Informatica per le discipline umanistiche e linguistiche

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Informatica per le discipline umanistiche e
linguistiche

• Roberto Zamparelli (parte prima)
• Marco Baroni (parte seconda)

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Precursori nel precedente ordinamento (509) IU
B/C/D

• Informatica Umanistica A ( ECDL, impartito a
  livello di ateneo vedi http//www.unitn.it/ecdl/
  
• 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

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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. 12-14
• 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

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Requisiti per studenti 509

• Gli studenti del precedente ordinamento (509)
  che devono superare moduli di I.U. possono
  presentarsi allesame 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)

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Web esercitazioni

• Sito web con materiali del corso ed informazioni
  sullesame
• http//people.lett.unitn.it/zamparelli/ (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)

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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

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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

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Bibliografia

• Parte I
• 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)

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Credits

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

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email
Marco Baronimarco.baroni_at_unitn.it Roberto
Zamparelliroberto.zamparelli_at_unitn.it
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Perché mai uno studente di Lettere Filosofia
dovrebbe seguire un corso di informatica?
La madre di tutte le domande su questo corso
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Tre risposte

• Per motivi PRATICI generali
• Per motivi SPECIFICI alle materie umanistiche
• Per motivi CULTURALI

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Informatica come strumento pratico

• Saper usare strumenti informatici per
• Email
• 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!

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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 darte
• Lingue, mediazione linguistica
• Dizionari online, creazione di dizionari
• Traduzione automatica

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Concetti scientifici entrati nelluso comune

• Dalla fisica
• Entropia
• Relatività
• Principio di indeterminazione
• Dallinformatica
• Informazione, codice (e crittografia)
• Digitale vs. analogico
• Computabilità e suoi limiti

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Nozioni di base

• Modelli teorici della computazione algoritmi
• Modelli matematici della computazione la
  macchina di Turing

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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 Musa 'l-Khwarizmi che attorno all825 scrisse
  un trattato chiamato Kitab al-djabr wa
  'l-muqabala (Libro sulla ricomposizione e sulla
  riduzione)
• AL-KHWARIZMI ? ALGORISMO ? ALGORITMO
• (ALGEBRA deriva da AL-DJABR)

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ALGORITMO

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

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UN PROBLEMA E IL SUO ALGORITMO IL MASSIMO COMUN
DIVISORE
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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)

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MCD ALGORITMO DI EUCLIDE

• I moderni calcolatori non usano lalgoritmo
  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

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Esempio linguistico inserimento di spazi nella
Divina Commedia

• Nelmezzodelcammindinostravita
• Miritrovaiperunaselvaoscura
• chéladirittaviaerasmarrita.
• Ahquantoadirqualeraècosadura
• estaselvaselvaggiaeaspraeforte
• Ingredienti
• lessico del linguaggio dantesco,
• un sistema per leggere singoli caratteri

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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

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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.

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Limiti dellalgoritmo?
Nelmezzodelcammindinostravita Miritrovaiinunaselva
oscura
Mi
ritrova Errore ritrova è già una parola
i
in
un Errore i è già una parola
a selvaoscura
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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.
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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)

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Algoritmo 3 risultati

• Nelmezzodelcammindinostravita
• Nel--mezzodelcammindinostravita
• Nel--mezzo--delcammindinostravita
• Nel--mezzo--delcammindinostravita
• Nel--mezzo--del--cammin--dinostravita
• Nel--mezzo--del--cammin--dino--stravita
  ("Fallimento! ritorna a )
• Nel--mezzo--del--cammin--di--nostravita
• Nel--mezzo--del--cammin--di--nostravita

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III MODELLI MATEMATICI DELLA COMPUTAZIONE
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Le funzioni di un computer

• elaborare linformazione
• usando il processore (Central Processing Unit -
  CPU)
• memorizzare linformazione
• usando la memoria principale (RAM)
• usando la memoria secondaria (HARD DISK)
• fare linput/output dellinformazione elaborata
• usando i dispositivi di input/output

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COMPUTAZIONE E MEMORIA IN UN COMPUTER
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LA MACCHINA DI TURING
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LA MACCHINA DI TURING

• Una descrizione estremamente astratta delle
  attivita del computer che pero cattura il suo
  funzionamento fondamentale
• Basata su unanalisi di cosa fa un calcolatore
  (umano o macchina)

Alan Turing, 1912-1954
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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. 0e 1)

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FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA DI TURING
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UNA DIMOSTRAZIONE DEL FUNZIONAMENTO DELLA
MACCHINA DI TURING

• Simulazioni di Macchina di Turing su web
• http//www.warthman.com/ex-turing.htm
• http//ironphoenix.org/tril/tm/

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PROGRAMMI E DATI

• Programmi
• Prossima lezione i programmi dal punto di visto
  dellhardware
• I programmi sequenze di istruzioni per
  lelaborazione 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

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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.

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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 DELLARRESTO (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

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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
  0e 1
• Da questo punto di vista, pur essendo un
  dispositivo ideale, la macchina di Turing è
  strettamente imparentata col computer

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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

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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 1970. Memorizzazione di dati in aritmetica
  binaria basati sulla ionizzazione termica di un
  gas

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SVILUPPO DEI CALCOLATORI ELETTRONICI

• 1943-46 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!!)
• 1945-49 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

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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 lArchitettura di Von Neumann
  influenzò direttamente la realizzazione di EDVAC
  (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)

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DA ZUSE A EDVAC
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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)

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PROSSIME LEZIONI

• Architettura di Von Neumann
• Rappresentazione dei dati

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LETTURE

• Storia dellInformatica
• http//www.dimi.uniud.it/cicloinf/mostra/index.ht
  ml
• Wikipedia http//it.wikipedia.org/wiki/Storia_del
  l27informatica
• Wikipedia http//it.wikipedia.org/wiki/Storia_del
  _computer
• Paul Ceruzzi, Storia dellInformatica, Apogeo
• Macchina di Turing applets
• http//www.warthman.com/ex-turing.htm
• http//ironphoenix.org/tril/tm/