BIOINFORMATICA

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BIOINFORMATICA

• La Bioinformatica si occupa, dellacquisizione,
  memorizzazione, distribuzione, analisi e
  interpretazione dei dati prevalentemente
  nellambito della biologia.
• Questa nuova disciplina scientifica utilizza
  metodi di matematica, informatica, biologia,
  medicina, fisica allo scopo di migliorare la
  comprensione dei fenomeni biologici. Di seguito,
  si elenca a titolo alcuni dei principali
  obiettivi della Bioinformatica

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Sviluppo di strumenti per la generazione ed il
mantenimento dellinformazione proveniente alle
varie fonti mappa fisica, mappa genetica, mappa
cromosomica, mappa citogenetica, polimorfismi, e
linformazione relativa alle sequenze genomiche e
proteiche etc. Raccolta e organizzazione delle
informazioni genetiche associate alle patologie
mediche Sviluppo di programmi di calcolo per
l'analisi delle sequenze Sviluppo dinterfacce
grafiche in grado di visualizzare in maniera
efficace linformazione richiesta Sviluppo di
metodi software che consentano di agevolare tutte
le fasi dei progetti Sviluppo di strutture per
database specializzate ed integrate
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• Realizzazione di standard per lo scambio e la
  descrizione dei dati
• Realizzazione di una rete dati per la raccolta
  la distribuzione e laggiornamento costante di
  tutta informazione prodotta
• Raccolta della bibliografia, brevetti e altri
  database di supporto allinformazione specifica
• Predizione dei geni nelle sequenze di DNA
• Predizione delle strutture tridimensionali
  delle proteine partendo dalle sequenze primarie
• Predizione delle funzioni biologiche e
  biofisiche sia dalle sequenze e sia dalle
  strutture
• Simulazione dei processi metabolici e cellulari
  basati su queste funzioni.
• Realizzazioni di sistemi per la correlazione
  dellinformazione in sistemi biologici complessi.

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LOGICA

• LOGICA, i principi logici che collegano la
  scrittura sintattica delle frasi con la loro
  verità e falsità possono essere ampliamente
  trovati in Platone (428-348 a.C.).
• Il primo studio sistematico della logica è noto
  come il trattato di Organon, scritto dagli
  allievi di Aristotele.
• La scuola di Megera e quella stoica pongono le
  basi per lo studio sistematico delle
  implicazioni, mentre lo studio di un linguaggio
  formale artificiale basato sulla notazione
  matematica per chiarire le relazioni logiche e
  ridurre linferenza logica ad un processo
  meccanico e formale si deve a Leibnz nel
  1600-1700.
• Solo con Boole nella metà dellottocento si ha un
  sistema logico ragionevolmente completo il
  sistema includeva le parti principali della
  logica aristotelica ed un sistema analogo alla
  logica proposizionale moderna.

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• Le tavole della verità come metodo per la
  verifica della validità delle formule nel
  linguaggio proposizionale sono state introdotte
  simultaneamente ed indipendentemente da
  Wittgenstein (1922) e da Emil Post (1921).
• Nel 1982 Quine descrive un metodo per lanalisi
  dei valori della verità che è molto efficiente
  basato su alberi di decisione.
• La base di conoscenza o KB (Knowledge Base) è un
  insieme di rappresentazioni del mondo, ogni
  singola rappresentazione è denominata come
  formula, le formule a loro volta sono espresse in
  un linguaggio denominato linguaggio di
  rappresentazione della conoscenza.

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LINGUAGGIO

• Il linguaggio viene definito in un dizionario
  come "l'insieme di parole e metodi di
  combinazione di parole usate e comprese da una
  comunità di persone".
• Loggetto della rappresentazione della conoscenza
  è lespressione della conoscenza espressa in
  forma trattabile automaticamente.
• Alla base di tutta linformatica vi sono due
  concetti fondamentali, che risultano strettamente
  interconnessi tra loro quello di automa e quello
  di linguaggio.

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SEMANTICA

• La sintassi del linguaggio che descrive le
  possibili configurazioni che costituiscono le
  formule. Di solito rappresentiamo la sintassi in
  termini di formule per la carta stampata, in
  realtà la vera rappresentazione è allinterno di
  un computer ogni formula è implementata da una
  configurazione fisica.
• La semantica determina le realtà del mondo a cui
  si riferiscono le formule. Con la semantica ogni
  formula asserisce qualcosa al mondo.
• Ogni linguaggio, così come ogni lingua umana, è
  formato da parole che devono essere messe insieme
  secondo determinate regole (sintassi) al fine di
  ottenere un significato (semantica).

