Datalogi Gerth Stølting Brodal Datalogisk Institut Aarhus Universitet
Dette foredrag er sponsoreret af Fondet
Oversigt Hvad er Datalogi? Eksempler på datalogiske problemstillinger Internet søgemaskinen Primtals test Korrekthed Optimering Datalogisk Institut 1
Hvad er Datalogi? 2
Datalogi Ordet datalogi opstod da Peter Naur (professor ved Datalogisk Institut, Københavns Universitet, 1969-1998) kørte ad Lyngbyvejen i København og fandt på det. Det var i midten af 1960 erne. Peter Naur, 1968 Datalogi (lat.-gr.): læren om data, deres natur og brug Gyldendals Tibinds Leksikon, bind 2, 1977 3
om at læse Datalogi Det naturvidenskabelige Fakultet Aarhus Universitet På datalogi lærer man at samarbejde at programmere at tænke struktureret at være kreativ og få gode ideer at splitte problemer op i mindre dele at der findes mange løsninger på et problem at konstruere computersystemer til virksomheder at genkende et problem i forskellige forklædninger 4
Datalogi = Computer Science Computer Science: The Profession Computer science is a discipline that involves the understanding and design of computers and computational processes. The discipline spans both advancing the fundamental understanding of algorithms and information processes in general as well as the practical design of efficient reliable software and hardware to meet given specifications. In computer science there is an inherent intermingling of the theoretical concepts of computability and algorithmic efficiency with the modern practical advancements in electronics that continue to stimulate advances in the discipline. It is this close interaction of the theoretical and design aspects of the field that binds them together into a single discipline. www.csab.org 5
Datalogi = Computer Science...some of the crucial areas are theory algorithms and data structures programming methodology and languages computer elements and architecture software engineering artificial intelligence computer networking and communication database systems parallel computation distributed computation computer-human interaction computer graphics operating systems numerical and symbolic computation www.csab.org 6
Eksempler på Datalogiske Problemstillinger 7
Internet Søgemaskinen Google 8
Internet Søgemaskinen Grundlagt: September 1998 af Larry Page og Sergey Brin studerende ved Stanford University, Californien Linux cluster med >10.000 maskiner > 2 milliarder sider indekseret > 150 millioner søgninger per dag PageRank TM 9
Primtals Test Definition Et primtal er et helt positivt tal, større end 1, som kun 1 og tallet selv går op i Problem Afgør om et givet tal x er et primtal Eksempel x 2 3 6 7 13 63 67 113 Primtal? Ja Ja Nej Ja Ja Nej Ja Ja 10
Primtal? 44608755718375842957115170640210180988620863241285 99011119912199634046857928204733691125452690039890 26153245931124316702395758705693679364790903497461 14707106525419335393812497822630794731241079887486 90400702793284288103117548441080948782524948667609 69586998128982645877596028979171536962503068429617 33170218475032458300917183210491605015762888660637 21455017022259251252240768296054271735739648129952 50569412480720738476855293681666712844831190877620 60678666386219024011857073683190188647922581041471 40789353865624979681787291276295949244119609613867 13946279899275006954917139758796061223803393537381 03466649440295105205904796869325538864793044092510 4186817009640171764133172418132836351 Ja (Mersenne primtallet 2 2281 1, Robinson 1952) 11
Primtal og Netbank Netbank transaktioner over internetet kræver kryptering Kryptering ofte baseret på brug af tilfældige store primtal (vælg tilfældige tal indtil man finder et primtal) Kræver effektive metoder til at afgøre om et tal er et primtal Ældste metode: Eratostenes 240 BC 6. august 2002: PRIMES is in P. Agrawal, Kayal, Saxena, Indian Institute of Technology (IIT), Kanpur, Indien 12
Korrekthed Korrekthed af programmer vil et program faktisk gøre det der forventes? Korrekthed af data opfylder data det forventede? Kryptering beskyttelse af information Identifikation og rettelse af fejl f.eks. læsefejl fra disk Teknikker til at argumentere om parallelle systemer... A student must be taught that a good program is one which is correct before it is run. Holt 1972 13
Korrekthed (?)...In mid-december 1989 AT&T distributed a new high-velocity, high-security software patch to each of the 4ESS switches that would enable them to switch over even more quickly, making the total telephone network much more secure. Yet, at 2:25 P.M. EST on Monday, January 15th, 1990, one of AT&T s 3ESS toll switching systems in New York City had an actual, legitimate, minor problem (a missing break in a C switch statement) and went into fault recovery routines. This was the kickoff for a series of fallouts, and like in a chain reaction one machine after the other went down leading to an immense collapse of the US telephone system. The shut down lasted for 9 hours, leading to some 74 million uncompleted calls, which resulted in the most severe breakdown in the US telephone network ever... Needleman 1995 14
Korrekthed (?) In 1989 a bug in the system of a British bank transferred an extra 2 million pound to customers within one hour, because payment orders were permitted to be issued twice. The bank had to trust their customers in returning the money, because of missing transaction protocols. Needleman 1995 The termination of the Ariane-5 rocket on June 4th, 1996. Due to a conversion problem from 64-bit floating point numbers to 16-bit integers, an exception was called that was never taken. As a result, both computers on board the rocket shut the system down, leading to navigational errors of the rocket only 40 seconds after its start. In order to avoid further damage, the self-deconstruction mechanism was initiated and destroyed the rocket. Ladkin 98 15
Optimering Sådan sikres øl til sommerlandet Hele landets distribution af øl fra Carlsberg og Tuborg og læskedrik fra Coca-Cola planlægges af Carlsbergs ruteplanlægningsafdeling i Tåstrup. Han får mælken frem Arla har samlet alle sine 140 danske IT-folk i et IT-center i udkanten af Århus. Krav om frisk mælk og minimalt spild stiller skrappe krav til mejeriselskabets IT. www.computerworld.dk Ovenstående er typiske optimerings problemer der kræver effektive metoder til at løse problemerne forståelse af sværdhedsgraden af problemstillingerne (måske er det ikke muligt effektivt at finde den optimale løsning, men kun en løsning der er tæt på) 16
Optimering Korteste Vej www.krak.dk Modellering Repræsentation Design Visualisering Korteste veje Annotering Web teknologi Databaser Effektivitet Store datamængder... 17
Datalogisk Institut Medarbejdere ca. 200, heraf 21 fastansatte lektorer og professorer, og ca. 50 ph.d. studerende Kandidatproduktion 987 kandidater (1971 2002) Mange eksterne projekter finanseret af bl.a. Aarhus Universitets Forskningsfond, Alexandra Institutet, Bang & Olufsen, Carlsbergfondet, Center for IT-forskning, Cotas, Danfoss, EU, Grundfos, Grundforskningsfonden, Hewlett-Packard, Hounö, IBM, LEGO, Microsoft Danmark A/S, Mjølner Informatics, Nokia, Object Technology International, Personics, RoninWorks, Statens Naturvidenskabelige Forskningsråd, Systematic Software Engineering, TDC, Teknologisk Institut, UNI-C 18
Datalogi Et spændende fag Ungt fag (1940erne, mange af pionererne er stadig aktive) Alsidigt fag (fra det teoretiske til det humanistiske) Dynamisk fag (nye forskningsområder opstår løbende) Internationalt miljø (mange udlandske studerende og forelæsere; på 2. del er undervisningssproget ofte engelsk) Slut 19