JAKIE IDEE WPŁYNĘŁY NAJSILNIEJ NA ROZWÓJ I EWOLUCJĘ INFORMATYKI?

Transkrypt

1 JAKIE IDEE WPŁYNĘŁY NAJSILNIEJ NA ROZWÓJ I EWOLUCJĘ INFORMATYKI?

2 Dlaczego dla informatyków ważne są liczby?

3 Dlaczego dla informatyków ważne są liczby? bo w pamięci komputerów cyfrowych wszelkie dane (teksty, obrazy, dźwięki ) są reprezentowane jako liczby (najczęściej: binarne). bo różne operacje na danych są implementowane w komputerze jako działania na liczbach (czy też: fizycznych odpowiednikach liczb). bo kody programów i danych dla maszyn cyfrowych można rozumieć jako liczby binarne; ( im większa liczba, tym więcej miejsca zajmuje dany obiekt w pamięci komputera ).

4 Kodowanie liczbowe Cytaty z książki Umysł Komputer Świat : Idea pierwsza stanowi matematyczny fundament informatyki, a jej przesłanki są tak stare jak sama matematyka. Chodzi o myśl następującą: obiekty matematyczne, w tym najprostsze z nich, czyli liczby, nie są ważne same dla siebie, lecz nadają się dobrze do opisu świata. Ujmując rzecz z drugiej strony: świat poddaje się matematycznym opisom, a wyrażając to samo w konwencji informatycznej: interesujące nas fragmenty świata możemy odzwierciedlić w pewnym kodzie liczbowym. I w tym właśnie sformułowaniu zawiera się kluczowa dla informatyki idea kodowania liczbowego.

5 Których uczonych można nazwać praojcami informatyki? XVII w.

6 Prehistoria informatyki: PASCAL i LEIBNIZ ( ) ( ) konstruuje mechaniczny kalkulator do dodawania i odejmowania (arytmometr). rozróżnia inteligencję ludzką i mechaniczną; wątpi w ideę umaszynowienia tej pierwszej.?

7 Prehistoria informatyki: PASCAL i LEIBNIZ ( ) ( ) konstruuje mechaniczny kalkulator do dodawania i odejmowania (arytmometr). rozróżnia inteligencję ludzką i mechaniczną; wątpi w ideę umaszynowienia tej pierwszej. ulepsza arytmometr Pascala, wynajduje kod binarny, daje projekt maszyny binarnej. wierzy, zgodnie z ideą CALCULEMUS, że maszyny dorównają (kiedyś) ludziom.

8 Od filozofii do informatyki G. W. Leibniz jest myślicielem, który antycypował współczesną informatykę. Żywił on przekonanie, że logika daje się sprowadzić do rachunku, a poznanie świata wymaga tylko metody zapisu myśli Bożych w odpowiednim języku i dochodzenia do prawdy metodą rachunkową. Takim językiem co ma znaczenie dla powstania informatyki miałby być język binarny. Dla rozwoju informatyki ma zaś znaczenie przekonanie, że wszystko, co można poznać, daje się policzyć. Kazimierz Trzęsicki, logik i historyk nauki, znawca Leibniza

9 Leibniza wynalazek kodu binarnego Ideę zapisu binarnego przejmuje z Chin W starożytnych Chinach symbole 0 i 1 miały znaczenie religijno-filozoficzne, oznaczały dwie przeciwne siły: jin i jang Odkrywa jednak pozycyjny system binarny Symbole 0 i 1 rozumie jako podstawowe symbole systemu liczbowego, systemu równoważnego notacji dziesiętnej Opracowuje reguły działań binarnych Wyjaśnia, jak można mechanicznie dodawać, odejmować, mnożyć i dzielić liczby binarne Tworzy projekt maszyny binarnej Miał to być automat przetwarzający kulki, których pozycje na dziurkowanej matrycy definiowały liczby binarne

10 Calculemus Pod hasłem Calculemus kryje się leibnizjańska idea mechanizacji rozumowań za pomocą maszyn operujących na liczbowych odpowiednikach myśli. CALCULEMUS czyli POLICZMY! zapiszmy myśli symbolicznie zakodujmy symbole liczbowo zlećmy obliczenia maszynie zamieńmy wyniki na symbole zinterpretujmy symbole

11 Idea maszyny uniwersalnej w sensie zewnętrznej programowalności Kto?

12 Idea maszyny uniwersalnej w sensie zewnętrznej programowalności Kto? Od roku 1821 C. Babbage angielski matematyk i konstruktor pracuje nad projektem uniwersalnej maszyny liczącej o wymiennym oprogramowaniu. Wykorzystuje pomysł francuskiego wynalazcy, J. M. Jaquarda, który ok. roku 1805 skonstruował automatyczne krosno, sterowane za pomocą kart perforowanych z kodem.

