ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS 6ª Série Teoria da Computação Ciência da Computação A atividade prática supervisionada (ATPS) é um método de ensinoaprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de atividades programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer a aprendizagem. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado. Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação. Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas relativos à profissão. Direcionar o estudante para a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo. Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional. AUTOR: Faculdade Anhanguera de Piracicaba
COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio você terá desenvolvido as competências e habilidades descritas a seguir. Capacidade para desenvolvimento de pesquisa científica e tecnológica. Profundo conhecimento dos aspectos teóricos, científicos e tecnológicos relacionados à computação. Competência para identificar, analisar, documentar e solucionar problemas e necessidades passíveis de solução via computação. Saber conciliar teoria e prática. DESAFIO Imaginem-se vivendo em um ambiente sem muitas das tecnologias as quais hoje estamos acostumados a lidar em nosso cotidiano. Sem computador, sem lâmpadas ou portas automáticas. Seria um ambiente no mínimo desafiador, não? É neste ambiente, que dependendo do ponto de vista pode ser ao mesmo tempo inabitável ou então um campo repleto de possibilidades para o desenvolvimento de novas ideias, que localizamos o momento motivador para o desenvolvimento de nossas atividades. No decorrer das tarefas vamos reviver um pouco daquilo que os principais pensadores da área de Ciência da Computação experimentaram há alguns anos. Eles foram pioneiros ao proporem a criação de máquinas e tecnologias que ainda não existiam e nós também, no decorrer das atividades, proporemos o desenvolvimento de algumas tecnologias, sendo elas: um game, uma porta automática e uma máquina de criptografia. As atividades deverão ser desenvolvidas em grupos, constituídos por um número de alunos especificado pelo professor. Cada grupo deverá seguir as orientações descritas nas etapas que compõem este desafio, a fim de que possam desenvolver as tecnologias propostas, relembrando os assuntos tratados na disciplina de Teoria da Computação e ao mesmo tempo aplicando estes assuntos na resolução de problemas práticos. A conclusão do desafio se dá com a entrega de um diário acadêmico, tal como fizeram os pais da computação, que anotavam as ideias e o passo a passo de seu processo inventivo buscando alcançar o que hoje se conhece como computador. A versão desenvolvida pelo grupo, porém, ao invés de um caderno de anotações, será no formato de uma apresentação de slides, contendo o registro de cada etapa do processo de construção das tecnologias a serem desenvolvidas. Serão ao todo quatro diários que serão entregues, nos quais o grupo deve, seguindo as orientações específicas de cada etapa, relatar o processo de desenvolvimento da tarefa que compõe o desafio aqui apresentado. No primeiro diário, o grupo deverá apresentar uma possibilidade de representação de um game a ser desenvolvido. No segundo diário, o grupo deverá apresentar uma abordagem mais formal, que apresenta o desenvolvimento do autômato de uma porta automática. No terceiro diário, o grupo deverá apresentar uma pesquisa sobre um dos pais da computação, evidenciando suas contribuições para diversas áreas da Ciência da Computação. No quarto e último diário, o grupo deverá apresentar a proposta de uma máquina de criptografia e seu funcionamento. As competências e habilidades adquiridas no decorrer da resolução das etapas deste ATPS são essenciais para uma formação ampla e adequada ao perfil do Cientista da 2
