Il Futuro per le Scienze Informatiche

1. Il Futuro per le Scienze Informatiche Roberto Segala University of Verona Roberto Segala University of Verona

2. Informatica: una storia lunga un secolo p-calcolo CCS von Neumann HCI Hilbert Milner ENIAC Software engineering P=NP? Quantum Algo distribuiti VLSI Tarjan DNA Godel Turing Calcolabilità Cook Kleene Programming Global computing Church UNIX Algoritmi Dijkstra Knuth ALGOL Pascal Modelli Java Embedded Verifica IBM-360 LISP Fortran Internet @ SQL C++ ML Prolog PC l-calcolo 1902 1936 1945 1960 1970 1980 1990 2000……. Roberto Segala University of Verona

3. Informatica e Informazione Roberto Segala University of Verona

4. InformaticiSanno fare Marketing? • Hanno reso tutto facile • … troppo facile • … facilissimo • … a cosa servono? • Perché tutto facile? • Interfacce “user friendly” • Fogli di calcolo • Software di editoria • Sistemi che si installano da soli • E’ sempre colpa del software, non di chi lo usa Roberto Segala University of Verona

5. Si dice che servono Molti Informatici • Davvero????? • … che sanno configurare un computer • … che sanno configurare una rete • ehm … il router xxx della ditta yyy • … che sanno scrivere le macro in word • … che conoscono tutti i linguaggi esistenti • … che conoscono i problemi del “wireless” • A quanto pare servono Tecnici! Roberto Segala University of Verona

6. A Cosa Servono gli Informatici? • Qualcuno i linguaggi li deve inventare • Programmazione strutturata • Programmazione ad oggetti • Programmazione concorrente • Analisi statica • Qualcuno i microprocessori li deve progettare • Pipelining, Caching, Dual core • Qualcuno i sistemi operativi li deve costruire • Uso efficiente delle risorse • Qualcuno le basi di dati le deve migliorare • Modello relazionale • Basi di dati temporali • Qualcuno gli algoritmi se li deve inventare • Complessità, Calcolabilità Roberto Segala University of Verona

7. Quale Futuro Dunque? • Informatica pervasiva • Embedded systems • Organizzazione dell’informazione • Sensor networks • Grid computing • Sicurezza • Quantum computing • Bioinformatica • Varie discipline si stanno informatizzando • … o l’informatica si sta specializzando Roberto Segala University of Verona

8. Embedded Systems • Computer inseriti ovunque • Controllo auto, lavatrici, penne • Digitalizzazioni dei controlli • Quali architetture si prestano meglio? • General purpose, specializzate? • Autonome, interagenti? • Come far interagire analogico e digitale? • Sistemi ibridi • Che matematica usare? • Come descrivere il mondo circostante? Roberto Segala University of Verona

9. Organizzazione dell’Informazione • Siamo immersi nell’informazione • Come trovare ciò che cerchiamo? • Dalla sintassi alla semantica • Intelligenza artificiale • Ontologie formali • Come strutturare i dati in un archivio? • La struttura ad albero è ancora efficace? Roberto Segala University of Verona

10. Concorrenza • I microprocessori hanno raggiunto un limite • Per maggiore velocità serve il multi-core • In pratica serve concorrenza • Come programmare in modo concorrente? • Linguaggi che permettono di evidenziare la concorrenza • Costrutti di sincronizzazione • Compilatori che “costruiscono” thread Roberto Segala University of Verona

11. Sensor Networks • Migliaia di dispositivi eterogenei • Interagiscono tra di loro (wireless) • Costituiscono una rete molto dinamica • Come gestire la rete? • Algoritmi di routing • Cambio di connettività • Sicurezza, privacy • Prestazioni Roberto Segala University of Verona

12. Grid Computing • Abbiamo una rete immensa di computer • … usati molto poco • Come sfruttare meglio le risorse? • Mettiamo i computer in comune • Lasciamo che altri li “usino” quando noi non li usiamo • Problemi • Come suddividere il lavoro? • Come gestire la sicurezza? Roberto Segala University of Verona