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• Il risultato di questo processo di astrazione
  consiste nella definizione di opportuni modelli
  matematici, cioè di sistemi formali che
  definiscono di fatto il concetto stesso di
  computabilità, cioè costituiscono l'ossatura
  portante della teoria della computabilità.
• Tra i più noti di questi sistemi formali vi è una
  gerarchia di macchine astratte (la gerarchia
  caratterizza la capacità di risolvere classi
  diverse di problemi) che parte dagli automi a
  stati finiti e termina alla macchina di Turing.

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• I sistemi di produzione di Thue, Post, Markov
  partono invece dall'idea di automa come insieme
  di regole di riscrittura (dette anche produzioni
  o regole di inferenza) che trasformano frasi
  (insiemi di simboli) in altre frasi.
• I diversi formalismi si differenziano invece
  radicalmente per il modo con cui giungono ad
  esprimere la soluzione ad un problema.

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• Verso la fine degli anni 30, Claude Shannon
  dimostrò che utilizzando un circuito elettrico
  dotato di un interruttore era possibile definire
  le condizioni VERO per il circuito aperto e FALSO
  per circuito chiuso.
• Era possibile dunque effettuare delle operazioni
  logiche associando il numero 1 a VERO e il numero
  0 a FALSO.
• Questo linguaggio venne chiamato linguaggio
  BINARIO. Il linguaggio binario è dunque il
  linguaggio che consente il funzionamento dei
  computer.

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LINGUAGGIO BINARIO

• Il linguaggio binario è dunque il linguaggio che
  consente il funzionamento dei computer.
• Il bit significa binary digit, vale a dire 0 o 1.
  
• Quindi la più piccola unità informativa
  manipolabile.
• Con un solo bit possiamo avere sia 1 che 0.
• Con due bit possiamo avere una combinazione di
  (22). Con tre bit 3 bits possiamo avere otto
  situazioni differenti (222).
• Un ottetto è una unità di informazione composta
  da 8 bits, e permette di rappresentare caratteri,
  intesi come numeri o lettere

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Linguaggio macchina

• Quando nacquero gli elaboratori, l'unico modo di
  far comprendere loro un programma era quello di
  specificarlo nel loro stesso linguaggio, cioè il
  "linguaggio macchina" un linguaggio fatto solo
  di bit e di byte, in cui ogni operazione aveva un
  codice binario di identificazione e in cui ogni
  quantità, numerica o alfabetica, doveva essere
  caratterizzata dall'indirizzo dei byte di memoria
  centrale che la contenevano.

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linguaggi assemblatori

• Questo rendeva la programmazione un lavoro da
  specialisti. Il linguaggio macchina è il
  linguaggio programmativo della 1a generazione.
• Ben presto si passò ai linguaggi della 2a
  generazione, cioè ai cosiddetti "linguaggi
  simbolici".
• Ai byte si sostituirono dei codici convenzionali,
  diversi a seconda del ruolo svolto ad esempio se
  il byte 01010101 denotava la somma, esso si
  indicò con il codice ADD, facile da ricordare.
• I linguaggi simbolici snellirono di molto la
  programmazione ed in effetti sono talvolta usati
  ancora oggi di solito sono detti "linguaggi
  assemblatori" ed essendo analoghi al linguaggio
  macchina permettono una programmazione
  particolarmente efficiente.

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linguaggi algebrici

• Si arrivò così ai linguaggi della terza
  generazione, detti "linguaggi algebrici", che
  possono essere utilizzati anche da persone senza
  una profonda conoscenza dell'informatica.
• Il nome di questi linguaggi deriva dal fatto che
  in essi è possibile scrivere un'espressione quasi
  come si scrive in algebra e che l'elaboratore è
  in grado di riconoscere e tradurre nel proprio
  linguaggio macchina.

