BC_Aula1

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BC-0005 Bases Computacionais da Ciência
Apresentação e Fundamentos da Computação
David Correa Martins Jr
david.martins@ufabc.edu.br
�David Correa Martins Jr (CMCC)
� david.martins@ufabc.edu.br
� Sala 541, torre 2, bloco A (Santo André)
� Área de pesquisa: Reconhecimento de padrões com 
aplicações em bioinformática e visão computacional
� atualmente com foco em biologia sistêmica, especialmente 
modelagem e inferência de redes de regulação gênica
Apresentação do professor
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�Nome
�Já decidiu pelo curso no qual pretende se formar?
Apresentação do aluno
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� Cada vez mais os computadores estão presentes nas 
diferentes áreas da Ciência e Tecnologia
� Qual a diferença entre Ciência e Tecnologia?
Motivação
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� A palavra Ciência está relacionada com a 
compreensão das coisas (entendimento de 
comportamentos)
� Perguntas de quem está fazendo Ciência:
� O que acontece se … ?
� Quais as diferenças e as semelhanças entre 
… ?
� Qual a relação entre... ?
� Existe relação... ?
Exemplos de estudos científicos:
� Investigar como pessoas se comportam no fenômeno do 
pânico em multidão
� Investigar se o ar ocupa mais espaço quando está quente 
ou quando está frio 
� Investigar se existe uma relação direta entre 
produtividade e colaboração (quantificar).
Ciência e Tecnologia
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A Tecnologia está relacionada com encontrar soluções práticas
para problemas: 
� especialmente criar algo que vá de encontro às 
necessidades humanas
Perguntas de quem está fazendo tecnologia: 
� Como podemos fazer isto?
� Como identificar focos de doenças?
Ciência e Tecnologia
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Em Tecnologia há a aplicação de idéias científicas, 
combinadas com idéias criativas para produzir 
modelos que funcionam
Quem paga e quem realiza atividade de ciência e tecnologia 
nos Estados Unidos, Japão, Alemanha, França, Inglaterra e 
Canadá. Fonte: Unesco "Science and Technology in the World, 
1996" e para o Brasil: "Indicadores Nacionais de C&T do MCT, 
1990-1994")
Ciência e Tecnologia
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Cada vez mais os computadores estão presentes nas diferentes 
áreas da Ciência e Tecnologia
Motivação
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Ter um bom domínio sobre os computadores é uma 
competência importante para um Bacharel em Ciência e 
Tecnologia (BC&T) ou um Bacharel em Ciências e 
Humanidades (BC&H):
Auxilia a resolver vários problemas durante a vida 
acadêmica e profissional
Motivação
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A disciplina “Bases Computacionais da Ciência” lança as 
bases para uma formação (básica) computacional dos alunos.
� Apresenta como a Computação pode ser usada como 
apoio para o tratamento de conteúdos presentes em 
todas as profissões: funções e gráficos, estatística, etc
� Sugerir formas de emprego da Computação para a 
produção de conhecimento científico e tecnológico
Objetivos da disciplina
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Habilidades Cognitivas:
� Ao final do curso, o aluno deve ser capaz de articular 
conhecimentos da Computação com outros campos 
do conhecimento científico
Habilidades Práticas:
� Ao final do curso, o aluno deve ser capaz de avaliar
de forma crítica a eficiência de ferramentas e 
métodos da Computação para a geração de novos 
conhecimentos científicos e tecnológicos
Desenvolvimento de competências
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� 1) Fundamentos da Computação
� 2) Representação e Análise de Dados
• Representação Gráfica de Funções
• Noções de Estatística
• Correlação e Regressão
• Base de Dados
� 3) Algoritmos
• Lógica de Programação
� 4) Modelagem e Simulação Computacional
Conteúdo programático
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Duas horas-aulas semanais, em Laboratório de Computação
Na primeira metade da aula é apresentado o conteúdo 
teórico
Na segunda metade tem-se a parte prática, com a 
aplicação da teoria via um sistema computacional
Metodologia
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�Os alunos devem desenvolver atividades e exercícios 
extra-classe:
• Uso da Biblioteca e da Internet
• Essencial para o aprendizado!