Computação, que sabe conciliar os aspectos teóricos e práticos das diferentes disciplinas na busca pela resolução dos problemas que se apresentarem. ETAPA 1 Aula-tema: Introdução à Teoria da Computação, Conceitos básicos da Teoria da Computação, Programas máquinas e computações, Modelos computacionais e Máquinas universais. Esta atividade é importante para que você aplique os conhecimentos adquiridos nas primeiras aulas de Teoria da Computação, além de ter contato com um processo de resolução de problemas de maneira científica. Passo 1 Considere que o seu grupo de estudos foi designado a propor a construção de um game. O cliente solicita que a entrega do trabalho não seja implementado em nenhuma linguagem de programação específica, mas sim que o grupo entregue um diagrama que deverá ser interpretado pelos programadores da própria empresa na implementação do game. Em outras palavras, a empresa deseja adquirir um planejamento do game, um trabalho específico para cientistas da computação. As regras do game são as seguintes: O game constitui-se num tabuleiro com 7 casas. O usuário deverá entrar na primeira casa e ir avançando pelo tabuleiro até atingir a última casa, denominada FINAL. Para que o usuário avance pelas casas, ele precisa jogar um dado e obedecer às seguintes regras: para avançar da casa 1 para a 2, ele deve tirar 1 no dado. Caso contrário ele deve permanecer na casa 1. para avançar da casa 2 para a casa 3, ele deve tirar 2 no dado. Caso contrário ele deve continuar na casa 2. para avançar da casa 3 para a casa 4, ele deve tirar 3 no dado. Caso tirar o número 2, ele retorna para a casa 2. Caso seja qualquer outro número, ele deve permanecer na casa 3. para avançar da casa 4 para a casa 5, ele deve tirar 4 no dado. Caso tirar o número 3, ele retorna para a casa 3. Caso seja qualquer outro número, ele deve permanecer na casa 4. para avançar da casa 5 para a casa 6, ele deve tirar 5 no dado. Caso tirar o número 4, ele retorna para a casa 4. Caso seja qualquer outro número, ele deve permanecer na casa 5. para avançar da casa 6 para a casa FINAL, ele deve tirar 6 no dado. Caso tirar o número 5, ele retorna para a casa 5. Caso seja qualquer outro número, ele deve permanecer na casa 6. 3
Passo 2 Elabore uma representação que pode ser no formato de um esquema gráfico (desenho) ou então no formato de uma descrição textual, ou utilizando-se de um autômato finito, que possa representar o funcionamento deste jogo. Debata em grupo qual a melhor alternativa para suprir as necessidades do cliente e anote o resultado da discussão em seu diário acadêmico. Sugere-se que o grupo aproveite esta tarefa para tentar propor uma metodologia própria para a representação deste game. O que se espera é que o grupo consiga transpor as regras do game para uma representação didática, prioritariamente visual, que possa ser interpretada por qualquer pessoa, não só pelos desenvolvedores da empresa solicitante, que deseje saber como se dá o funcionamento do game. Esta etapa do desafio é bastante importante, pois o grupo pode, diante deste problema, chegar a uma representação própria, utilizando-se de uma mescla entre diversos conceitos vistos durante todo o curso de Ciência da Computação, uma atitude esperada e bastante valorizada na formação do cientista da computação. Passo 3 Anexe o esquema proposto e um pequeno relatório (o relatório deve ser nomeado como: Relatório 01 Proposta de Game) explicando o motivo pela escolha da representação adotada em seu diário acadêmico e o entregue ao professor em data estipulada pelo mesmo. Seu diário deve ser formatado em até 5 slides, incluindo no primeiro slide o nome do relatório e dos integrantes do grupo. ETAPA 2 Aula- tema: Programa, máquinas e computações e Máquinas universais. Esta atividade é importante para que você verifique a possibilidade de correlação entre os conceitos da matéria e sua aplicabilidade prática. Passo 1 Acesse o link a seguir e relembre o funcionamento de uma porta automática. Link: <http://www.youtube.com/watch?v=qlunpmurf0q>. Acesso em 09 de junho de 2010. Passo 2 Considere que o seu grupo foi contratado para elaborar o projeto de uma porta automática, tal qual a mostrada no vídeo verificado no passo 1 desta etapa, que será instalada em um shopping. Construa um Autômato que represente o funcionamento da porta a ser construída. Passo 3 Faça anotações em seu diário acadêmico sobre como este autômato funciona e evidencie a quantidade de estados e transições necessárias para a sua composição. Passo 4 Anexe o autômato desenvolvido às anotações e formate o seu diário acadêmico (que deve ser nomeado como: Relatório 02 - Autômato da Porta Automática) e o entregue ao professor em data estipulada pelo mesmo. Seu diário deve ser formatado em até 5 slides, incluindo no primeiro slide o nome do relatório e dos integrantes do grupo. 4