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La base di conoscenza

• La base di conoscenza o KB (Knowledge Base) è un
  insieme di rappresentazioni del mondo, ogni
  singola rappresentazione viene denominata
  formula, le formule a loro volta sono espresse in
  un linguaggio denominato linguaggio di
  rappresentazione della conoscenza.
• Loggetto della rappresentazione della conoscenza
  è lespressione della conoscenza espressa in
  forma trattabile automaticamente. Un linguaggio
  di rappresentazione della conoscenza è definito
  da due aspetti

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regola soggetto verbo complemento

• Disporre le parole rispettando una regola non è
  sufficiente per dare loro un significato
• es. 1 Il mio cane corre sul prato (sintassi
  corretta, significato valido)
• es. 2 Il tuo gatto salta sulla macchina
  (sintassi corretta, significato valido)
• es. 3 Il fiume beve sul mio cane (sintassi
  corretta ma priva di significato)
• es. 4 Il prato corre nella mia macchina
  (sintassi corretta ma priva di significato)
• Le regole per la costruzione delle frasi di un
  linguaggio sono espresse come produzioni di un
  sistema formale denominato grammatica.

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• In ambito più strettamente linguistico si intende
  per significato il contenuto semantico o senso di
  un segno linguistico.
• Il termine semantica (che indicava anticamente,
  in medicina, la scienza che valuta i sintomi
  delle malattie) fu introdotto da Locke in
  filosofia per indicare lo studio dei segni
  linguistici.
• Morris (1938 e 1946) ha introdotto la
  distinzione in sintattica che studia le
  relazioni dei segni tra di loro semantica, che
  studia le relazioni dei segni con gli oggetti cui
  sono applicabili.
• Le regole per la costruzione delle frasi di un
  linguaggio sono espresse come produzioni di un
  sistema formale denominato grammatica.

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Linguaggio

• Per poter elaborare le informazioni, ovvero per
  eseguire tutte le operazioni che possono essere
  effettuate sulle informazioni (inserimento,
  archiviazione, modifica, ordinamento, calcolo,
  ecc.) è necessario definire un linguaggio, ossia
  uno strumento che sostituisca dei simboli
  particolari agli oggetti ed ai concetti.
• Esistono diversi tipi di linguaggi, in
  particolare si distinguono tra
• NATURALI
• FORMALI

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ALFABETO

• Un modo più tecnico per definire il concetto di
  linguaggio è introdurre un insieme di simboli
  (detto alfabeto) e dire che "un linguaggio è un
  particolare insieme di frasi formate dai simboli
  dellalfabeto".
• possiamo pensare di usare il linguaggio naturale.
  
• Ad esempio, detto A l'insieme 0,1, diciamo che
  L1 è il linguaggio le cui frasi sono formate da n
  simboli 0 seguiti da n simboli 1, con n che
  denota un qualunque numero intero positivo. In
  base a questa definizione,
• sono frasi di L1 0011, 01, 000111
• non appartengono a L1 011, cane, ab, etc.

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LINGUAGGI NATURALI

• I linguaggi naturali sono quelli utilizzati
  quotidianamente dagli uomini per comunicare tra
  loro (italiano, inglese, francese, ecc.) sono
  dotati in una notevole ricchezza espressiva e
  semantica, ma possono dar luogo ad ambiguità,
  imprecisione e difficoltà di interpretazione.
• I linguaggi formali sono quelli artificiali,
  creati dalluomo secondo regole ben definite e
  prive di eccezioni e di ambiguità (Pascal, Cobol,
  ecc.) sono dedicati a scopi precisi e
  circoscritti.

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ALFABETI

• Ogni tipo di linguaggio, in ogni caso, è
  costruito su un alfabeto.
• Un alfabeto è definito come un insieme finito e
  non vuoto di simboli convenzionali.
• Una stringa è costituita da una sequenza
  qualsiasi di simboli.
• La stringa vuota è una stringa priva di simboli,
  indicata con ?.
• La lunghezza di una stringa è il numero di
  simboli nella stringa, per esempio abc 3.

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• Un linguaggio su un alfabeto I è un insieme di
  stringhe costruite su I.
• Con I si indica linsieme di tutte le stringhe
  su I, inclusa la stringa vuota.
• Con I si indica linsieme di tutte le stringhe
  su I, esclusa la stringa vuota.
• Per esempio, se I 0,1, allora I
  0,1,00,10,01,11,000,111,...

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• Esempi di alfabeti per i linguaggi naturali
  possono essere
• italiano, composto da 21 lettere
• inglese, composto da 26 lettere.
• Esempi di alfabeti per i linguaggi artificiali
  possono essere
• insieme linea, punto del linguaggio
  telegrafico
• insieme dei colori rosso,giallo,verde del
  linguaggio semaforico
• insieme delle cifre 0,1 utilizzato per il
  sistema di numerazione binaria.