13 Czy istnieje wynalazca komputera cyfrowego?

14 Czy istnieje wynalazca komputera cyfrowego? NIE Komputer to wynalazek zbiorowy, dzieło wielu uczonych z różnych krajów, pracujących w dużej mierze niezależnie.

15 Pierwsze KOMPUTERY Z3 (Z1-Z23) Konrad Zuse (Niemcy 1941), przeznaczenie akademickie, potem komercyjne. ABC J. Atanasoff i C. Berry (USA ), przeznaczenie akademickie, brak dalszych zastosowań. Mark I H. Aiken (USA 1943), obliczenia dla marynarki wojennej USA. Colossus konstrukcja zbiorowa (Anglia 1943), poważny udział A. Turinga; militarne zastosowania kryptograficzne (ENIGMA). ENIAC P. Eckert i J. Mauchly (USA 1946), zastosowania militarne (m.in. program budowy bomby wodorowej).

16 Dwie główne postaci: TURING i von NEUMANN ( ) ( ) GŁÓWNE IDEE schemat komputera; tzw. architektura von Neumanna. idea programu składowanego w pamięci automaty komórkowe GŁÓWNE IDEE uniwersalna maszyna Turinga, czyli logiczny opis komp. cyfr. istnienie problemów nieobliczalnych test na inteligencję maszyn

17 DWA nurty w historii komputerów Komputer = sprzęt + oprogramowanie (+ sieć) Sprzęt = technologia (np. układy scalone) Oprogramowanie = algorytmy + architektura (np. von Neumanna) + struktury danych CEL coraz większa miniaturyzacja elementów przetwarzających coraz większa szybkość przetwarzania danych CEL coraz większa moc obliczeniowa (zakres realizowanych zadań) coraz większa łatwość komunikacji z użytkownikiem

18 Rozwój sprzętu/technologii: GENERACJE komputerów Generacja 1 ( ) Komputery-kolosy oparte na lampach próżniowych. Generacja 2 ( ) Komputery wykorzystujące tranzystory i pamięci ferrytowe. Generacja 3 ( ) Mini-komputery przetwarzające dane za pomocą układów scalonych. Generacja 4 (1970-?) Mikro-komputery wykorzystujące układy scalone o wysokiej i bardzo wysokiej skali integracji, w tym mikroprocesory. Kolejne generacje Komputery osobiste, sieciowe, przenośne

19 Rozwój oprogramowania: kolejne IDEE Kodowanie liczbowe Komputer operuje na liczbach, te zaś kodują dane opisujące poza-komputerowy świat.?

20 Rozwój oprogramowania: kolejne IDEE Kodowanie liczbowe Program składowany w pamięci Interfejs sprzężenie zwrotne przetwarzanie sieciowe Komputer operuje na liczbach, te zaś kodują dane opisujące poza-komputerowy świat. Interfejs ułatwia komunikację z komputerem, czyniąc zeń maszynę interaktywną. Idea sieci ma różne rozwinięcia: od neurokomputerów, przez sieci komputerowe, po Internet. Wymienny program jest przechowywany w pamięci razem z danymi. Dzięki programom uczącym się komputer doskonali działanie w interakcji ze środowiskiem.

21 Kolejne typy maszyn informatycznych Proste maszyny liczące np. PASCALINA Programowalne maszyny obliczeniowe np. EDVAC Maszyny do przetwarzania symboli np. UNIVAC Maszyny interaktywne, konwesacyjne np. IBM PC Maszyny uczące się Maszyny autonomiczne? np. robot COG?

22 Od Leibniza do współczesnej informatyki (kod binarny) + (maszyna binarna) + (calculemus) (uniwersalny język komputerów) + (komputer cyfrowy) + (algorytmy i programy) Nadal jednak możemy pytać Czy komputery są inteligentne? Czy komputery są obdarzone inwencją? Czy komputer przewyższa człowieka?