ETAPA 3 Aula-tema: Máquinas universais, Tese de Church, Computabilidade. Esta atividade é importante para que você sedimente conceitos sobre tópicos relacionados à história da Ciência da Computação e relacione-os com problemas encontrados na atualidade. Passo 1 Utilizando a Internet, desenvolva uma pesquisa sobre Alan Turing. Utilize os links a seguir como ponto de partida para sua pesquisa, porém não se limitem a estes. Desenvolva uma bibliografia consistente com ao menos mais 3 links ou livros além dos aqui propostos. Link1 - <http://www.turing.org.uk/>. Acesso em 09 de junho de 2010. Link2 - http://plato.stanford.edu/entries/turing/>. Acesso em 09 de junho de 2010. Link3 - http://en.wikipedia.org/wiki/turing_test >. Acesso em 09 de junho de 2010. Passo 2 Anote em seu diário acadêmico os fatos que você julgue relevantes sobre a vida de Alan Turing e suas contribuições para a construção da Ciência da Computação, atentando-se, principalmente, sobre os temas relacionados às suas contribuições para a Inteligência Artificial, Criptografia e o conceito da Máquina por ele proposta. Passo 3 Reúna as anotações dos membros do grupo e identifique as coincidências e/ou novas descobertas observadas por cada integrante e desenvolva uma apresentação que relate um pouco sobre estas contribuições. Passo 4 Formate o material em seu diário acadêmico (que deve ser nomeado como: Relatório 03 - Alan Turing) e o entregue ao professor em data pré-determinada. Seja criativo: utilize fotos e imagens coletadas na Internet, não se esquecendo de incluir, no último slide, a bibliografia consultada. Seu diário deve ser formatado em até 8 slides, incluindo no primeiro slide o nome da atividade e dos integrantes do grupo. ETAPA 4 Aula-tema: Máquinas universais, Tese de Church, Funções recursivas, Computabilidade. Esta atividade é importante para que você desenvolva a proposta de uma máquina de criptografia teórica, além de relacionar os principais conceitos da disciplina com a prática. Passo 1 Retome o conteúdo dos diários acadêmicos desenvolvidos pelo seu grupo nas etapas anteriores e em seguida faça a leitura dos artigos indicados pelos links a seguir: 5
Link1: <https://disciplinas.dcc.ufba.br/pub/mata50/notasdeaula/mealymoore.pdf>. Acesso em 09 de junho de 2010. (Ao acessar este endereço, seu navegador pode exibir uma mensagem de advertência quanto ao certificado de segurança do site. A mensagem pode ser ignorada) Link2: <http://www.inf.ufsc.br/~barreto/trabaluno/tc_roberta_diogo_henrique.pdf>. Acesso em 09 de junho de 2010. Passo 2 Elabore uma máquina de criptografia, usando o conceito de Autômato Finito com Saída (máquina de Mealy), que receba uma cadeia de entrada só de letras (uma palavra qualquer) e a converta para um código numérico (uma cadeia numérica). O autômato deve seguir à seguinte regra: Se a letra lida for uma consoante, o valor de saída será 1; Se a letra lida for igual a A ou E ou I, a saída será igual a 2; Se a letra lida for igual a O ou U, a saída será igual a 0 (zero). Passo 3 Anexe ao seu diário acadêmico o autômato desenvolvido e monte um passo a passo, explicando o funcionamento da máquina ao se executar a palavra: ANHANGUERA. Evidencie no passo a passo qual o processo de conversão da palavra em código e deixe claro qual o código resultante. Passo 4 Formate o material em seu diário acadêmico (que deve ser nomeado como: Relatório 04 - Máquina de Criptografia) e o entregue ao professor em data pré-determinada. Seja criativo ao desenvolver o passo a passo e utilize os recursos de animação e apresentação que a ferramenta de desenvolvimento de slides adotada lhe permite. Seu diário deve ser formatado em até 10 slides, incluindo no primeiro slide o nome da atividade e dos integrantes do grupo. 6