Informatik für Biol./Pharm. Wiss. Willkommen . . . . . . Studentinnen und Studenten der Studiengänge Biologie Pharmazeutische Wissenschaften Bewegungswissenschaften und Sport zur Vorlesung Informatik für Biol./Pharm. Wiss. http://www.ibpw.ethz.ch/

Agenda für heute, 24. Februar, 2010 Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information 2/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Dozent Prof. Dr. H. Hinterberger Das Team Dozent Prof. Dr. H. Hinterberger Departement Informatik Assistierende Hilfsassistierende Markus Dahinden Stefan Alig Serkan Bozyigit Franziska Dammeier Matthias Geel Dominik Dinten Ömer Demirel Andrea Dittus Jens Maue Bryan Grob Marcel Schöngens Hannah Haberkern Andreas Sprock Roman Saratz Adrian Schmiedmeister Mischa Schweingruber 3/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information

Gebiete der Informatik Theoretische Informatik Technische Informatik Praktische Informatik Angewandte Informatik Formale Methoden, mathematische Modelle Bsp.: Formale Sprachen, Graphentheorie, Automatentheorie, Berechenbarkeit, Kryptographie, Komplexitätstheorie . . . Funktioneller Aufbau von Rechnern, Geräten, Schaltungen Bsp.: Rechnerarchitektur, Rechnernetze, VLSI-Entwurf, mobile computing . . . Programmsysteme, Programmierumgebungen Bsp.: Programmiersprachen, Übersetzerbau, Betriebssysteme, Software- Engineering, Informationssysteme, Simulation, Internetanwendungen . . . Anwendung von Methoden und Systemen der Informatik Bsp.: Betriebsinformatik, CAD, CAE, medizinische Informatik, Software- Ergonomie, Expertensysteme, Prozesssteuerung . . . 4/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Sichtweisen der Informatik Gesellschaft Informationsgesellschaft Angewandte Informatik Informatikmittel Praktische Informatik Technische Informatik Informatikingenieur Theoretische Informatik 5/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Einsatz der Informatik Eingabedaten Ausgabedaten Informations- arbeitsplatz Daten werden verarbeitet oder transportiert digital darstellen interpretieren Wir Information neue Information umwandeln Bedeutung erkennen 6/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Informatikmittel für unseren Informationsarbeitsplatz Computer: "Wintel" Datenverwaltung: Excel & Access (Microsoft, OpenOffice) Kommunikation: Internet (SeaMonkey Composer) Datenverarbeitung: Excel (Microsoft, OpenOffice) Informationserzeugung: Excel & VisuLab 7/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Prozesssteuerung und Datenerfassung am Informationsarbeitsplatz 8/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Datenverarbeitung am Informationsarbeitsplatz Tabellenkalkulation  Makroprogrammierung  Internet  Datenverwaltung    Datenvisualisierung 9/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial® Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information