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GRAMMATICA

• Dopo aver definito un linguaggio L su un alfabeto
  I, il primo problema che bisogna risolvere è la
  rappresentazione del linguaggio.
• Se L è finito, allora basta elencare le stringhe
  che compongono il linguaggio.
• Se L è infinito, allora bisogna trovare altre
  soluzioni
• un primo metodo consiste nellintroduzione di un
  sistema generativo, denominato grammatica.
• In pratica, ogni stringa del linguaggio viene
  costruita e strutturata in modo preciso e non
  ambiguo utilizzando le regole di una grammatica.
  Il linguaggio generato dalla grammatica G si
  indica con L(G) e rappresenta linsieme delle
  stringhe generabili da G

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AUTOMA

• Il concetto di automa può essere introdotto come
  segue per automa si intende un dispositivo che
  stabilisce una precisa relazione tra un dato di
  ingresso e un dato di uscita,
• vincoli di realizzabilità fisica se l'automa è
  fatto di parti, queste sono in numero finito
  l'ingresso e l'uscita sono denotabili attraverso
  un insieme finito di simboli.
• L'automa potrebbe essere realizzato da un insieme
  di dispositivi elettronici digitali, oppure da
  dispositivi meccanici o biologici.
• L'obiettivo è di astrarre dai singoli, specifici
  casi concreti enucleando le caratteristiche
  ritenute essenziali.

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AUTOMA

• In pratica, lautoma accetta in input una
  qualsiasi stringa e risponde SI se la stringa
  appartiene al linguaggio associato, NO
  altrimenti.
• Il linguaggio riconosciuto dallautoma A si
  indica con L(A) e rappresenta linsieme delle
  stringhe riconosciute da A.

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AUTOMA

• In generale, un automa è un dispositivo in grado
  di eseguire da solo, cioè in modo automatico,
  senza lintervento di una persona, una sequenza
  di azioni stabilite in precedenza.
• Gli aspetti che caratterizzano il funzionamento
  di un automa sono
• i simboli forniti dallesterno, che lautoma sa
  riconoscere nel loro significato
• i simboli prodotti allesterno come risultato del
  lavoro svolto
• linsieme di tutti i possibili stati che lautoma
  può assumere
• linsieme di tutte le possibili transizioni di
  uno stato allaltro.

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• Il comportamento di un automa può essere
  descritto da un algoritmo che specifica le azioni
  da compiere e del quale lautoma è lesecutore.
• Un automa è definito come una quintupla di
  elementi A (I,S,s0,F,T)
• alfabeto dei simboli input I (i1, i2,,in),
  cioè linsieme finito dei simboli che lautoma è
  in grado di ricevere dallesterno,
  riconoscendoli
• insieme dei possibili stati S (s1, s2,,sn) che
  lautoma può assumere durante il suo
  funzionamento
• stato iniziale s0?S di partenza del funzionamento
  dellautoma

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• insieme degli stati finali F?S
• funzione di transizione T (it, st-1) ? (st,ot)
  cioè la funzione che indica lo stato successivo
  di transizione allistante t e il simbolo che
  viene emesso verso lesterno, in relazione di un
  determinato stato precedente allistante t-1 e di
  un determinato simbolo input.
• In generale, il funzionamento di un automa
  consiste nellaccettare un simbolo dallesterno
  ed emettere un simbolo in uscita, producendo un
  cambiamento di stato.

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• Una stringa sarà riconosciuta dallautoma se,
  partendo dallo stato iniziale s0 e avendo come
  input la stringa, esso dopo un certo numero di
  transizioni di stato si troverà in uno stato
  finale di F se alla fine lautoma non si trova
  in uno stato finale, allora la stringa sarà
  rifiutata.
• Il funzionamento di un automa può essere
  descritto mediante un algoritmo, mediante un
  grafo di transizione oppure mediante la tabella
  della sua funzione.

