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Informatica Presente e Futuro
 

Informatica Presente e Futuro

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Slide del talk "L'informatica tra presente e futuro" per il ciclo di seminari "Informatica tra Scienza e Tecnologia" organizzato dal corso di laurea in Informatica Industriale dell'Università di ...

Slide del talk "L'informatica tra presente e futuro" per il ciclo di seminari "Informatica tra Scienza e Tecnologia" organizzato dal corso di laurea in Informatica Industriale dell'Università di Camerino e dal Consorzio Universitario Piceno

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    Informatica Presente e Futuro Informatica Presente e Futuro Presentation Transcript

    • Presente Futuro InformaticaFrancesco De Angelis Andrea Polinihttp://francescodeangelis.org http://www.cs.unicam.it/polini/ Scuola di Scienze e Tecnologie - Sezione di Informatica Università di Camerino Ciclo di seminari, “Informatica tra Scienza e Tecnologia” Martedi 31 Maggio 2011 Sala "M. Scatasta", Piazza Roma 6, Ascoli Piceno
    • Cosa è l’informatica? “L’informatica non riguarda i computer più di quanto l’astronomia riguardi i telescopi.” (E. W. Dijkstra)Scienza: “studio dei fondamenti teorici dellinformazione,della sua computazione a livello logico e delle tecnichepratiche per la loro implementazione e applicazione insistemi elettronici automatizzati detti quindi sistemiinformatici”Questo conduce alla tecnologia come mezzo estrumento per le attività quotidiane in cui si elaborano datied informazioniOggi siamo interessati a trend tecnologici emergenti per iprossimi anni
    • Come è nato tutto ciò?
    • (1) Model Driven EngineeringModel DrivenEngineeringDomain SpecificLanguagesCode Generation
    • (2) Web 2.0 e Social Media“applicazioni online che permettono uno spiccato livello diinterazione tra il sito e lutente”Usano spesso tecnologia AJAX (AsynchronousJavaScript and XML) e RIA (Rich Internet Application) manon è la tecnologia a fare il “due punto zero” ma gli utentiNe conosciamo molte, ma noi utenti sappiamo usarle esfruttarle?#jan25 ci insegna qualcosa
    • Web 2.0 e Social MediaNuovi network: Facebook, Twitter, YouTube, sono ormai dei mega socialnetwork. Oggi si cerca di sfruttare la larga base di utenza più che costruirenuovi network (twiptic, hashable, foursquare, ...)Avanzamento nella tecnica: YouTube, ad esempio, non sarebbe statopossibile senza la banda larga e l’avvento di Flash 7, ora si evolve adHTML 5 e, continuerà cosìPiù video con il crescere dell’offerta delle tv online on-demandPerfezionamento e diffusione dei “virtual world” tramite ambienti 3Dinterattivi che forniscano almeno in parte l’esperienza della telepresenzaEnterprise Social Networking per rimodellare le intranet aziendali sulmodello “social” per la condivisione della conoscenza
    • (3) Social Indexing (fonte: technologyreview.com)Ricerca di informazioni orientata all’utenteOfferta caratterizzata dalla passata esperienza dell’utenteSocial indexing impiega anche le esperienze degli amicidell’utente (il “like” di Facebook, il “+1” di Google)L’indexing tradizionale è invece basato sui link che lepagine hanno “L’indexing passa dal link al like”
    • (4) Real-Time Search (fonte: technologyreview.com)Incorporare nelle ricerche nuovi dati in real-time derivatida aggiornamenti fatti ai contenutiAnche su contenuti generati da utenti di social networkMolto difficile capire il valore di queste informazioni peravere qualità, autorità e rilevanzaI messaggi da social network possono perdere valore nelgiro di minuti, si cercano deviazioni dal normalecomportamento
    • (5) Social TV (fonte: technologyreview.com)L’audience per la tv è in declino, ma nei grandi eventi c’èelevata audience molta attività socialLa Social TV va oltre l’esperienza passiva della TVtradizionale e crea uno scenario long tailL’utente ritrova la “stanza della TV”Grande opportunità di marketing, lapubblicità non è interruzione, ma si basasu affinità e condivisione del valoreNuovo ingresso per il mondo online
    • (6) Mobile applicationsNegli ultimi anni grande aumento dei dispositivi portatiliconnessi in reteGrande sinergia tra sviluppo di hardware performante,piattaforme software e offerta di servizi di connettivitàEsplosione del mercato delle “apps”Elevato utilizzo dei “social media”
    • Mobile Content usage (fonte: comScore Reports March 2011 U.S. Mobile Subscriber Market Share)
    • Top Smartphone PlatformsGoogle Android è in fase di “sorpasso” di Apple iPhoneper quanto riguarda la piattaforma ma non ancora nelmercato della “apps”. E’ il software applicativo che guidaquesto mercato! (fonte: comScore Reports March 2011 U.S. Mobile Subscriber Market Share)
    • Ci aspetta......una diffusione di dispositivi dalle capacità hw elevate...la diffusione di massa del tablet (ancora non c’è ilboom!, nonstante l’enorme vendita di iPad e Android)...la convergenza tra sistemi operativi mobile e desktop!integrazione di tecnologia (RFID, NFC) per l’integrazionecon il “mondo reale”Sempre più IoT nelle nostre tasche!
