Fondamenti di Informatica, Programmazione e Intelligenza Artificiale – Flashcard di Ripasso

Set di flashcard in italiano (stile domanda-risposta) che copre i concetti chiave del corso: storia dell’informatica, logica booleana, sistemi numerici, aritmetica binaria, programmazione, reti, sistemi operativi, architettura, AI e machine learning.

Che cosa studia in senso generale l’informatica?

La scienza dell’informazione: manipolazione, gestione, rappresentazione e automazione dei dati tramite macchine.

Perché il sistema decimale è ‘naturale’ per l’uomo?

Perché deriva dalle dieci dita delle mani, primo strumento di conteggio.

Quale fu la funzione principale della Pascalina (1642)?

Eseguire addizioni e sottrazioni meccaniche usando il riporto automatico.

Quale innovazione introdusse la macchina di Leibniz rispetto alla Pascalina?

La possibilità di svolgere tutte e quattro le operazioni (addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione) grazie ai cilindri graduati.

Perché la Macchina Analitica di Babbage (1837) è importante?

È considerata il primo progetto di macchina programmabile, precursore del computer moderno.

A cosa serviva la Macchina Tabulatrice di Hollerith (1890)?

All’elaborazione veloce dei dati del censimento USA tramite schede perforate.

Quale componente elettronico sostituì le valvole nel 1947-48 rivoluzionando i calcolatori?

Il transistor.

Che problema introduce la miniaturizzazione estrema dei transistor?

Il surriscaldamento (dissipazione termica difficile).

Quante configurazioni binarie sono possibili con n variabili?

2^n configurazioni.

Quando l’output di una porta logica AND è 1?

Solo se tutti gli input sono 1.

Che operazione logica implementa la porta XOR?

Restituisce 1 se gli ingressi sono diversi, 0 se uguali.

Che cos’è un byte e quante combinazioni rappresenta?

Gruppo di 8 bit; rappresenta 256 combinazioni (da 0 a 255).

Qual è il ‘numero magico’ per i multipli del byte e perché?

1024, perché i computer lavorano in potenze di 2.

Che cos’è il complemento a 2 e a cosa serve?

Una codifica binaria che rappresenta numeri negativi rendendo più semplici somma e sottrazione nei calcolatori.

Quando si verifica l’overflow aritmetico in complemento a 2?

Quando il risultato di un’operazione esce dal range rappresentabile con i bit disponibili.

Definizione di algoritmo (caratteristiche principali).

Procedimento finito, non ambiguo, deterministico e generale volto a risolvere un problema.

Che differenza c’è tra linguaggio macchina e assembly?

Il linguaggio macchina è binario puro eseguibile dalla CPU; l’assembly è simbolico, più leggibile e necessita di un assembler.

Quali tre fasi compongono lo sviluppo di un programma?

Analisi/ideazione, progettazione/codifica, debugging-validazione-manutenzione.

Che cos’è la logica booleana e da chi fu introdotta?

Una formalizzazione logico-matematica basata su due valori (0,1); introdotta da George Boole (1847).

Qual è la proprietà commutativa per OR?

x + y = y + x (l’ordine non cambia il risultato).

Cosa indica il termine ‘stack’ come struttura dati?

Una pila LIFO: l’ultimo elemento inserito è il primo ad essere estratto (operazioni push/pop).

Qual è la strategia di ordinamento del Bubble Sort?

Confronta ed eventualmente scambia elementi adiacenti, ripetendo finché non avvengono più scambi.

Cosa significa LAN?

Local Area Network: rete locale che copre da pochi metri a circa 1 km.

Che funzione svolge un router in rete?

Instrada i pacchetti scegliendo il percorso migliore e collega reti diverse.

Qual è la differenza tra indirizzo MAC e indirizzo IP?

Il MAC identifica fisicamente la scheda di rete; l’IP identifica logicamente il nodo all’interno di una rete.

Quanti livelli prevede il modello ISO/OSI e quali sono i primi e ultimi?

Sette livelli; il più alto è l’Applicazione (7), il più basso il Fisico (1).

Quale livello, nel modello TCP/IP, unifica Applicazione-Presentazione-Sessione dell’OSI?

Il livello Applicazione del TCP/IP.

Cosa fa il protocollo DNS?

