Scienze Computazionali, tesina

Scienze computazionali

Aspetti teorici ed epistemologici

Soluzioni applicative

Luca Mazzacco

ISIS Le Filandiere S. Vito al Tagliamento

VE Liceo Scientifico op. Scienze Applicate

Esame di Stato - a.s. 2015/2016

Indice

1. Introduzione

2. Struttura dell’elaborato

2.1. Il computing

2.2. Cheminformatica

2.3. Biologia Computazionale

2.4. Matematica Computazionale

2.5. Applicativo Java

3. Ringraziamenti

4. Bibliografia e sitografia 1

Scienze computazionali

Aspetti teorici, epistemologici e soluzioni applicative

1. Introduzione

Nell’era della digitalizzazione, quando ormai l’uso di strumenti informatici permea ogni ambito della nostra vita ed influenza attivamente la nostra routine quotidiana, l’idea di informatica nell’immaginario comune è spesso ridotta ad un piccolo numero di applicazioni dall’elevato interesse commerciale ma dalla più limitata utilità reale (si pensi ai Social Network, ad esempio), dimenticandosi di quanto l’informatica offra in numerosissimi altri ambiti, spesso meno evidenti nella vita quotidiana.

Il mio percorso si propone pertanto di trattare il vasto argomento dell’informatica volutamente ignorando tutte le applicazioni più commerciali e consumistiche, ponendo in rilievo il grande ruolo dell’informatica nell’ambito della ricerca scientifica, attraverso l’illustrazione di alcune delle cosiddette “scienze computazionali”. La cheminformatica, la bioinformatica così come anche la matematica computazionale sono solo tre grandi esempi di scienze computazionali, ossia rami della scienza in cui l’utilizzo della potenza di calcolo dei più recenti calcolatori è diventata imprescindibile al fine di risolvere problemi complessi, ma anche alcuni più semplici, altrimenti inaccessibili per i tempi e le modalità di calcolo umani.

La decisione di trattare questo argomento nasce come volontà di coniugare due grandi passioni che hanno influenzato la mia vita fin dall’infanzia, tanto da essere determinanti nella scelta del percorso d’istruzione liceale ad indirizzo scienze applicate: la scienza e l’informatica. L’idea di approfondire gli aspetti teorici e le soluzioni applicative delle scienze computazionali è tuttavia subordinata ad un altro fattore. Prima ancora di aver maturato la consapevolezza dell’esame, un po’ per gioco, un po’ nel tentativo di aiutare un amico in difficoltà, era nata in me la voglia di provare a sviluppare un’applicazione software in grado di risolvere un qualsiasi problema di bilanciamento chimico, da quelli più semplici e immediati, sino a quelli più complessi. Dopo circa un mese di lavoro su quello che, inizialmente, nasceva come un semplice passatempo, la scelta di derivare da quel progetto il mio approfondimento d’esame fu un passo breve.

2. Struttura dell’elaborato

2.1. Il computing

L’elaborato, sviluppato nella forma di presentazione Power Point, si apre con una parte introduttiva e definitoria sul computing. Questo, inteso come disciplina, trova i suoi fondamenti nella matematica e nell’ingegneria, oltre che ovviamente nell’informatica, e si struttura a partire da tre paradigmi fondamentali: teoria, astrazione e progettazione.

La disciplina del computing, nel suo insieme, venne definita come “qualunque attività che necessiti, tragga beneficio o crei computers”. La definizione qui proposta, ripresa e tradotta dai Curricola 2005 della ACM (Association for Computing Machinery), organizzazione con scopi didattici leader nel settore del computing, pur essendo precisa e corretta, è stata rivista alla luce dell’importanza che il computing ha ottenuto nei più diversi ambiti di studio.

Nel 2009 Peter Denning, informatico statunitense prima docente all’Università di Princeton, ora impiegato presso la NASA, formulerà una nuova definizione di computing, intendendolo non più come disciplina bensì come nuovo paradigma, ossia come un insieme di teorie, leggi e strumenti che definiscono una tradizione di ricerca con caratteristiche proprie.

Il computing, così inteso, si pone alla base dei metodi di indagine per numerose