Lý thuyết Tin học 12 Bài 27 (Kết nối tri thức): Máy tính và Khoa học dữ liệu

Lý thuyết Tin học 12 Bài 27: Máy tính và Khoa học dữ liệu

1. Vai trò của máy tính đối với sự phát triển của khoa học dữ liệu

Quy trình Khoa học dữ liệu là chuỗi các bước để nghiên cứu, phân tích và khám phá tri thức từ dữ liệu. Quy trình này bao gồm:

-Thu thập và tiền xử lý dữ liệu

-Khám phá tri thức

-Phân tích, đánh giá, triển khai và báo cáo kết quả

Máy tính đóng vai trò thiết yếu trong quy trình này với các chức năng chính:

-Xử lý và lưu trữ dữ liệu: Cung cấp công cụ để xử lý, lưu trữ và quản lý dữ liệu lớn và phức tạp.

-Phân tích và khai phá dữ liệu: Thực hiện các thuật toán và mô hình học máy để phân tích dữ liệu và khám phá tri thức.

-Trực quan hóa dữ liệu: Tạo các biểu đồ và đồ thị giúp trình bày phát hiện một cách dễ hiểu.

-Tự động hóa: Hỗ trợ tự động hóa các tác vụ lặp lại, tăng tốc và giảm lỗi trong quy trình.

- Xử lý song song: Dùng bộ xử lý đa lõi và hệ thống phân tán để giảm thời gian phân tích dữ liệu lớn.

-Điện toán đám mây: Cung cấp tài nguyên tính toán qua nền tảng đám mây, giảm nhu cầu đầu tư vào phần cứng.

- Hợp tác và truyền thông: Hỗ trợ làm việc nhóm, chia sẻ thông tin và cộng tác hiệu quả.

=>Máy tính có vai trò không thể thiếu trong mọi giai đoạn của quy trình khoa học dữ liệu. Nó cung cấp sức mạnh tính toán, khả năng lưu trữ và khả năng tự động hoá cần thiết để xử lí, phân tích và khám phá tri thức từ dữ liệu, góp phần vào sự phát triển và thành công của Khoa học dữ liệu, mở ra cơ hội làm việc với dữ liệu lớn mà trước đây không thể thực hiện được. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực Khoa học dữ liệu, giúp tạo lập giá trị và tri thức từ nguồn dữ liệu lớn phong phú và đa dạng.

2. Tính ưu việt trong việc sử dụng máy tính và thuật toán hiệu quả để xử lí dữ liệu lớn

Máy tính và các thuật toán hiệu quả giúp xử lý dữ liệu lớn một cách nhanh chóng, nhất quán và hiệu quả. Ví dụ cụ thể về Dự án Hệ gene người (Human Genome Project - HGP) minh họa điều này rõ ràng.

Giải trình tự gene:

- Hệ gene người là chuỗi 3 tỉ ký tự A, C, G, T mang thông tin di truyền.

- Máy giải trình tự gene chỉ xác định được các đoạn nucleotide ngắn, cần ghép hàng triệu đoạn ngắn này thành một hệ gene hoàn chỉnh.

- Quá trình này đòi hỏi máy tính mạnh và thuật toán chính xác.

Dự án Hệ gene người (HGP):

- Kích thước dữ liệu: Chuỗi hệ gene có độ dài khoảng 107,8 tỉ km, tạo ra hàng trăm gigabyte dữ liệu thô.

- Lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu HGP ước tính chiếm khoảng một trăm nghìn gigabyte.

- Sức mạnh xử lý: Dự án sử dụng mạng lưới siêu máy tính toàn cầu, tương đương hàng nghìn máy tính xách tay hiện đại.

Lợi ích và tầm quan trọng:

- Tốc độ và hiệu quả: Máy tính và thuật toán giúp đẩy nhanh quá trình phân tích dữ liệu di truyền, hoàn thành dự án nhanh hơn nhiều so với phương pháp thủ công.

- Độ chính xác: Quy trình tự động giảm nguy cơ sai sót và đảm bảo tính chính xác của trình tự bộ gene.

- Xử lý và lưu trữ dữ liệu: Cơ sở hạ tầng tính toán cho phép quản lý và lưu trữ dữ liệu gene lớn.

- Tích hợp dữ liệu: Máy tính và thuật toán tích hợp dữ liệu từ nhiều nhóm nghiên cứu, đảm bảo tính nhất quán và hiệu quả hợp tác.

- Giải thích dữ liệu: Các thuật toán giúp giải thích thông tin di truyền, xác định gene và các vùng chức năng trong bộ gene.

- Phân tích thời gian thực: Khả năng phân tích dữ liệu nhanh chóng, hỗ trợ đưa ra quyết định nhanh.

- Xử lý song song: Kỹ thuật tính toán song song tăng tốc việc phân tích dữ liệu.

- Khả năng mở rộng: Cơ sở hạ tầng tính toán được thiết kế để xử lý quy mô và độ phức tạp của dữ liệu gene, cần thiết cho các dự án khoa học quy mô lớn.