Traduce nomi di dominio leggibili (es. www.sito.it) in indirizzi IP numerici.

Che cos’è un deadlock?

Situazione in cui due o più processi si bloccano reciprocamente attendendo risorse che non verranno mai rilasciate.

Quale condizione tra quelle di Havender implica l’impossibilità di prelazione?

Le risorse non possono essere sottratte forzatamente ai processi: solo il processo stesso può rilasciarle.

Che ruolo svolge lo scheduler del sistema operativo?

Decide l’ordine e la durata con cui i processi ottengono la CPU secondo una politica di scheduling.

Politica Round Robin: come assegna la CPU?

Ogni processo riceve un time-slice (quantum); allo scadere viene pre-empted e si passa al successivo.

Differenza principale tra RAM e ROM.

La RAM è volatile e leggibile/scrivibile; la ROM è non volatile e (di solito) sola lettura.

Cos’è la memoria cache L1 e dove si trova?

Piccola memoria SRAM integrata in ogni core della CPU, la più veloce ma meno capiente.

Qual è l’obiettivo della memoria virtuale?

Simulare più RAM di quella fisica, usando spazio su disco per continuare l’esecuzione di più processi.

In cosa consiste la topologia di rete a stella?

Tutti i nodi sono connessi a un nodo centrale (hub/switch) che smista il traffico.

Che differenza c’è tra machine learning supervisionato e non supervisionato?

Nel supervisionato i dati sono etichettati; nel non supervisionato il modello scopre pattern senza etichette.

Che cosa fa una Support Vector Machine (SVM)?

Trova l’iperpiano che separa due classi massimizzando il margine tra i vettori di supporto.

A cosa serve una funzione di attivazione (es. ReLU) in una rete neurale?

Introduce non-linearità permettendo di modellare relazioni complesse tra input e output.

Che cos’è l’overfitting?

Situazione in cui il modello impara troppo i dati di training perdendo capacità di generalizzazione su dati nuovi.

Cos’è una CNN (Convolutional Neural Network)?

Rete neurale che usa strati di convoluzione e pooling per estrarre automaticamente feature spaziali, ideale per immagini.

A cosa serve lo strato di pooling in una CNN?

Riduce la dimensione della feature map mantenendo le informazioni principali e diminuendo la complessità.

Che cos’è una GAN (Generative Adversarial Network)?

Architettura con due reti (Generatore e Discriminatore) che si sfidano per produrre dati sintetici realistici.

Nel contesto GAN, qual è il ruolo del Discriminatore?

Distingue se un dato in input è reale o generato, fornendo feedback al Generatore.

Cosa si intende per ‘Equilibrio di Nash’ in una GAN?

Punto in cui Generatore e Discriminatore non possono migliorare ulteriormente senza che l’altro cambi strategia.

Cos’è un Transformer e quale meccanismo introduce?

Architettura di deep learning che usa il meccanismo di attenzione per modellare relazioni a lungo raggio in sequenze.

Perché il masking è necessario nel Decoder di un Transformer?

Per evitare che il modello ‘veda’ token futuri durante la generazione, garantendo coerenza autoregressiva.

Cosa sono i diffusion models nella generazione di immagini?

Modelli che imparano a trasformare rumore in immagini realistiche invertendo un processo di aggiunta di rumore.

Che cos’è l’apprendimento per rinforzo?

Paradigma in cui un agente impara provando azioni nell’ambiente e ricevendo ricompense o penalità.

Definisci ‘feature’ nel machine learning.

Attributo o variabile che descrive un aspetto rilevante dei dati e viene usato per l’addestramento del modello.

Cosa rappresenta uno spazio latente (autoencoder)?

Rappresentazione compressa e astratta dei dati che cattura le caratteristiche fondamentali utili alla ricostruzione.

Qual è la differenza tra soft computing e hard computing?

Soft computing gestisce incertezza e approssimazione (fuzzy, reti, evolutivi); hard computing usa modelli deterministici.

Che tipo di problemi risolve la logica fuzzy rispetto alla logica classica?

Problemi con concetti sfumati e transizioni graduali, non gestibili con vero/falso rigidi.

Cosa fa un algoritmo genetico in sintesi?

