Εισαγωγή στην Επιστήμη Υπολογιστών

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή στην Επιστήμη Υπολογιστών"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή στην Επιστήμη Υπολογιστών
Ιατρέλλης Όμηρος Καθηγητής Εφαρμογών

2 Σκοπός μαθήματος Σκοπός του μαθήματος είναι οι σπουδαστές να γνωρίσουν τις θεμελιώδεις αρχές της Επιστήμης των υπολογιστών ως μια απαραίτητη εισαγωγή στα γνωστικά αντικείμενα που θα καλυφθούν κατά τη διάρκεια των σπουδών τους Syllabus

3 Τι είναι επιστήμη υπολογιστών
Η μελέτη της πληροφορίας και των τρόπων αναπαράστασης, οργάνωσης, διαχείρισης και μετασχηματισμού για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων. Η διαχείριση και ο μετασχηματισμός γίνονται μέσω της διαδικασία υπολογισμού (computation), η οποία και περιγράφεται με αλγόριθμους (algorithms) Syllabus

4 Τι κάνει ένας Επιστήμονας της πληροφορικής
Σκοπός του μαθήματος είναι να αρχίσετε να σκέπτεσθαι ως επιστήμονες μηχανικοί πληροφορικής Ο τρόπος αυτός σκέψης συνδυάζει στοιχεία σκέψης από τα μαθηματικά, την επιστήμη του μηχανικού και της φυσικής Όπως οι μαθηματικοί, οι επιστήμονες των υπολογιστών χρησιμοποιούν τυπικές γλώσσες (formal languages) για να εκφράσουν ιδέες και συγκεκριμένους υπολογισμούς Όπως οι μηχανικοί, σχεδιάζουν «πράγματα από hardware ή software», συναρμολογούν διακριτά μέρη σε συστήματα και αξιολογούν διάφορες εναλλακτικές λύσεις Ως φυσικοί επιστήμονες, παρατηρούν την συμπεριφορά πολύπλοκων συστημάτων, διαμορφώνουν υποθέσεις και ελέγχουν προβλέψεις Syllabus

5 Επίλυση προβλημάτων Η πιο σημαντική δεξιότητα ενός επιστήμονα πληροφορικής είναι η επίλυση προβλημάτων Επίλυση προβλημάτων είναι η ικανότητα να διατυπώνει κανείς προβλήματα, να σκέπτεται δημιουργικά για την επίλυση τους και να εκφράζει τη λύση καθαρά και με ακρίβεια Από καταπληκτική σύμπτωση, όταν μαθαίνει κανείς να προγραμματίζει, έχει μια εξαιρετική ευκαιρία να ακονίσει τη δεξιότητα του να λύνει προβλήματα Syllabus

6 Περιγραφή μαθήματος Το μάθημα είναι υποχρεωτικό και είναι Μάθημα γενικής υποδομής Περιλαμβάνει θεωρία και ασκήσεις πράξεις Χειμερινού εξαμήνου Syllabus

7 Αντικείμενα εκπαίδευσης
Βασικές γνώσεις σχετικές με την εσωτερική παράσταση των δεδομένων και τα αριθμητικά συστήματα Βασικά στοιχεία της ψηφιακής λογικής Της αρχιτεκτονικής Von Newman και της οργάνωσης του υπολογιστή Λειτουργικά συστήματα Τις γλώσσες προγραμματισμού Τα προγράμματα εφαρμογών Θεμελιώδεις αρχές δικτύων Ειδικά θέματα επιστήμης υπολογιστών Syllabus

8 Πρόγραμμα μαθήματος ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 10-12 Ασκήσεις πράξεις (ΔΙΑΛ-2)
Σπουδαστές με επώνυμο Α-Κ 12-2 Ασκήσεις πράξεις (ΔΙΑΛ-2) Σπουδαστές με επώνυμο Λ-Ω 2-4 Θεωρία (Αμφιθέατρο) Syllabus

9 Επικοινωνία Ώρες γραφείου Email Δευτέρα, Τρίτη, Παρασκευή: 9.00-10.00
Άλλη μέρα: μετά από συνεννόηση Ο. Ιατρέλλης: Syllabus

10 Συγγράμματα 1. Εισαγωγή στις Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνίας
Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: Έκδοση: 1η/2011 Συγγραφείς: Καλαφατούδης, Δροσίτης, Κοίλιας ISBN: Τύπος: Σύγγραμμα Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΝΕΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΜΟΝ. ΕΠΕ 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 13955 Έκδοση: 2η/2010 Συγγραφείς: BEHROUZ FOROUZAN, FIROUZ MOSHARRAF ISBN: Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ Syllabus

11 Σελίδα του μαθήματος E-class http://openclass.teilar.gr/courses/CS372/
Syllabus

12 Βαθμολογία Πρόοδος, Εργασία, Τελική εξέταση
Τελικός βαθμός=[30%] x πρόοδος + [20% x εργασία] + [50%|70%|80%|100%] x τελική εξέταση Θα πρέπει ο τελικός βαθμός να είναι ≥5 Syllabus