31
DAL PROBLEMA ALLALGORITMO

• Problema Qualunque problema che ci troviamo a
  dover risolvere genera delle domande a cui
  dobbiamo trovare una risposta.
• Per la risoluzione di un problema si devono
  affrontare alcune fasi la prima fase consiste
  nellindividuare con precisione la domanda a cui
  rispondere e le risposte da ottenere (dati del
  problema).
• La seconda fase consiste nella costruzione di uno
  schema che tenga conto solo degli aspetti
  importanti al fine della risoluzione del problema
  (modello del problema).
• La terza fase è quella più creativa e consiste
  nellindividuare le operazioni da compiere per
  raggiungere il risultato stabilito del problema
  (algoritmo).

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Dati e Azioni

• Nella descrizione del problema occorre anzitutto
  definire i dati iniziali (dati di input) sui
  quali basare la soluzione del problema essi non
  devono essere né sovrabbondanti né troppo
  ridotti.
• Poi bisogna definire i risultati che si vogliono
  ottenere (dati di output). In un problema i dati
  possono essere di tipo diverso numerico (solo
  cifre stipendio, importo, ecc.), alfabetico
  (solo lettere nome, cognome, ecc.) o
  alfanumerico (insieme di cifre e lettere codice
  fiscale, targa, ecc.).
• Le azioni rappresentano le attività che si
  compiono in un intervallo

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• operazioni di tipo aritmetico quali i calcoli
  (somma, IVA 20, ecc.) o di tipo logico
  (confronto tra due valori AgtB, controllo per
  stabilire se è stata raggiunta la fine di un
  elenco, ecc.).
• Per descrivere le azioni è necessario disporre di
  un linguaggio le descrizioni delle azioni sono
  dette istruzioni.
• Una regola pratica per individuare quali sono i
  dati e quali le azioni di un problema, consiste
  nel trattare i sostantivi come dati e i verbi
  come azioni.

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• Modello è una forma semplificata di
  rappresentazione della realtà che tiene conto di
  tutti e solo gli elementi determinanti per la
  risoluzione di un problema (per esempio, la carta
  stradale per la risoluzione del problema della
  determinazione del percorso più breve tra varie
  città).
• Algoritmo successione ordinata e finita di tutte
  le operazioni che devono essere eseguite per
  raggiungere il risultato del problema stabilito
  in precedenza.
• Implementazione Per implementazione di un
  problema si intende il suo trasferimento su un
  sistema di elaborazione.
• Risolutore Il risolutore è colui che progetta
  prima il percorso di risoluzione di un problema e
  successivamente lalgoritmo.
• Esecutore Lesecutore è lente, nel senso
  generico di umano o automatico, che esegue le
  azioni secondo le istruzioni dellalgoritmo.

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• Rappresentazione degli algoritmi Per
  rappresentare un algoritmo occorre seguire delle
  modalità e regole precise. Per quanto riguarda le
  modalità, possiamo dividere la sua
  rappresentazione in tre parti
• 1) riga di intestazione la prima riga contenente
  il nome che il risolutore decide di dare
  allalgoritmo per ricordare lobiettivo del
  problema (Algoritmo Media, Algoritmo Ordina,
  ecc.)
• 2) sezione dichiarativa una o più righe
  contenente la descrizione degli oggetti che
  vengono usati dallalgoritmo, cioè nome e tipo di
  dati (base, altezza numeri reali
  pigrecocostante 3,14 ecc.)
• 3) sezione esecutiva inizia con la parola begin
  (o inizio) e termina con end (o fine), e contiene
  lelenco ordinato delle istruzioni dellalgoritmo
  che lesecutore deve eseguire.

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• Vi sono poi delle regole per comunicare le
  istruzioni allesecutore
• a) per indicare listruzione di acquisizione di
  dati si usa il comando input (o leggi) seguito
  dal nome della variabile da leggere, messo fra
  parentesi se le istruzioni di lettura sono più
  di una, si può utilizzare un elenco di variabili
  separandole con una virgola
• input (base)
• input (altezza)
• oppure
• input (base, altezza)
• b) per indicare listruzione di comunicazione di
  dati si usa il comando output (o scrivi)
• output (A)
• output (B)
• oppure
• output (A, B)
• c) per indicare lattribuzione di un valore ad
  una variabile si usa listruzione di
  assegnamento
• A BC oppure A ? BC.

