobre Apple annuncia un crollo di
fatturato del 61%, tre giorni dopo è lo stesso Jobs a presenta al mondo l’iPod.
C’è spazio per 1000 canzoni e un’autonomia che arriva a 10 ore. Steve batte
in un solo colpo il CD.
 2002
Al Macworld Jobs presenta il portatile iBook e una nuova versione di iMac.
 2003: Jobs introduce il negozio di musica online iTunes: l’industria
discografica ci intravede lo strumento per bloccare la pirateria, gettandosi a
capofitto nel progetto.
 2004: Jobs annuncia ai suoi dipendenti la malattia: cancro al pancreas.
Dopo una cura, decide di operarsi nello stesso anno, risolvendo in apparenza
il problema. Nel 2005 viene chiamato a tenere il “commencement speech”, il
discorso di apertura dell’anno accademico, nell’università di Stanford. È qui
che recita il suo discorso passato alla storia.
 2006: La sua apparizione alla Wordwide Developers
Conference lo rivela ancora sofferente, sebbene Apple
si affretti a comunicare che è in buona salute .
 2007: Apple, sotto la spinta di Jobs, entra in modo epocale nel mercato della
telefonia: è il momento di iPhone.
 2010
L’ultimo, grande, colpo di Steve: iPad. Il concorrente di Kindle smuove un
settore, quello dei tablet, che mai era riuscito ad affermarsi.
 2011
Jobs lascia la carica di CEO di Apple.
IL CONCETTO DI ALGORITMO
Il calcolatore elettronico per risolvere un problema utilizza un
algoritmo, cioè un insieme di azioni (o istruzioni) che,
eseguite secondo un ordine prestabilito, permettono di trovare
il risultato cercato sulla base dei dati in ingresso.
Il concetto di algoritmo è uno dei concetti di base dell'intera
matematica: i più semplici ed antichi algoritmi sono le regole
per eseguire le operazioni dell'aritmetica elementare,
formulate dal matematico arabo medioevale Al-Khuwarizmi,
da cui deriva appunto il nome di algoritmo.
Un computer è un rapidissimo esecutore di sequenze di
istruzioni (gli algoritmi)
ESECUZIONE DI UN ALGORITMO SU COMPUTER
Algoritmo
Procedura di trasformazione di un insieme di dati iniziali in un
finali mediante una sequenza di istruzioni.
insieme di risultati
Linguaggio di programmazione
Linguaggio (insieme di simboli e regole) per rappresentare le istruzioni di un
algoritmo e la loro concatenazione.
Programma
Algoritmo scritto in un linguaggio di programmazione al fine di comunicare al
calcolatore elettronico le azioni da eseguire.
Processo
Programma in esecuzione sul computer
ESEMPI DI ALGORITMO
Altro esempio elementare
• Problema: stampare i primi 10 multipli di x.
• Il problema è semplice e chiaro: un solo dato in
input (un parametro che caratterizza l’istanza del
problema): la “base” costituita dal numero x; una
costante del problema: il numero di multipli da
stampare, 10.
• La strategia risolutiva è la seguente:
Iniziando dal numero x letto in input, per 10 volte verrà
calcolato e stampato il multiplo di x, moltiplicando x per una
variabile i il cui valore verrà incrementato di una unità ad ogni
passo, da 1 fino a 10.
• Possiamo ricondurre la strategia al seguente algoritmo:
1. Leggi in input un numero e chiama x il numero letto;
2. Assegna il valore 1 alla variabile i;
3. Calcola x•i e assegna alla variabile y il risultato;
4. Stampa y;
5. Calcola i+1 e assegna alla variabile i il risultato;
6. Se i≤10 allora vai al passo 3 altrimenti prosegui;
7. Fermati.
Linguaggi procedurali
• Questi linguaggi sono basati su sei istruzioni fondamentali:
– Assegna: assegna ad una variabile
(ad una locazione di memoria) il valore di una espressione.
– Leggi: legge in input dall’esterno un valore e lo memorizza in una variabile
(locazione di memoria).
– Scrivi: scrive in output il valore di una espressione o di una variabile
(locazione di memoria).
– Se … allora … altrimenti …: modifica il “flusso” del programma sulla base
del valore di una espressione logica.
– Vai al passo …: modifica il “flusso” del programma incondizionatamente.
– Fermati: termina l’esecuzione del programma
ISTITUTO TECNICO STATALE
“VITTORIO BACHELET”
SANTA MARIA A VICO
(CASERTA)
Progetto Lauree Scientifiche anno scol. 2011/2012
ALUNNI
 RUOTOLO MARIA CARMELA DONATA III ERICA
DE LUCIA VINCENZA
III ERICA
PASCARELLA CARMEN JESSICA
III ERICA
PALUMBO MARIA LUCREZIA
III ERICA
DIGLIO BENIAMINO
IV ERICA
GUIDA PATRIZIA
IV ERICA
DE ROSA PASQUALINA
IV ERICA
PASCARELLA ANTONELLA
IV MERCURIO
FERRARO IOLANDA
IV MERCURIO
OROLOGIO ILARIA
V ERICA