13 Πρόοδος Προαιρετική Αφορά μέρος της ύλης Μετρά θετικά και μόνο
Ποσοστό 30% στον τελικό βαθμό Θέματα πολλαπλών επιλογών Περίπου 30 ερωτήσεις Να συμμετέχετε! Syllabus

14 Εργασία Προαιρετική Από 1-4 άτομα
Θα γίνει ανάπτυξη και παρουσίαση ενός βιβλιογραφικού θέματος στην επιστήμη της πληροφορικής Παρουσίαση κατά τη διάρκεια του μαθήματος σύμφωνα με το πρόγραμμα Παραδοτέο 10 σελίδων (x αριθμός ατόμων): σε μορφή κειμένου (pdf) Συμμετοχή στον τελικό βαθμό 20% Syllabus

15 Εργασίες Ομάδες έως 1-4 σπουδαστών Συμμετοχή στον βαθμό κατά 20%
Ενδεικτικά θέματα: 1. Τα κινητά δίκτυα 4G και οι εφαρμογές τους. 2. E-Government. Η ηλεκτρονική διακυβέρνηση στην Ευρώπη και στην Ελλάδα. 3. Συστήματα διαχείρισης πνευματικών δικαιωμάτων (DRM). 4. Κοινωνικά Δίκτυα (Social Networks) στον Παγκόσμιο Ιστό. Η περίπτωση του FaceBook. 5. Ψηφιακές Υπογραφές 6. Η τεχνολογία και εφαρμογές του Cloud Computing 7. Ηλεκτρονικό Έγκλημα. Έκταση του προβλήματος, επιπτώσεις και νομοθεσία σε παγκόσμιο επίπεδο και στην Ελλάδα. 8. Οι τεχνολογίες Smartphones. Πώς επηρεάζουν την παραγωγικότητα? 9. Τα Big Data και οι νέες επιχειρηματικές προοπτικές που ανοίγονται 10. Οι τεχνολογίες των Video Games στην μάθηση 11. Internet of Things (ΙοΤ): Technologies, Standards and Applications Ομάδες έως 1-4 σπουδαστών Συμμετοχή στον βαθμό κατά 20% Παραδοτέο: σε μορφή κειμένου (pdf) Παρουσίαση (θα προγραμματιστεί) Syllabus

16 Τελική εξέταση Υποχρεωτική Συμμετοχή στο βαθμό από 50 | 70 | 80 | 100%
Η ύλη από τις ενότητες που έχουν διδαχθεί και εμπεριέχονται στα 2 διδακτικά βιβλία Θέματα πολλαπλών επιλογών Τέσσερις επιλογές εκ των οποίων μια σωστή απάντηση Περίπου 40 ερωτήσεις Αρνητική βαθμολογία Syllabus

17 Ασκήσεις πράξεις Διαφορετικό μάθημα (λύσεις ασκήσεων, παρουσιάσεις)
Εξυπηρετεί το στόχο του μαθήματος με την απόκτηση βασικών δεξιοτήτων στην πληροφορική Βοηθά τον σπουδαστή στην καλύτερη εμπέδωση της ύλης Syllabus

18 Συσχετίσεις με άλλα μαθήματα
Μέρος πολλών επόμενων μαθημάτων Συνθέτει το puzzle της επιστήμης της πληροφορικής Syllabus

19 Για περισσότερο διάβασμα
• Computer Science : a modern introduction / L. Goldschlager and A. Lister. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice/Hall International, c1982. •An introduction to computing infrastructure /Joseph Williams. Indianapolis, IN : Que E&T, c1997. •Introduction to computing / Peter Greenfield London McGraw-Hill c1992 •Introduction to the computer : an integrative approach / J.Frates, W. Moldrup Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall, c1984. •An Introduction to computer science/ Kmin, Samuel N.Boston : WBC/McGraw-Hill, 1998 Syllabus

20 On-line μαθήματα • Introduction to ComputerswebCast berkley,
•Technology and Humanity in the 21st Century, Michael Dertouzos, Director of the MIT Laboratory for Computer Science Syllabus

21 Πως αναπτύσσεται η επιστήμη μας?
Το υλικό (hardware) και το Λογισμικό (Software) Hardware, τα όρια του και πέρα από αυτά Αλγόριθμοι – Δομές δεδομένων – πολυπλοκότητα Οι ΤΠΕ διεισδύουν παντού: οικονομία, πολιτική, βιολογία, νευροεπιστήμες Άλλες συγγενείς επιστήμες αναπτύσσονται πχ Service science Wireless Sensor networks Collective intelligence Κινητές επικοινωνίες Grid/Cloud Computing Big data IoT Syllabus