Evolve soluzioni candidate tramite selezione, crossover e mutazione, ispirandosi all’evoluzione biologica.

Qual è il principale vantaggio di usare una CNN rispetto a un MLP per le immagini?

Sfrutta la località dei pixel con pesi condivisi, riducendo parametri e catturando pattern spaziali.

Perché i commenti nel codice sono importanti?

Migliorano la leggibilità, facilitano la manutenzione e permettono ad altri sviluppatori di capire il programma.

Che cosa indica il termine ‘throughput’ in una rete?

La quantità di dati che può essere trasmessa in un dato intervallo di tempo.

Qual è la funzione del livello trasporto nel modello TCP/IP?

Gestire comunicazioni end-to-end affidabili (TCP) o veloci non affidabili (UDP) tra host.

Perché le CPU moderne integrano più core?

Per aumentare le prestazioni distribuendo i carichi di lavoro senza alzare troppo la frequenza di clock (limiti termici).

Che cos’è la funzione di perdita (loss) in una rete neurale?

Misura numerica dell’errore tra predizione del modello e valore reale; guida l’aggiornamento dei pesi.

Qual è la differenza tra precisione e accuratezza in un modello ML?

La precisione indica quante previsioni positive sono corrette; l’accuratezza la percentuale di correttezza globale.

Cosa indica l’acronimo ASCII (1963)?

American Standard Code for Information Interchange, prima codifica universale a 7 bit per i caratteri.

Perché l’UTF ha sostituito ASCII?

Perché permette di rappresentare tutti i caratteri di tutte le lingue, simboli speciali ed emoji.

Che funzione ebbe ARPAnet (1969)?

Prima rete di computer a commutazione di pacchetto, precursore di Internet.

Che cos’è un sistema operativo open-source (es. UNIX)?

OS il cui codice è pubblico, modificabile e verificabile dalla community, aumentando sicurezza e trasparenza.

Perché l’hardware necessita del firmware?

Per gestire a basso livello le periferiche e permettere al sistema operativo di comunicare con esse.

Qual è il vantaggio principale dei linguaggi di alto livello?

Portabilità e leggibilità del codice, riducendo i costi di sviluppo e manutenzione.

Cosa fa il linker nel processo di compilazione?

Collega moduli oggetto e librerie in un unico eseguibile pronto per essere caricato in memoria.

Che cos’è il clock di sistema?

Circuito che genera impulsi a frequenza costante sincronizzando le operazioni della CPU e dei bus.

Che cosa rappresenta il concetto di ‘località spazio-temporale’ nella cache?

La probabilità che dati recentemente o spatialmente vicini vengano riutilizzati presto.

Quali sono i tre principali metodi di rappresentazione dei numeri con segno?

Modulo e segno, complemento a 1, complemento a 2.

Che compito svolge la Memory Management Unit (MMU)?

Traduce indirizzi logici in fisici e gestisce la protezione e la paginazione della memoria.

Che cos’è il Test di Turing?

Esperimento per stabilire se una macchina possa imitare il comportamento intelligente umano in una conversazione.

Perché i transformer hanno sostituito le RNN nei compiti NLP?

Perché l’attenzione permette parallelismo, gestisce meglio dipendenze lunghe e scala su grandi dataset.

Che problema etico principale pongono le armi autonome letali?

Delegano a macchine decisioni di vita o morte, sollevando questioni di responsabilità e controllo.

Definisci machine learning ‘E-T-P’ secondo Mitchell.

Un programma apprende (E) migliorando la performance (P) in un compito (T) grazie all’esperienza.

A cosa serve la funzione Softmax nel layer di output?

Converte i logit in probabilità normalizzate su più classi per la classificazione multi-classe.

Che cos’è una ‘feature map’ in una CNN?

Output di uno strato di convoluzione che evidenzia la presenza di una determinata caratteristica nell’immagine.

Quale differenza tra stride 1 e stride 2?

Con stride 1 il filtro si muove di un pixel, producendo output grande; con stride 2 salta un pixel, dimezzando risoluzione.

Cosa fa il padding ‘same’?

Aggiunge bordi di zeri per mantenere uguali le dimensioni di input e output dopo la convoluzione.

Perché il bias è utile nei neuroni artificiali?

Permette di traslare la funzione di attivazione facilitando la convergenza del modello.