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• Esempio 1 Calcoliamo la media di tre numeri
  reali assegnati.
• algoritmo MEDIA
• variabili
• A,B,C,M numeri reali
• begin
• input (A,B,C)
• M ? (ABC) / 3
• output (M)
• end

38

• Esempio 2 Dato un numero intero, calcolare il
  precedente e il successivo.
• algoritmo PREC_SUCC
• variabili
• N,P,S numeri interi
• begin
• input (N)
• P ? N 1
• S ? N 1
• output (P,S)
• end

39

• Esempio 3 Calcolare il punteggio totale
  attribuito da una giuria di 10 elementi ad un
  iscritto ad una gara.
• algoritmo SOMMA
• variabili
• C,S,N numeri interi
• begin
• C ? 0
• S ? 0
• repeat
• input (N)
• S ? S N
• C ? C 1
• until C lt 10
• output (S)
• end

40
(No Transcript)
41
INFERENZA

• La proprietà che un fatto segue altri fatti è
  rispecchiata dalla proprietà di una formula di
  essere derivata da unaltra formula.
• Linferenza logica genera nuove formule che sono
  derivate da formule esistenti. A noi in generale
  interessa generare nuove formule che siano
  necessariamente vere, nel caso in cui le vecchie
  formule siano vere questa relazione viene
  chiamata implicazione.
• Il termine di ragionamento ed inferenza sono
  solitamente sinonimi se usati per descrivere un
  procedimento che porta al raggiungimento di
  conclusioni.

42
INFERENZA

• Linferenza logica è quindi un processo che
  realizza la relazione di implicazione fra
  formule.
• Una formula è valida o necessariamente vera se e
  solo se è vera secondo tutte le possibili
  interpretazioni in tutti i mondi possibili. Cè
  un muro davanti a me e non cè un muro davanti a
  me è una formula insoddisfacibile.
• Un sistema formale di logica per la descrizione
  di cose consiste quindi in
• sintassi
• semantica
• una teoria della dimostrazione.

43

• Esistono due tipi di logica
• logica proposizionale o logica booleana
• logica del primo ordine.
• Nella logica proposizionale i simboli
  rappresentano intere proposizioni e le
  proposizioni possono essere combinate usando i
  connettivi booleani.
• La logica di primo ordine affida la
  rappresentazione dei mondi in termini di oggetti
  e predicati su oggetti, cioè proprietà degli
  oggetti o relazione tra oggetti.
• Si utilizzano connettivi e quantificatori che
  consentono di scrivere in una unica formula
  asserzioni riguardanti tutti gli elementi
  delluniverso.

44

• Logiche speciali assumono assunzioni logiche
  superiori, ad esempio la logica temporale
  considera che il mondo sia ordinato da un insieme
  di punti di tempo.
• i sistemi che usano la teoria della probabilità
  possono avere gradi di credenza che possono
  variare da 0 (credenza nulla) a 1 (certezza).

45

• I sistemi basati sulla logica fuzzy possono avere
  gradi di credenza secondo gradi di verità. Un
  fatto non deve essere vero o falso, ma può essere
  vero fino ad un certo grado. Ad esempio
  laffermazione La Juventus è una grande squadra
  può essere vera con un certo grado di verità.

46
(No Transcript)
47
LA LOGICA PROPOSIZIONALE

• La sintassi della logica è molto semplice in
  quanto utilizza le costanti logiche, vero-falso,
  i simboli preposizionali P e Q e i connettivi
  logici. Tutte le formule sono costruite
  utilizzando i simboli secondo alcune regole
• Le costanti logiche Vero o Falso sono formule
• Un simbolo preposizionale come P o Q è una
  formula
• Mettere delle parentesi determina una formula

48

• Una formula può essere ottenuta combinando
  formule semplici con i connettivi logici.
• ? (and). Una frase in cui il connettivo
  principale è ? (P?Q) è chiamata congiunzione
• ? (or). Una formula che usa ?, A ? (P?Q) è una
  disgiunzione dei disgiunti (il simbolo ? deriva
  dal latino vel che significa o).
• Una formula come (P?Q) R è chiamata
  implicazione.
• La parte (P?Q) rappresenta la premessa o
  antecedente, mentre R costituisce la conclusione.
• La formula (P?Q) (Q?P) è una
  equivalenza
• chiamata anche bicondizionale.
• (not). Una formula come P è chiamata negazione.