22 Τα όρια του Hardware Moore’s law: the complexity of integrated circuits doubles every 18 months (η υπολογιστική ισχύς και ο αριθμός των ημιαγωγών σε ένα κύκλωμα διπλασιάζεται κάθε 18 μήνες) but we may be seeing the limits… (H σμίκρυνση των κυκλωμάτων φτάσει στο θεωρητικό όριο της θερμοδυναμικής και της κβαντικής φυσικής) Μοριακοί υπολογιστές Ερευνητές στην ΙΒΜ έχουν καταφέρει να επιδείξουν λογικές πύλες χρησιμοποιώντας μία στοιβάδα μορίων μονοξειδίου του άνθρακα για να μεταφέρει δεδομένα. Οι συσκευές που γίνονται κατ' αυτό τον τρόπο έχουν διαστάσεις στην κλίμακα των νανομέτρων (10-9), μεγέθους αρκετές τάξεις μικρότερες από τεχνολογία πυριτίου των σημερινών συμβατικών υπολογιστών. Syllabus

23 Quantum Computing Θα μπορέσουμε να λύσουμε το «Γόρδιο δεσμό» της Υπολογιστικής Πολυπλοκότητας? Σωματίδια μπορούν να «εξαναγκαστούν» να βρίσκονται σε πεπερασμένο αριθμό καταστάσεων, άρα διάταξη σωματιδίων μπορεί να απεικονίσει συνδυαστικό πρόβλημα. Πως όμως ανιχνεύουμε τη «λύση» (κατασκευή qbits) Syllabus

24 Το ζήτημα P=NP? Tο πρόβλημα P=NP? βρίσκεται στο σταυροδρόμι Επιστήμης Υπολογιστών και Μαθηματικών και είναι ένα από τα 7 προβλήματα τα οποία είναι γνωστά ως Millennium Prize Problems και μία σωστή λύση σε καθένα από αυτά αξίζει 1 εκατομμύριο δολάρια. Σήμερα, μετά από σχεδόν 40 χρόνια έρευνας στο συγκεκριμένο ερώτημα, δεν ξέρουμε αν κάθε υπολογιστικό πρόβλημα που μπορεί να ελεγχθεί γρήγορα, μπορεί επίσης να λυθεί/εκτελεστεί γρήγορα Μία πρόσφατη δημοσκόπηση μεταξύ διάσημων θεωρητικών της Επιστήμης των Υπολογιστών έδειξε ότι 61% πιστεύουν πως ΝΡ και Ρ δεν είναι ίσα, 9% θεωρούν πως είναι ίσα, 22% δεν έχουν γνώμη και 8% πιστεύουν κάτι πιο πολύπλοκο, αλλά ιδιαιτέρως ενδιαφέρον. Δείτε την ταινία: Travelling Salesman Ο τίτλος παραπέμπει στο πρόβλημα του "περιοδεύοντος πωλητή", το οποίο ρωτά το εξής: με δεδομένη μια λίστα από πόλεις και τις μεταξύ τους αποστάσεις, ποιος είναι ο πιο γρήγορος και αποτελεσματικός τρόπος με τον οποίο ένας πωλητής μπορεί να τις επισκεφθεί όλες από μια ακριβώς φορά και να επιστρέψει στην αφετηρία του; Syllabus

25 Το μέλλον της επιστήμης των υπολογιστών?
Μπορείτε να φανταστείτε ενώ τρέχετε τα παπούτσια σας να στέλνουν πληροφορίες (απόσταση, θερμίδες, χρόνο) σε ένα web site και τα αποτελέσματα να εμφανίζονται στο κινητό σας ώστε να βλέπετε την πρόοδο? Μπορείτε να φανταστείτε στην μπλούζα που φοράτε να εμφανίζονται notifications από κοινωνικά δίκτυα ή να αλλάζει χρώμα ανάλογα με το status σας? Μπορείτε να φανταστείτε τα παιδιά διαφορετικών χωρών να επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω παιχνιδιών (κούκλες, επιτραπέζια παιχνιδια συνδεδεμένα στο internet) Internet of Things Syllabus

26 Το δικό μας μέλλον Θα μείνουμε άνεργοι?
Όχι κατ’ αρχήν, αν και στην Ελλάδα η Πληροφορική δεν έχει και την καλύτερη ανάπτυξη: Μικρή σχετικά απομονωμένη αγορά – λύση η διεθνοποίηση Οικονομία στραμμένη προς υπηρεσίες (τουρισμός, ναυτιλία κλπ) θα μπορούσε να εξορθολογισθεί από χρήση των ΤΠΕ. Θα υπάρχει ανάγκη για συνεχή επιμόρφωση, ίσως και για επανεκπαίδευση, ίσως και «μετακίνησης» σε συναφή γνωστικά αντικείμενα – management, οικονομικά, βιοτεχνολογία,… Επαγγελματικά δικαιώματα? Χωρίς επιμόρφωση θα υπάρχει αυξανόμενος κίνδυνος περιθωριοποίησης – ίσως ανεργίας Syllabus