    • (7) Portafogli digitali (fonte: wired.it) Grazie alla tecnologia della near-field communication sarà possibile implementare nuove forme di pagamento sfruttando l’ubiquità dei dispositivi mobili
    • (8) Telepresenza (fonte: wired.it)Le videoconferenze hanno già trasformato il nostro mododi lavorare. In futuro sempre più telepresenza perinteragire con gli altri
    • (9) Internet of Things &Ubiquitous computingEstensione di internet al mondo degli oggetti e dei luoghiconcretiGli oggetti si rendono riconoscibili eacquisiscono intelligenza grazie alfatto di poter comunicare dati suse stessi e accedere adinformazioni aggregate da parte dialtriRFID, NFC, QR-Code, ...
    • Classifichiamo gli oggetti (fonte: “Shaping Things”, Bruce Sterling)Artifacts: oggetti artificiali,fatti a mano e utilizzati a manocon la forza dei muscoliMachines: artefatti complessi, precisi con parti inmovimento che utilizzano forze non-umane e non-animaliProducts: oggetti distribuiti commercialmente,anonimamente e uniformemente costruiti in quantitàmassive usando economie di scala. (Tutto ciò è iniziatonel periodo della prima guerra mondiale)
    • GizmosOggetti alterabili dall’utente, con caratteristiche dimultifunzionalità, programmabili con un ciclo di vita breve.Questi oggetti sono interfacce verso altri oggetti o servizi.L’epoca dei gizmos inizia negli anni 90. “Old wine in new bottles” Non ne bevete solamente il contenuto, ma avete accesso a tutte le informazioni ad essa associata. La bottiglia è un oggetto “gizmo-ized”!
    • SpimeOggetti il cui supporto informatico è cosi esteso e riccoda essere considerati instanziazioni materiali di sistemiimmaterialiGli SPIME iniziano e finiscono il loro ciclo di vita come datiSono sostenibili, espandibili, identificabili univocamente, ematerialmente costituiti di materia che può esserereinserita nel ciclo produttivo
    • Internet of Things &Ubiquitous computingElaborazione delle informazioni interamente integrataall’interno di oggetti e attività di tutti i giorni. Avremoalmeno tre tipi di dispositivi:“Tabs: wearable centimetre sized devices”“Pads: hand-held decimetre-sized devices”“Boards: metre sized interactive display devices”Oltre a dispositivi senza output video: Dust, Skin, e Clay Claytronics, CMU
    • Oltre IoT e UbiquitousAmbient intelligence: ambienti elettronici sensibili eresponsivi alla presenza di persone. Costituita da sistemi:embedded, context aware, personalizzati, adattativi,anticipatori.Wereable Computing: computer “indossabili”Smart environment: “a physical world that isrichly and invisibly interwoven with sensors,actuators, displays, and computationalelements, embedded seamlessly in theeveryday objects of our lives, and connectedthrough a continuous network” (Mark Weiser)
    • (10) Gestural Interfaces (fonte: technologyreview.com)Sistemi di visione 3D per interagire senza toccare idispositivi (Microsoft Kinect, PrimeSense)Aggiungere profondita all’immagine 2D: “time of flight” diluce e suono, “structured light” di pattern di luce distortida superfici. Molta ricerca ma poco commercializzabilePrimeSense usatecnica stereoscopica,comparazione diimmagini da duediversi punti di vista
    • (11) Augmented Reality (fonte: wired.it)Le informazione sono sempre di più integrate neglioggetti stessi e nelle città.Nascoste agli occhi, forse, ma non alle telecamere deglismartphoneVideo: SixthSense
    • (12) Cloud ComputingFornitura on-demand di risorsecomputazionali (dati e software)tramite la reteSoftware as a Service (SaaS)Platform as a Service (PaaS)Infrastructure as a Service (IaaS)L’utente non necessita diconoscere la locazione fisicadelle risorse che sta usando (larisorsa è “in the cloud”)
    • ChromebookHW con sistema operativo Google Chrome OSAvvio e accesso rapidissimo, aggiornamento automaticoe “indolore”, sicurezza by design, solo web apps!C’è di più: Google offre alle aziende l’hw necessario a28$ al mese, molto meno del costo della licenza. Ilpassaggio al cloud è uno scenario consistente e reale peril mondo business!“Il computing è come l’energia elettrica... con l’ethernet!”