49

• In molti casi la logica preposizionale non
  necessita di alcuna relazione per la rilevanza
  tra P e Q. Ad esempio la frase 5 è dispari
  implica Parigi è una capitale è un poco strana,
  ma corretta.
• Una confusione inoltre deriva dal fatto che
  qualsiasi implicazione è vera quando il suo
  antecedente è falso. Ad esempio posso avere 5 è
  pari (Falso) Giovanni è stupido (vero). In
  realtà dovrei dire P e Q se P è vero, allora Q è
  vero, altrimenti non sostengo nulla.
• Qualsiasi mondo in cui una formula sia vera
  secondo una particolare interpretazione è
  chiamato modello

50
Le grammatiche.

• Il mondo è costituito da oggetti, cioè identità
  individuali con proprietà e relazioni, se le
  relazioni sono tali per cui esiste un solo
  ingresso si parla di funzioni.
• Un linguaggio formale è definito come un insieme
  di stringhe in cui ogni stringa è una sequenza di
  simboli. Tutti i linguaggi sono quindi un insieme
  infinito di simboli che ha bisogno di un modo
  conciso di rappresentazione che è dato dalla
  grammatica.

51
(No Transcript)
52
MODELLO

• La conoscenza e la comprensione di fenomeni
  complessi in ambito della ricerca sono
  rappresentate come modello. Il metodo scientifico
  è basato sulla creazione, verifica, modifica del
  modello di rappresentazione del mondo. La
  finalità del modello è quella di semplificare e
  di spiegare la complessità dei diversi fenomeni.
  Le scienze applicate usano i modelli per predire,
  controllare e comprendere la realtà del mondo.

53

• Il modello è una rappresentazione che contiene
  gli elementi essenziali degli oggetti o degli
  eventi che si realizzano nel mondo reale. 
• La rappresentazione di un modello può avvenire
  secondo due modalità.
• FISICA. Come un modello di aeroplano o il modello
  di una costruzione.
• SIMBOLICA. Come nel linguaggio naturale, un
  programma al computer o una serie di equazioni
  matematiche.

54

• I modelli possono essere facilmente cambiati o
  manipolati il cambiamento di un modello
  simbolico è certamente più facile rispetto al
  cambiamento in un modello fisico. I valori che si
  modificano in un modello sono chiamati parametri.

55

• La costruzione del modello passa attraverso
  quattro fasi
• SEMPLIFICAZIONE e IDEALIZZAZIONE si identificano
  gli elementi essenziali della struttura (oggetti
  ed eventi).
• MANIPOLAZIONE e TRASFORMAZIONE rappresentano le
  implicazioni derivate dal modello.
• RAPPRESENTAZIONE e MISURA sono il formalismo che
  descrive gli oggetti, gli eventi e le loro
  relazioni. Questo è il processo di traduzione
  dalle parole allespressione algebrica in
  statistica utilizziamo i simboli dellalgebra
  (misure) per dare significato al processo
  chiamato misura.
• VERIFICA. Le implicazioni derivate sono
  confrontate con i risultati o le osservazioni nel
  mondo reale

56
(No Transcript)
57
...dal bit al linguaggio R
58
In principio era il bit

• Per intenderci 0 e 1, il linguaggio macchina.
• Tra gli anni '40 e gli anni '50, la
  programmazione degli elaboratori elettronici era
  destinata solamente a una ristrettissima cerchia
  di esperti.

59

• Progenitore di tutti i computer è l'ENIAC
  (Electronic Numerical Integrator And Calculator
  ), al cui progetto partecipò J. von Neumann.

60
EVOLUZIONE STORICA DEL CALCOLO

• ABACO
• 1642 Blaise Pascal

61

• 1822 C. Babbage

62
Linguaggio Assembly
63
PRIMO VERO LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE

• FORTRAN (FORmula TRANslation)
• L'ideatore fu John Backus.
• Lo scopo principale era quello di automatizzare
  calcoli matematici e scientifici.
• Sulla sua scia vennero progettati moltissimi
  altri linguaggi di alto livello.

64
Linguaggio di programmazione di secondo livello

• Algol
• Progettato da un comitato internazionale con
  l'obiettivo di creare un linguaggio universale.
• La sua indipendenza dalla macchina concedeva
  maggiore creatività ai progettisti.

65
Aree di applicazione

• ALGOL è stato utilizzato in particolare da
  scienziati europei e americani interessati a
  ricerche sui computer.
• La sua applicazione in ambito commerciale è
  stata interdetta.
• ALGOL 60 divenne comunque lo standard per la
  pubblicazione di algoritmi.