�Os alunos contarão com apoio de monitores:
• Durante as aulas
• Em horários pré-determinados
�Objetivo da monitoria:
• Esclarecer dúvidas
• Não é aula particular
Metodologia
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Cada disciplina na UFABC é representada por três algarismos: 
T–P–I
BC-0005 (0-2-2)
� T: Número de horas semanais de aulas expositivas 
presenciais da disciplina (teóricas)
� P: Número médio de horas semanais de trabalho de 
laboratório, aulas práticas ou de aulas de exercícios, 
realizadas em sala de aula (práticas)
� I: Estimativa de horas semanais adicionais de trabalho 
necessárias para o bom aproveitamento da disciplina
(estudos)
Conceitos
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� A: desempenho excepcional, demonstrando excelente 
compreensão da disciplina.
� B: bom desempenho, demonstrando boa capacidade de uso 
dos conceitos da disciplina.
� C: desempenho adequado, demonstrando capacidade de 
uso dos conceitos da disciplina e capacidade para seguir 
estudos mais avançados
� D: aproveitamento mínimo dos conceitos da disciplina com 
familiaridade parcial do assunto, mas demonstrando 
deficiências que exigem trabalho adicional para prosseguir 
em estudos avançados
� F: reprovado. A disciplina deve ser cursada novamente para 
a obtenção do crédito
Conceitos
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A avaliação será composta por:
� Duas provas (P1 e P2)
� Prova substitutiva (apenas para quem faltou em uma das 
provas)
Peso das Provas
� Média Final = (P1 + P2)/2
Avaliação
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Conceito versusMédia Final (MF)
Tabela de Conversão
MF >= 9,0: Conceito A
7,5 <= MF < 9,0 : Conceito B
6,0 <= MF < 7,5: Conceito C
5,0 <= MF < 6,0: Conceito D
MF < 5: Conceito F
Avaliação
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� Na parte teórica da disciplina são 
apresentados os conceitos que embasarão 
a prática
� Os conhecimentos teóricos direcionarão
as atividades do estudante nas aulas 
práticas
� Fundamental: estudar o tópico antes
Considerações sobre a aprendizagem
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Como aprender um conteúdo ou
habilidade novos?
Estudando e exercitando!
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•Nas aulas práticas serão apresentados os sistemas 
computacionais a serem utilizados nos conceitos de cada 
aula
•É indispensável, portanto, que todos os alunos estudem 
e treinem fora da sala de aula
�Nas aulas práticas será incentivada a autonomia e a 
independência dos estudantes
�Espera-se iniciativa e responsabilidade na execução de 
cada tarefa
�Para facilitar o aprendizado: estudar e exercitar antes da 
aula
�O responsável pelo aprendizado é o próprio aluno!
Considerações sobre a aprendizagem
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� Estar presente nas aulas e atento ao material apresentado
� Fazer os exercícios em aula e em casa
� Consultar os monitores
� Procurar entender, refletir e questionar
� Associar o conteúdo com sua própria experiência
� Associar com o conteúdo das aulas anteriores
� Consultar e estudar o material da próxima aula
Considerações sobre a aprendizagem
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Cronograma
Dia Conteúdo da Aula
30/07 Apresentação da disciplina; Fundamentos da 
computação
06/08 Representação gráfica de funções
13/08 Noções de estatística, correlação e regressão
27/08 Bases de dados
03/09 Prova 1
10/09 Lógica de programação: estruturas sequenciais
17/09 Lógica de programação: estruturas condicionais
24/09 Lógica de programação: estruturas de repetição (laços)
01/10 Modelagem e simulação computacional
08/10 Prova 2
15/10 Prova Substitutiva
Computação em todos os lugares
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• Cada vez mais, diversas áreas do conhecimento 
utilizam-se dos conceitos de Computação
De fato, atualmente é praticamente impensável fazer 
pesquisa científica sem o uso da Computação:
Presença de instrumentos computadorizados 
coletando dados o tempo todo em todo lugar
Geração de dados científicos em volumes que não 
podem mais ser entendidos apenas com cálculos 
simples
FenômenoBig Data (procurem no Google)
3 hexabytes (3 X 1018 bytes) de dados gerados por dia
Computação em todos os lugares
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25
O objetivo deste projeto é
desenvolver robôs 
humanóides sociáveis
Tradicionalmente, robôs 
autônomos são desenvolvidos 
para operar de forma 
independente e afastada de 
seres humanos
Entretanto, novos domínios de 
aplicação podem ser 
desenvolvidos (doméstico, 
entretenimento, saúde, etc) 
com robôs fazendo parte 
atuante do dia-a-dia
http://www.ai.mit.edu/projects/sociable/videos.html
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Computação em todos os lugares
VIRTUAL REALITY LAB
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Computação em todos os lugares
Técnicas e ferramentas de 
simulação têm sido usadas em 
diversas áreas
Pesquisadores da área médica 
usam ambientes simulados para 
treinar técnicas de cirurgia, antes 
de testar em pacientes reais
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Computação em todos os lugares
Na indústria projetos de máquinas, processos e produtos são 
inicialmente desenvolvidos em ambientes controlados de 
simulação
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Computação em todos os lugares
RoboCup
http://www.robocup.org/
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Computação em todos os lugares
