Informatica in ons dagelijks leven:

Routeplanner

Gerard Tel (docent)

Wat is informatica?In vrijwel alles zit informatica

• mobiele telefoon, mp3-speler• navigatiesysteem• televisie, medische apparatuur

Vrijwel niets werkt zonder Informatica• logistiek (planning)• entertainment (animaties)• het internet

Voorbeeld: Computer Games• Zeer grote toepassingen• Meest moderne informatica technieken• Game Technologie is een van de richtingen

van Informatica in Utrecht

Voorbeeld: Routeplanner• Relatief eenvoudige toepassing• Combinatie van moderne informatica en

andere beta disciplines• Grote Nederlandse invloed (Dijkstra, TomTom)

Wat zit er in?

• Miniatuur elektonica: processor, geheugen

• Nauwkeurige satelliet-ontvanger

• Trigonometrie (wiskunde)• Kaarten Europa (1 miljoen nuttige punten)• Aanraakscherm• Batterij• Bediening met pictogrammen en menu’s

Edsger Wybe Dijkstra (1930-2002)

• De eerste programmeur (in 1952!)

• Hij vond in 1959 uit hoe een computer routes kan uitrekenen

• Kortste Pad Algoritme van Dijkstra

• Punten en wegstukjes met afstand

Kortste weg (km)

Tomshuis

Afrit 18Afrit 19

Toren

Stadhuis

Kasteel

School

Molen

Zwembad

20

6 12

6

34

24

8

3

42

Wat ziet de Computer?start = 0end = 8[Nodes]0 "Toms huis" 1.62 11.941 "Toren" 7.01 11.752 "Stadhuis" 5.38 153 "Kasteel" 12.4 11.824 "School" 15.19 14.815 "Molen" 18.11 12.96…

[Edges]0-1 30-2 40-6 61-3 61-2 2…5-8 46-7 207-8 3

Voorlopige schattingenDijkstra’s rekenmethode gebruikt voorlopige schattingen

die later definitief wordenDe beste route om bij een blauw punt te komen is

bekend, de afstand staat erbij (definitief).De schatting van een punt (school):

Langs welk blauw buurpunt kun je het beste op school komen? En hoe ver is dat?

Kasteel: 15

Molen: 13

Startpunt: 0

School: ??

3

7

Pretpark

2Via de Molen: 13 + 7 = 20Via het Kasteel: 15 + 3 = 18

Het pretpark is niet blauw!

De schatting voor de school is 18

Dijkstra’s methode1. Maak eerst het beginpunt (Toms huis) blauw,

met afstand 02. Welk punt heeft de laagste schatting?

1. Maak het blauw

2. De schatting wordt de afstand (definitief)

3. Herhaal steeds stap 24. Je bent klaar als het

eindpunt (zwembad) blauw is

Aan het werk met Wybe• Aanmelden op PC• people.cs.uu.nl/gerard/Wybe• Memorystick:

RoutePlanner/Wybe.exe

Stap voor stap• Snelheidsschuif naar links• Een stap per klik (op Play)

• Probeer te bedenken wat er gebeurt bij de volgende klik

Snelste Route• Zet kaartenkiezer op Tom (Snelst)• Wat zou de beste route zijn?

12

4½ 9

9

2¼6

36

12

4½

63

Tomshuis

Afrit 18Afrit 19

Toren

Stadhuis

Kasteel

School

Molen

Zwembad

3000

900 1800

1800

4501200

600

1200

2400

900

1200

600

Tomshuis

Afrit 18Afrit 19

Toren

Stadhuis

Kasteel

School

Molen

Zwembad

Het moet nog beter!• Hoeveel wegen zijn er in

Nederland? Europa?• Reken (bijna) alleen met

snelwegen• Kun je rekenen met

éénrichtingswegen?• Werkt het voor fietsen of

wandelen anders?

Is het product af?

Doorgaande ontwikkeling!Recente onderzoeksprojecten (Utrecht):• Integratie van databestanden

Welke wegen zijn feitelijk dezelfde?• Dead reckoning

Geen ontvangst? Koppel beweging aan kaart.

• Weg-representatie met cirkelbogenVerminder het aantal punten in je kaart

Interactie• de manier van interactie heeft een

belangrijke invloed op gebruik• nieuwe technieken komen eraan: … Wii controller … gebaar herkenning … brein-machine interactie …

Vakken• Interaction Technology• Beeldverwerking

Minor: Informatiekunde

Algoritmiek• Gaat over het efficiënt uitvoeren van

complexe berekeningen• Welke keuze is optimaal• Zoekruimte• Wat kan wel,

wat kan niet• Hoe snel kan het

Vakken• Datastructuren• Algoritmiek• Optimalisering en complexiteit

De laagste schatting?• Dijkstra: “steeds alle punten bekijken”

Erg veel werk voor grote kaart!• Kies Rooster 2 en Mens-wachtrij

• Je moet steeds zelf de laagste schatting aanklikken

• Hoe kun je dit goed automatiseren?

De beste wachtrij•  

Geen richtingsgevoel• Kies Klungelig (en boom-wachtrij)• Wybe “ziet” slimme dingen niet

Negatieve kosten• Kan dat wel?• Kies Negatief gewicht

• Mens-wachtrij: kan wel

De Metro

• Open Metro (Naief)• Van Zicin naar Haje:

overstappen in Mustek en Muzeum• Van Cerny Most naar Skalka:

enkele overstap in Mustek is sneller!

• Algoritme aanpassen op overstapkosten?• Kaart corrigeren voor overstapkosten?

• Open Metro (Splits)

Combinatorische routes• Gewenst tussenpunt:

– Snelste route komt niet langs PIN– Wat is de snelste route MET PIN?– Snelste van huis -> PIN plus

Snelste van PIN -> Zwembad• Tussenpunt kost TWEE “normale”

routeberekeningen

Zwembad Quest• Tom heeft GELD en ZWEMBROEK nodig• GELD halen bij

– PIN machine, 1 min– Oma, heeft ook zwembroek, 33 min– Vriend, 13 min

• ZWEMBROEK bij– Huis, 22 min zoeken– Oma, ook geld, 33 min– Zeeman, 2 min, eerst GELD

• HOEVEEL mogelijke routes?

Quest als Routeprobleem• Per locatie vier knopen: -, G, Z, GZ• Start: [Toms Huis, -]

Doel: [Zwembad, GZ]• Ruilen of krijgen:

“lokaal wegstukje” met tijd

Quest is 1 normale routeberekeningNetwerk wordt vier keer zo groot

Informatica• ontwerpen en bouwen van

geautomatiseerde systemen• verbeteren van de werking van computers

en programmatuur

Informatiekunde• betekenis van ICT voor mens en

maatschappij• functioneren van mensen en organisaties• ICT vanuit het perspectief van de gebruiker

Meer weten over informatica als studie?

• Een dagje studeren (aanmelden via UU-site)

• Bekijk de website van het departement Informatica: www.cs.uu.nl/education/ met alle details van vakken, docenten en achtergronden

• Richting Gametechnologie: www.gametechnologie.nl Informatica-techniek gericht op Games, simulatie, graphics.