66
1960COBOL

• COmmon Business Oriented Language
• Utilizzato per sviluppare programmi gestionali.
• La sua diffusione è dovuta alla facilità della
  sue istruzioni, molto simili a frasi inglesi.
• Trovando una grandissima applicazione nelle
  aziende, ebbe molto successo.

67
Per i programmatori pricipiantiBASIC

• Beginner's All purpose Symbolic Instruction Code
• Sviluppato a Dartmouth College, grazie al
  progetto di J. Kemeny e T. Kurtz (1964).
• E tra i migliori linguaggi utilizzati nelle
  scuole a scopo didattico.
• Realizza un'ampia gamma di applicazioni e dispone
  di molte versioni.
• Dal BASIC discende il filone dei vari Visual
  BASIC, linguaggi visuali orientati agli oggetti,
  con l'interfaccia grafica (bottoni, finestre
  etc.).

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Chi è Pascal?

• Sviluppato da Niklaus Wirth, membro
  dell'International Federation of Information
  Processing (IFIP).
• La pubblicazione originale del linguaggio avvenne
  nel 1971, ma fu scelto per linsegnamento dagli
  anni 60 alla fine degli anni 80.
• Consente lo sviluppo di programmi ben strutturati
  e ben organizzati.
• E diretto discendente di ALGOL 60.

69
Il più basso tra i più altiil linguaggio C

• Linguaggio ad alto livello definito come il
  linguaggio di piu' basso livello tra i linguaggi
  ad alto livello.
• Dennis Ritchie realizzò la prima versione nel
  1972 a Bell Laboratories.
• I suoi principi erano presi dal precedente
  linguaggio B e il B aveva ereditato certe
  caratteristiche da BCPL e CPL.
• Nasce per lo sviluppo di sistemi operativi,
  quindi per software di basso livello.

70
Combined Programming Language (CPL)

• Problema
• occupava troppo spazio per poter girare in molte
  applicazioni.
• Soluzione
• 1967 venne creato il BCPL (Basic CPL), versione
  ridotta che non perde le sue funzioni di base.

71

• La potenza e flessibilità del C apparve subito
  evidente e per questo il sistema operativo di
  Unix, scritto in assembly, venne riscritto
  immediatamente in C.
• Riesce a mantenere semplicita' d'uso ma

72
Cè un trucco

• Affida le funzioni più complesse a un'insieme di
  librerie esterne, esattamente come il MacOS.

73
C

• E' un'estensione del C.
• Fornisce una serie di funzioni che potenziano il
  C.
• Software Engineering
• Grafica

74

• Sviluppato nei primi anni '90 alla Sun
  Microsystem.
• E' orientato agli oggetti.
• E' indipendente dalla piattaforma.
• Contiene strumenti per il networking.
• E' progettato per eseguire codici in modo sicuro.
• Il bytecode viene eseguito dalla JVM (Java
  Virtual Machine).

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LINGUAGGIO R

• Nasce in Nuova Zelanda.
• Basato sulla probabilità e la statistica.
• Usato per la progettazione di software di
  biologia molecolare
• Esistono diverse versioni.
• Progetto Bionconductor.

76
Però..

• I linguaggi si dividono infine in base alla
  modalità di esecuzione
• Un file.exe è un file che è stato scritto in un
  certo linguaggio X e poi è stato tradotto nel
  linguaggio macchina (il linguaggio X è
  compilato).
• Un file.bat è un file che viene eseguito senza
  dover essere compilato di volta in volta
  (linguaggio interpretato).

77

• Ora,resta solo un'ultima,fondamentale e
  importante domanda

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Perchè tutti questi linguaggi?

• Perchè col tempo sono cambiate le esigenze
• Negli anni '60 tutto era molto sperimentale
• Gli anni '70 hanno portato alla diffusione dei
  linguaggi procedurali. Il software è artigianato
• Gli anni '80 portano alla diffusione dei primi pc
  e alla pragrammazione ad oggetti. Il software è
  manifattura seriale
• Gli anni '90 portano alla programmazione ad
  aspetti. Il software è commerciale
• Gli anni 2000 portano allo sviluppo complesso.
  Non esiste più il concetto di software ma di
  servizio.

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Conclusioni

• Ciascun programmatore sceglierà sempre e
  comunque uno specifico linguaggio da utilizzare
  in base al problema da risolvere.