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Computação em todos os lugares
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Computação em todos os lugares
Rede de colaboração entre pesquisadores da UFABC (intra e inter institutos)
(Gerado pelo scriptLattes – procurem no Google)
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Computação em todos os lugares
Análise e inferência de redes de regulação gênica
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Diversas áreas de pesquisa estão se tornando cada 
vez mais dependentes da Computação
Segundo George Johnson no artigo "All Science is 
Computer Science", publicado no New York Times em 
2001:
Toda Ciência, ao que parece, 
está se tornando Ciência da
Computação
Toda Ciência, ao que parece, 
está se tornando Ciência da
Computação
Física é quase
inteiramente
computacional
Física é quase
inteiramente
computacional
Até dez anos atrás, os biólogos
desconsideravam a 
necessidade de Computação
Até dez anos atrás, os biólogos
desconsideravam a 
necessidade de Computação
Computação em todos os lugares
O computador
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Um sistema de computação é:
uma coleção de componentes que realizam operações 
lógicas e aritméticas (transformação) 
sobre um conjunto de dados (entrada) e fornecem uma 
saída (os dados transformados)
Um computador é uma máquina capaz de executar
automaticamente alguma transformação no conjunto 
de dados de entrada
• Programa é uma sequência de ordens (comandos, 
instruções) dadas a um computador que, a partir de dados 
inseridos, obtem um resultado que será disponibilizado por
algum dispositivo de saída
Entrada de 
Dados
Processamento dos 
comandos de um 
programa
Saída de 
Dados
2*5 10
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O computador
Aplicação informática: conjunto de um ou vários programas
que realizam determinada atividade (ferramenta 
computacional)
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O computador
No dia-a-dia, no senso
comum, os termos
•software
•aplicação
•programa
são usados como sinônimos
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Um programa de computador é um conjunto de instruções
arranjadas em uma determinada ordem (algoritmo)
O computador executa estas instruções
Um computador pode desempenhar 
diferentes funções, dependendo do 
programa e dos dados carregados em um 
sistema de memória
O computador
• O hardware de um sistema computacional é formado por 
seus componentes mecânicos e eletromecânicos, que 
podem ser classificados em quatro subcategorias:
o Dispositivos de entrada:
� Teclado, mouse, câmera de vídeo, etc.
o Dispositivos de saída:
� Monitores, impressoras, etc
o Unidade de processamento:
� Processa os dados de entrada, transformando nos dados 
de saída (CPU)
o Dispositivos de armazenamento:
� Memória RAM, Disco rígido, pen drive, CD/DVD, etc
Hardware
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• Softwares são programas de computadores que permitem 
explorar os recursos dos hardwares, executar determinadas 
tarefas e resolver problemas de forma automática
• É através do software que interagimos com a máquina e 
tornamos o sistema computacional operacional
Software
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Os três principais tipos de softwares são:
o Softwares de Sistema:
� Permite interagir com os componentes de hardware do 
computador.
Ex: BIOS, drivers, Sistema Operacional (SO)
o Softwares de Aplicação:
� Programas criados para resolver tarefas específicas. 
Ex: Acessar a internet, editar um texto, etc
o Softwares de Serviço (Aplicativos Web):
� Não precisam ser instalados em um sistema 
computacional. 
Ex: Google Maps, Tidia, Computação na nuvem, etc
Tipos de software
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Modelo de Turing
A idéia de um dispositivo de computação 
universal foi descrita, pela primeira vez, por 
Alan Turing, em 1937
Turing propôs que toda a computação poderia 
ser realizada por um tipo especial de máquina, 
denominada Máquina de Turing
Computador Baseado no Modelo de Turing 41
Computador Baseado no Modelo de Turing
• O modelo de Turing é melhor para um computador de 
propósito geral, porque acrescenta um elemento extra de 
computação específica: o PROGRAMA
• Nesse modelo, os dados de saída dependem da combinação 
de dois fatores: 
os dados de entrada
o programa 42
Modelo de Turing
Com o mesmo programa, podemos gerar diferentes 
resultados, se modificarmos os dados de entrada
MESMO PROGRAMA, DIFERENTES DADOS DE ENTRADA
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Modelo de Turing
Com os mesmos dados de entrada podemos gerar 
diferentes resultados, se modificarmos o programa
MESMOS DADOS DE ENTRADA, DIFERENTES PROGRAMAS
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Modelo de Turing
Máquina de Turing
Assim, Turing demonstrou que 
praticamente qualquer ação imaginada, 
seja somar números ou desenhar figuras, 
poderia ser traduzida em passos lógicos 
simples que a máquina seria capaz de 
seguir
Na Máquina de Turing, o operador da 
máquina só precisaria escrever claramente as 
instruções a serem seguidas, pois a Máquina 
não teria de entender o significado daquelas 
instruções, mas apenas executá-las
45
Em 1944, John Von Neumann propôs uma 
arquitetura para computadores na qual o 
hardware é dividido em quatro 
subsistemas:
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Modelo de Von Neumann
1) Unidade de controle
É o “cérebro” do computador
2) Unidade de Lógica e Aritmética: 
onde ocorrem as operações de lógica 
e de cálculos.