    • (13) Cloud Programming (fonte: technologyreview.com)Capacità di processing e storage infinite vanno sfruttateNecessità di nuovi software, non conversione dei vecchi! I dati sono dinamici, cambiano mentre vengono processati (es: dati da sensori) Semplicità se si riesce a tenere traccia dei dati e di cosa avviene Creare database cloud-friendly modificando i linguaggi utilizzati, il programmatore pensa al risultato non ai dettagli su come gestire dati
    • (14) HomomorphicEncription (fonte: technologyreview.com)Compiere una operazione sui dati crittografati e decifrareil risultato produce la stessa risposta dell’analogaoperazione sui dati non crittografatiApprocci teorici da 30 anni, IBM è sulla strada, maquesta è lunga e tortuosa con richieste computazionalielevatissime. Serviranno ancora degli anni (5-10)Problema di sicurezza nel cloud: in molti casi,daticrittografati solo nel trasporto!
    • (15) Cloud Streaming (fonte: technologyreview.com)Applicazioni computazionalmente intensive su dispositivicon capacità limitateVideo-editing, architectural-design, e in generaleapplicazioni graphic-intensive, operazioni nel cloud,risultati trasferiti via reteGoal: rispondere all’utente in80 ms (valore soglia per unacorretta percezione visiva)
    • (16) Grid ComputingCombinazione delle risorse computazionali di piùcomputer per raggiungere un goal comune. La grid puòessere vista come un sistema distribuito che forma un“super virtual computer”
    • (17) Evoluzioni dell’HW“Il numero di transistor chepuò essere inserito in unmicroprocessore raddoppiaogni due anni” (Legge diMoore)E’ importante perchè è legataa molti fattori nell’elettronica diconsumo: velocità, capacità dimemoria, numero di pixel, etc
    • Intel tri-gate transitorLa legge non può continuare per sempre, Intel neprevedeva (nel 2003) la fine intorno al 2018Processo a 16 nanometer con 5 nanometri per il gateinduce problemi su scala atomica...ma nel 2011 Intel introduce nel mercato il “transistor3D” tri-gate, il transistor non è piu planare ma realizzatosu tre dimensioni. Il gate è piu piccolo, la legge di Mooreè mantenuta!