13. Sicurezza • Cosa significa segretezza? • Qualcuno non conosce un’informazione • Un dato criptato contiene informazione • Chi ha diritto di accesso e come? • Modelli di controllo accessi • Sistemi distribuiti di autenticazione • Deleghe dei diritti • Di chi mi fido? Quanto mi fido? • Modelli di trust Roberto Segala University of Verona

14. Quantum Computing • Non abbiamo più spazio sui chip • Dobbiamo trovare nuove tecnologie • Dobbiamo trovare nuovi paradigmi • Cerchiamo di usare la meccanica quantistica • Quantum bit • Computazioni attraverso trasformazioni reversibili • Quali linguaggi di programmazione? • Algoritmi efficienti per problemi difficili • … ma non riusciamo ad osservare i risultati • Crittografia quantistica • I dati sono fotoni polarizzati • Servono filtri appropriati per leggerli (chiavi) • Le osservazioni alterano i dati • … quindi scopriamo gli attacchi passivi Roberto Segala University of Verona

15. Bioinformatica • Calcolo biomolecolare • DNA computing • 1g di DNA equivale a 1000 miliardi di CD-ROM • 1g di DNA esegue 100.000 miliardi di operazioni al secondo consumando qualche milliwatt • Cellular computing • Caratterizzazione di processi biomolecolari • Systems biology • Studio delle pathways • Studio delle ciclicità e stabilità • Proprietà emergenti • Computational biology • Sequenziazione del genoma • Protein folding • Medicine programmabili Roberto Segala University of Verona

16. Chi può lavorare su Bioinformatica? • Un informatico? • Deve imparare la biologia • C’è molto da lavorare • Deve cambiare forma mentis • Approccio sperimentale • Un biologo? • Conosce l’informatica semplice • Non conosce i principi dell’informatica • Un bioinformatico? • Va formato dall’inizio Roberto Segala University of Verona

17. I anno • Informaticae Matematica di base • Analisi, Algebra, Fisica • Biologia, Chimica generale, Chimica organica • Programmazione , Architettura dell’elaboratore II anno • Algoritmi, Sistemi operativi, Basi di dati • Calcolo numerico, Statistica, Analisi II, Chimica Fisica • Biochimica, Genetica • Laboratorio di bioinformatica III anno • Riconoscimento dati biologici • Recupero dell'informazione • Biologia molecolare, Fisiologia generale • Laboratorio di bioinformatica II • Attività a scelta, Prova finale Corso di Laurea in Bioinformatica Roberto Segala University of Verona

18. Scuola di Dottorato inScienze, Ingegneria e Medicina • Quattro dottorati di ricerca • Biotecnologie applicate • Informatica • Neuroscienze • Scienze psicologiche e psichiatriche • Dottorati diversi con basi simili • Aspetto cognitivista • Intelligenza (artificiale e non) • Biologia come espressione di informazione Roberto Segala University of Verona

19. Che dire del nostro contesto dal punto di vista delle Scienze Informatiche? • L’Italia sembra più consumatore che produttore • L’Europa non è molto diversa • … però qualcosa si muove • Siamo dunque un paese di tecnici? • Diciamo che ci interessano di più i tecnici • Però un tecnico illuminato è più creativo • … e forse può diventare produttore Roberto Segala University of Verona

20. Che dire del nostro sistema di Formazione? • La formazione è decisamente carente • … ma non è tutta colpa nostra • Non c’è peggior sordo di chi non vuol sentire • Perché gli studenti guardano solo al voto? • Perché è così scarsa la voglia di imparare? • Cosa possiamo fare per invertire la rotta? • Valorizziamo chi si impegna • Cerchiamo di combattere l’appiattimento • Vale la pena continuare ad alzare l’età in cui si impara qualcosa? Roberto Segala University of Verona