3) Memória principal
4) Unidades de entrada e saída
ARQUITETURA GERAL DE UM COMPUTADOR
ProcessamentoDados Resultados
Memória
Principal
(RAM)
Memória Secundária 47
Modelo de Von Neumann
Dispositivos de entrada e saída
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Unidades 
de Entrada
mouse
Monitor Touch-
Screen
teclado
scanner
Monitor Impressora
Unidades 
de Saída
Dispositivos de entrada e saída
Computador da Apple (1984)
O primeiro mouse (1963)
Unidade Central de 
Processamento (CPU)
Unidade de 
Controle
Unidade Lógica e 
Aritmética
Processamento • A Unidade de Controle é o centro 
nervoso de computador. Assume 
toda a tarefa de controle das 
ações a serem realizadas pelo 
computador, comandando os 
demais componentes de sua 
arquitetura
• A Unidade Lógica e Aritmética
executa operações aritméticas 
e lógicas
CPU - Microprocessador
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Unidades Centrais de 
Processamento de 
Computadores Pessoais
Microship Smart Cards
51
CPU - Microprocessador
Memória principal: Primária
• Na memória principal estão armazenados os programas e 
os dados a serem manipulados pelo processador (CPU)
• Random Access Memory (RAM): Local onde o processador 
executa os dados e programas
Memória
Principal
(RAM)
Memória Secundária 52
o A memória RAM (Random Access Memory) armazena
informações apenas enquanto o computador está ligado
(memória volátil)
o Só a parte do programa que está sendo executada é que ficana RAM
o O restante fica em outros dispositivos de armazenamento, tais 
como HD ou pen-drives
o Funciona como uma mesa 
de trabalho
o Os chips de RAM são 
vendidos na forma de pentes 
de memória
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Memória principal: Primária
54
Memória principal: Primária
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Memória principal: Primária
A função da placa mãe é
criar meios para que o 
processador (CPU) 
possa se comunicar com 
componentes do 
computador tais como 
periféricos, memórias, 
HDs, placas de vídeo, etc
Placa mãe
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Atividades para casa
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Como material complementar, assistir:
Video “What most schools don’t teach”
http://www.youtube.com/watch?v=nKIu9yen5nc
Vídeo “A saga de um processador”
http://www.youtube.com/watch?v=q17lIclz_fM
Vídeo “Historia do computador em minutos”
http://www.youtube.com/watch?v=F3qWg1JBPZg
Criar uma conta no Tidia
Instruções:
http://prograd.ufabc.edu.br/comunicados-ingressantes
Após inscrição, envie seu login institucional da UFABC 
(@aluno.ufabc.edu.br) por email para 
david.martins@ufabc.edu.br (o professor fará o cadastro na 
turma de Bases Computacionais correspondente)
Inscreva-se no material complementar BC0005-2Q-2013
Seção 2.5 no livro que consta do próximo slide (Referências 
bibliográficas)
Capítulos 2 e 3 do livro que consta do próximo slide 
(Referências bibliográficas)
Slides da Aula 1 (referentes ao capítulo 2 do livro)
Tidia, seção Repositório
Slides da Aula 2 (referentes ao capítulo 3 do livro)
Tidia, seção Repositório
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Atividades para casa
Referências bibliográficas
• Edson Pinheiro Pimentel, Juliana Cristina Braga. 
Fundamentos da Computação, Material Didático da 
Disciplina Bases Computacionais da Ciência, 2011
O livro está disponível no Tidia (seção Repositório) e no 
seguinte endereço:
http://dl.dropbox.com/u/21968253/bc0005-livro-bases-computacionais.pdf
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