    • Intel tri-gate transitorLitografia a 22 nanometri,commercializzazioneentro l’anno (architetturaIvy Bridge)
    • Memristor(fonte: The Mysterious Memristor, IEEE Spectrum, May 2008)Teorizzato nel 1971 da Leon Chua, nel 2008 HP ne annuncia la realizzazioneComponente elettronico passivo a due terminali: quando la corrente fluisce in unadirezione la resistenza incrementa (e viceversa), il memristor ne “ricorda” il valoreCombinati in strutture chiamate crossbar latches potrebbero rimpiazzare i transitor(occupando meno spazio, consumando di meno e ottenendo prestazioni superiori)Attualmente sono usati in via sperimentale per modellare il comportamento diorganismi unicellulari (dalle simili proprietà) poiché hanno la capacità di mimarearchitetture neuro-biologiche presenti nel sistema nervosoMa non solo: “MoNETA is the first large-scale neural network model to implementwhole-brain circuits to power a virtual and robotic agent compatibly with memristivehardware computations” HP Labs & Boston Univ. Neuromorphics Lab
    • (18) Nuovi Paradigmi diComputazioneQuantum ComputingDna ComputingMolecular Computing
    • Computazione quantisticaUso diretto dei fenomeni di meccanica quantistica pereffettuare operazioni sui datiDal bit al qubit, il qubit può rappresentare due stati (0, 1)e una sovrapposizione di questiSovrapposizione degli statiEntanglement: dipendenza tra stati, anche se essi sonospazialmente separati! Nessun analogo classico
    • a che punto è?In ricerca moltissimi approcci, teorici, algoritmi e praticiFattorizzazione di interi, algoritmo di Shor, 1994 (IBM lo dimostra, 2001, 7 qubit,15=5*3)Ricerca in database non strutturati, Algoritmo di Grover, 1996 (usato per invertirefunzioni)In generale “accelerazione” nella soluzione di problemi classici con nuovi algoritmi2005: chip a semiconduttore (Univ. of Michigan)2009: transistor basato su una sola molecola2009: processore quantistico con 2 qubit (Yale Univ.)11/05/2011: 1° chip commerciale 128 qubit (D-Wave) ...critiche da una parte dellacomunita scientifica. Acquistato da Lockheed Martin
    • DNA ComputingUtilizza il DNA e quindi la biochimica e la biologiamolecolare, simile al calcolo parallelo, trae vantaggiodalle proprietà delle molecole di DNA di considerare piùpossibilità alla voltaLeonard Adleman, 1994, cammino hamiltoniano pergrafo a 7 vertici (problema NP-completo)2002, Macchina molecolare programmabile compostada enzimi e molecole di DNA (Weizmann Institute)2004, computer a DNA dotati di I/O per la diagnosidell’attività cancerosa ed il rilascio di farmaci(Weizmann Institute)
    • L’esperimento di Adleman (fonte: Computing with DNA, L. Adleman, Scientific American, August 1998)Il problema:La soluzione di Adleman:Computazione in laboratorio (tubi, provette, soluzioni, etc.)Proprietà del DNAOperazioni “macchina” di basso livello come: separate,cut, paste, repair, etc...Velocità deriva dal parallelismo e grande capacità dimemoria invece che dal ciclo di clock
    • L’esperimento di Adleman (fonte: Molecular Computation Of Solutions To Combinatorial Problems, L. Adleman, Science, 1994)Time complexity : O(n) bio-stepsSpace complexity: n! strandsPer 200 nodi, 3*1025 Kg di DNA, più dellamassa della terra!!
    • Molecular Computing 12, 20 11 ay M
    • Watson!(web: http://www-03.ibm.com/innovation/us/watson/research-team/index.html)Computer in grado di rispondere a domande inlinguaggio naturale! Query non conversazioni!Nel 2011 vince puntata di Jeopardy! Utilizzando 4 TB didati, senza esser connesso alla reteArchitettura parallela con 2880 core POWER7 e 16 TBRAM (occupa 10 rack fisici), IBM DeepQA software, 3M$,80TeraFlops (94° in Top500)“The goal is to have computers start to interact in natural human terms across a rangeof applications and processes, understanding the questions that humans ask andproviding answers that humans can understand and justify." David Ferrucci, IBM, Watson principal investigator
    • Nel futuro solo informatica? Genetica Robotica Informatica Nanotecnologie avranno un grande impatto nell’avanzamento tecnologico generale
    • Accelerating Change “The acceleration of technological progress has been the central feature of this century” (Vernor Vinge)Emergenza di tecnologie sempre più sofisticate separateda intervalli di tempo sempre piu breviLegge di Moore estesaall’intero dominio tecnologico,previsione di robot comespecie artificiale nel2030/2040 (Hans Moravec,CMU)Asimov
    • Singolarità Tecnologica (fonte: Special Report: The Singularity, IEEE Spectrum, June 2008)Evento ipotetico in cui il progresso tecnologico è cosirapido e la crescita di una intelligenza super-umana è cosigrande che il futuro successivo diventa imprevedibile Nozione nota sin da Turing e Von Neuman, popolare negli ultimi anni
    • Letture
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