Bereitschaft, Selbstverantwortung für den Lernvorgang zu übernehmen. Voraussetzungen Elementare Fertigkeiten im Umgang mit einem Personalcomputer und dessen Betriebssystem. Wir erwarten nicht, dass Sie mit Details der Elektronik vertraut sind und auch nicht, dass Sie programmieren können. Bereitschaft, Selbstverantwortung für den Lernvorgang zu übernehmen. Die Daten und Räume sind ebenfalls auf dem Informationsblatt notiert. Studierende in den Umweltnaturwissenschaften benötigen eine Syquest Festplatte, 5 1/4", 44 MByte. Wenn Sie mit einem System umgehen können, beschaffen sie sich bereits jetzt eine Syquest und kopieren sie die Systemsoftware. Alle anderen sollten sich vor dem 31. Okt. eine 3 1/2 " Diskette beschaffen. 10/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Ziele der Lehrveranstaltung Einen Informationsarbeitsplatz wirkungsvoll einsetzen: Datentransfer, Datenverarbeitung, Datendarstellung, Informationserzeugung, Datenverwaltung, Programmierung Teile der Informatik-Infrastruktur der ETH kennen lernen Mit dem Grundwortschatz der Informatik umgehen lernen Komplexität beherrschen lernen 11/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Funktionalität eines Informationsarbeitsplatz 12/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Themen der 7 Vorlesungen Schwerpunkt: Konzepte und Methoden Datum 1 Einführung 24. Februar 2 Rechnernetze, Internet 3. März 3 Numerische Methoden 17. März 4 Datenvisualisierung 31. März 5 Datenverwaltung 14. April 6 Datenbankentwurf 28. April 7 Programmierung 12. Mai 13/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Themen der 6 Übungen Schwerpunkt: Kompetenzerwerb Abgabe-Zeitraum Praxis 1: Publizieren über Internet 1. März bis 12. März Praxis 2: Tabellenkalkulation 15. März bis 26. März Praxis 3: Datenvisualisierung 29. März bis 16. April Praxis 4: Daten verwalten 1 19. April bis 30. April Praxis 5: Daten verwalten 2 3. Mai bis 14. Mai Praxis 6: Makroprogrammierung 17. Mai bis 28. Mai Semesterende-Test 31. Mai bis 4. Juni Leistungskontrolle: Alle 6 Übungen bearbeiten und präsentieren, sowie den Semesterende-Test absolvieren 14/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Räume und Computer Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

ETH-Intranet (Teilansicht) Wireless 15/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Ihre Computerarbeitsplätze an der ETH Raum Anzahl Typ Studiengang HG D 12 21 PC/XP Beweg. Wiss. & Sport und Pharm. Wiss. HG E 19 42 PC/XP Beweg. Wiss. & Sport HG E 26.1 32 PC/XP Biologie HG E 26.3 32 PC/XP Pharm. Wiss. HG E 27 26 PC/XP Alle (ideal für Laptops) Betreuungszeiten: Siehe Informationsblatt und Homepage Unbetreute Computerräume: CAB H 56 & H 57 Hinweis: Computer verfügen über Dualboot Windows/Linux (wählbar bei Systemstart) 16/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Ihre Computerarbeitsplätze an der ETH Sie können in irgend einem der öffentlichen Computerräume arbeiten, solange diese nicht für andere Veranstaltungen reserviert sind. Übungen abgeben können Sie jedoch nur in den für Sie reservierten Räumen. Für den Zugang von zu Hause aus, siehe: http://www.id.ethz.ch/services/list/dialup 17/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Computerarbeitsplätze: Zugangsverwaltung In den Ihnen zugeteilten, sowie in allen öffentlichen Computerräumen: Login-Name und Kennwort vom nethz (bereits in Ihrem Besitz) Beispiel: bsteiner, Xz.s41A Passwörter nur über http://passwort.ethz.ch ändern!! Bei Zugangs-Problemen wenden Sie sich bitte an: hotline@student.ethz.ch 044 632 7777 Clöient/Server-Struktur der Rechner erklären 18/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Wann können Sie an ETH-Computern arbeiten? Die Computerräume sind während der jeweiligen Gebäudeöffnungszeiten zugänglich. Hauptgebäude Montag - Freitag 7:00 – 21:30 Uhr Samstag 7:00 – 16:00 Uhr CAB Montag - Freitag 6:30 – 19:00 Uhr Ausnahme: Die Räume sind für andere Veranstaltungen reserviert. Bedingung: Sie sind auf den Computern zugangsberechtigt. Weitere Informationen auf: http://www.id.ethz.ch/services/list/comp_raum_stud/arbeitsraeume 19/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Einführung ins E.Tutorial® Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial® Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information

Selbständige ICT-Kompetenzen Fertigkeiten Konzepte Explain Do Try See 20/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Instruktion Anwendung Überprüfung 21/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information Begrüssung Gebiete, Sichtweisen & Einsatz der Informatik Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes I: Kommunikation Ziele und Struktur der Lehrveranstaltung, Leistungskontrolle Räume und Computer Pause Einführung ins E.Tutorial Beispiel eines Informationsarbeitsplatzes II: Information

