Κάνουν λάθη οι υπολογιστές; Πώς ξέρει μια μηχανή τι να κάνει; Είναι η Τεχνητή Νοημοσύνη πραγματικά ευφυής;
Αυτό το μάθημα θα καθοδηγήσει τους μαθητές στις αρχές της επιστήμης των υπολογιστών, εξερευνώντας τη θεωρία και τις πρακτικές εφαρμογές των εννοιών που τη διέπουν.
Οι μαθητές θα γνωρίσουν τις έννοιες των αλγορίθμων, των μαθηματικών του δυαδικού, της άλγεβρας του Boole και της ψηφιακής λογικής, καθώς και τη θεωρία υπολογισμού. Θα μυηθούν στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών, τα λειτουργικά συστήματα, τα δίκτυα υπολογιστών και τα ενσωματωμένα συστήματα και θα αποκτήσουν εικόνα για τα νευρωνικά δίκτυα στα οποία βασίζονται τα σύγχρονα συστήματα Τεχνητής Νοημοσύνης. Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων, οι μαθητές θα έχουν την ευκαιρία να αξιοποιήσουν τις νεοαποκτηθείσες θεωρητικές τους γνώσεις μέσω προσομοιώσεων σε θέματα όπως η Ψηφιακή Σχεδίαση και οι Μηχανές Turing, καθώς και μια πληθώρα προγραμματιστικών προκλήσεων, κυρίως σε γλώσσα C++.

Μαθησιακοί στόχοι

• Απόκτηση μιας ευρείας κατανόησης του πώς η πληροφορική και η τεχνολογία διαμορφώνουν τον κόσμο μας.
• Διαμόρφωση και υλοποίηση αλγορίθμων σε μία ή περισσότερες καθιερωμένες γλώσσες προγραμματισμού και διερεύνηση προγραμματιστικών αστοχιών, αποσφαλμάτωση και έλεγχος προγραμμάτων, και αξιολόγηση πολυπλοκότητας αλγορίθμων.
• Χρήση αλγοριθμικής σκέψης για την επίλυση προβλημάτων προγραμματισμού με τη χρήση συνθηκών, επαναληπτικών και αναδρομικών δομών, και άλλων τεχνικών.
• Σύγκριση και αντιπαραβολή διαδικαστικού και αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού.
• Ανάπτυξη δεξιοτήτων συνεργασίας σε ομαδικά, βασισμένα σε projects, περιβάλλοντα μάθησης

Γνωρίζατε ότι εάν το DNA ενός ατόμου ξετυλιχτεί και τοποθετηθεί από άκρη σε άκρη, θα φτάσει στον ήλιο και πίσω τουλάχιστον 60 φορές; Ή ότι οι άνθρωποι και οι χιμπατζήδες μοιράζονται ένα εκπληκτικό 98,8% του DNA τους; Πώς μπορούμε να είμαστε τόσο όμοιοι και όμως τόσο διαφορετικοί; Πώς σχετίζονται όλα αυτά με το να έχεις τα μάτια της μητέρας σου ή τη μύτη του πατέρα σου; Ή ακόμα και τα μαλλιά της προγιαγιάς σου; Και πώς εξελίχθηκαν πολύπλοκοι, πολυκύτταροι οργανισμοί από απλούστερους, μονοκύτταρους;
Ξεκινάμε με μια εξερεύνηση της Μεντελικής κληρονομικότητας για να προσδιορίσουμε πώς μεταβιβάζονται απλά χαρακτηριστικά από τους γονείς στους απογόνους, εμβαθύνουμε σε πιο σύνθετες έννοιες όπως χαρακτηριστικά που συνδέονται με το φύλο και πολυγονιδιακή κληρονομικότητα, για να προχωρήσουμε προς την κατανόηση της γενετικής των κληρονομικών διαταραχών. Θα μελετήσουμε επίσης τον συναρπαστικό κόσμο των 6 εκατομμυρίων ετών εξέλιξης. Επιπλέον, μαθαίνουμε και εξασκούμε ορισμένες από τις μεθόδους και τεχνικές που χρησιμοποιούν οι γενετιστές για να εξερευνήσουν αυτές τις έννοιες, όπως η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), η ηλεκτροφόρηση γέλης και οι βακτηριακοί μετασχηματισμοί.

Μαθησιακοί Στόχοι

• Πρόβλεψη του αντικτύπου των μεταλλάξεων και των μοτίβων κληρονομικότητας διαφορετικών ασθενειών.
• Χρήση βιοτεχνολογικών εργαστηριακών δεξιοτήτων για να προσδιορίσετε τους γονότυπους ατόμων και να εξερευνήσετε τη διαδικασία μετασχηματισμού, μια βασική τεχνική στη γενετική μηχανική.
• Έρευνα και παρουσίαση μιας γενετικά κληρονομικής ασθένειας/συνδρόμου που περιλαμβάνει χαρακτηριστικά όπως η γενετική ετερογένεια, η διεισδυτικότητα και η εκφραστικότητα.

Η τύχη κατέχει σημαντικό ρόλο στη ζωή μας.

Μπορεί να μην το αντιλαμβανόμαστε, αλλά παίζουμε με τις πιθανότητες καθημερινά. Θα μπει το γκολ στον αγώνα που βλέπουμε; Θα πιάσει βροχή; Πόση ώρα πρέπει να περιμένουμε για την παραγγελία μας;

Το τυχαίο και οι πιθανότητες αποτελούν, επίσης, κεντρικό χαρακτηριστικό πολλών συστημάτων εργασίας· ένας επιστήμονας κάνει μετρήσεις σε ένα εργαστήριο· μια ασθένεια εξαπλώνεται μέσω ενός πληθυσμού· ένας οικονομολόγος μελετά τις διακυμάνσεις των τιμών. Σε όλες αυτές τις διαδικασίες εμπεριέχεται κάποιο στοιχείο τύχης ή τυχαιότητας. Είναι δυνατόν να κατανοήσουμε και άρα να μοντελοποιήσουμε και να αναλύσουμε τέτοια φαινόμενα; Αν ναι, ποια είναι τα εργαλεία που χρειαζόμαστε για να το πετύχουμε αυτό; Ζούμε σε έναν κόσμο όπου επικρατεί το τυχαίο ή, όπως ισχυρίστηκε ο Αϊνστάιν, κανείς δεν παίζει ζάρια με το σύμπαν;

Σε αυτό το πρόγραμμα θα προσπαθήσουμε να «δαμάσουμε» την τυχαιότητα χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά ως πυξίδα.

Μαθησιακοί Στόχοι

• Ανάπτυξη της θεωρητικής κατανόησης των βασικών αρχών της θεωρίας πιθανοτήτων.
• Ανάπτυξη της ικανότητας να αναγνωρίζεται η υποκείμενη τυχαιότητα σε πραγματικά προβλήματα, να μοντελοποιείται και να την ποσοτικοποιείται.
• Απόκτηση μιας ουσιαστικής κατανόησης των βασικών τεχνικών εργαλείων που απαιτούνται στην εφαρμοσμένη θεωρία πιθανοτήτων.
• Χρήση τυχαίων μεταβλητών και θεωρητικών πιθανοτικών κατανομών για τη μοντελοποίηση απλών τυχαίων διαδικασιών.