A: Total der befallenen Stände Von einfachen Daten . . . Häufigkeit verschiedener Bienenkrankheiten Kanton Faulbrut Sauerbrut Acarapis Varroa A B ZH 373 4.5 152 2.3 453 5.5 1161 137.1 BE 2239 6.8 847 3.3 1117 3.4 1205 35.9 LU 734 7.7 10 0.1 159 1.6 614 62.3 UR 20 86 28.1 7 1.2 92 149.3 SZ 107 5.9 100 6.9 112 6.2 532 284.6 OW 25 4.3 5 1.1 9 1.5 19 31.6 • • Schweiz 9278 7.1 3303 3.2 6419 4.9 9571 71.6 Varroa A: Total der befallenen Stände B: Befallene Stände pro Jahr und 1000 Bienenbesitzer (1988) 22/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

. . . zu komplexen Fragestellungen Faulbrut Einwohner/Besitzer Sauerbrut Einwohner/Volk Sackbrut Tal/Volk Kalkbrut Fläche/Volk Tracheenmilbe Wald/Volk 1. Varroa Kunstwiese/Volk Eingesandte Proben Naturwiese/Volk Honigertrag Beeren/Volk Kulturland/Honig Raps/Volk Kulturland/Volk Obst/Volk Beschreibung der Lebensumgebung von Bienen in der Schweiz durch 20 Variablen! 23/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Multivariate Visualisierung! "Rangliste" der Kantone Wie können wir mit dieser Komplexität umgehen? Multivariate Visualisierung! 24/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

2-d: Schwankungen in der Anzahl registrierter Fälle von Faulbrut 25/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

2-d: Entwicklung des Varroa-Befalls 26/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Und bei mehr Dimensionen? 3-d: Im Kanton Zürich gemeldete Fälle von Faulbrut, gegliedert nach Bezirk Und bei mehr Dimensionen? 27/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Chernoff‘s Idee zur Visualisierung mehrdimensionaler Daten Die Grösse oder Form verschiedener Gesichtsteile entsprechen dem Wert unterschiedlicher Parameter. 28/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Extreme Ausprägungen des Gesichts 29/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Mögliche Zuordnung von Bienendaten an Gesichtsteile Biegung der Mundlinie Honigertrag Grösse des Augapfels Raps/Volk Neigung der Augenbrauen Kulturland/Honig Stellung der Pupillen Obst/Volk Breite der Nase Kulturland/Volk Höhe der Augenbrauen Beeren/Volk Länge der Nase Fläche/Volk Länge der Augenbrauen 1. Varroa Länge der Mundlinie Einwohner/Besitzer Höhe des Gesichts Eingesandte Proben Höhe des Mundzentrums Einwohner/Volk Rundung obere Gesichtshälfte Faulbrut Abstand der Augen Tal/Volk Rundung untere Gesichtshälfte Sauerbrut 30/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

"Klassenbild" mit den 26 Kantonen der Schweiz 17 geordnet nach Ähnlichkeit Schwierige Aufgabe! Kann der Computer helfen? Zwei Probleme dieses Verfahrens: 1) Abhängigkeiten von Parametern (bei schmalem Mund verschwindet die Krümmung) 2) Klassifizieren, z.B. Gruppen bilden ist schwierig zu automatisieren 31/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Ja, mit Methoden der multivariaten Visualisierung Permutationsmatrix: Jede Spalte ein Kanton, jede Zeile ein Merkmal Zwei Probleme dieses Verfahrens: 1) Abhängigkeiten von Parametern (bei schmalem Mund verschwindet die Krümmung) 2) Klassifizieren, z.B. Gruppen bilden ist schwierig zu automatisieren 32/32 Informatik für Biol. & Pharm. Wissenschaften © Departement Informatik, ETH Zürich

Danke für Ihre Aufmerksamkeit