Sự thành công của HGP đã cung cấp nhiều thông tin về gene người, thay đổi hiểu biết về di truyền học và dẫn tới nhiều tiến bộ y học. Điều này cho thấy tầm quan trọng của máy tính và các thuật toán trong nghiên cứu bộ gene và xử lý dữ liệu lớn.

Trắc nghiệm Tin học 12 Bài 27: Máy tính và Khoa học dữ liệu

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 10. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Máy tính đóng vai trò gì trong quá trình thu thập và tiền xử lý dữ liệu trong khoa học dữ liệu?

A. Chỉ lưu trữ dữ liệu

B. Chỉ trực quan hóa dữ liệu

C. Cung cấp công cụ xử lý và lưu trữ dữ liệu lớn

D. Tạo ra dữ liệu mới

Câu 2: Vai trò của máy tính trong việc trực quan hóa dữ liệu là gì?

A. Tự động tạo ra dữ liệu mới

B. Tạo các biểu đồ và đồ thị

C. Lưu trữ dữ liệu

D. Xử lý và phân tích dữ liệu

Câu 3: Trong dự án Hệ gene người (HGP), máy tính đã hỗ trợ gì cho quá trình giải trình tự gene?

A. Lưu trữ dữ liệu một cách an toàn

B. Đảm bảo độ chính xác của trình tự bộ gene

C. Tạo ra các mô hình dữ liệu mới

D. Phân tích dữ liệu bằng tay

Câu 4: Một trong những ưu điểm của việc sử dụng điện toán đám mây trong khoa học dữ liệu là gì?

A. Tăng chi phí phần cứng

B. Giảm khả năng hợp tác

C. Cung cấp tài nguyên tính toán mà không cần đầu tư vào phần cứng

D. Giảm hiệu suất làm việc

Câu 5: Kỹ thuật nào được sử dụng để giảm thời gian phân tích dữ liệu lớn?

A. Xử lý tuần tự

B. Xử lý song song

C. Xử lý bằng tay

D. Xử lý dữ liệu nhỏ

Câu 6: Tính năng tự động hóa trong khoa học dữ liệu giúp đạt được điều gì?

A. Tạo ra dữ liệu mới từ dữ liệu cũ

B. Tăng tốc và giảm lỗi trong quy trình

C. Loại bỏ sự cần thiết của con người trong quá trình phân tích

D. Tăng độ phức tạp của các bài toán

Câu 7: Máy tính hỗ trợ gì trong việc phân tích thời gian thực của dữ liệu?

A. Chỉ lưu trữ dữ liệu mà không phân tích

B. Phân tích dữ liệu với tốc độ chậm

C. Hỗ trợ đưa ra quyết định nhanh chóng

D. Tạo ra dữ liệu mới

Câu 8: Trong dự án HGP, vì sao cần sử dụng mạng lưới siêu máy tính?

A. Để tiết kiệm chi phí

B. Để tăng cường khả năng lưu trữ

C. Để hoàn thành quá trình giải trình tự gene nhanh hơn

D. Để giảm thiểu lỗi của con người

Câu 9: Máy tính và các thuật toán có vai trò gì trong việc giải thích dữ liệu gene?

A. Chỉ lưu trữ dữ liệu

B. Chỉ trực quan hóa dữ liệu

C. Xác định gene và các vùng chức năng trong bộ gene

D. Tạo ra các dữ liệu gene mới

Câu 10: Lợi ích của việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nhóm nghiên cứu trong dự án HGP là gì?

A. Tăng chi phí lưu trữ

B. Đảm bảo tính nhất quán và hiệu quả hợp tác

C. Giảm khả năng phân tích dữ liệu

D. Tăng khả năng lỗi trong dữ liệu

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 2. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu 1: Phát biểu sau đúng hay sai về vai trò của máy tính trong khoa học dữ liệu ?

a) Máy tính không cần thiết trong việc trực quan hóa dữ liệu.

b) Máy tính hỗ trợ tự động hóa các tác vụ lặp lại, tăng tốc và giảm lỗi trong quy trình khoa học dữ liệu

c) Máy tính không có khả năng xử lý song song dữ liệu lớn.

d) Điện toán đám mây không cần thiết trong việc giảm nhu cầu đầu tư vào phần cứng.

Câu 2: Tính ưu việt của máy tính và thuật toán trong xử lý dữ liệu lớn đúng hay sai?

a) Máy tính và thuật toán có thể xử lý dữ liệu lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả.

b) Máy tính không cần thiết trong việc đảm bảo tính chính xác của trình tự bộ gene.

c) Các thuật toán không thể tích hợp dữ liệu từ nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau.

d) Khả năng mở rộng của cơ sở hạ tầng tính toán không quan trọng trong các dự án khoa học quy mô lớn.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 3

Câu 1: Tại sao máy tính quan trọng trong quá trình phân tích dữ liệu trong khoa học dữ liệu?

Câu 2: Những lợi ích chính của việc sử dụng điện toán đám mây trong khoa học dữ liệu là gì?

Câu 3: Dự án Hệ gene người (HGP) đã minh họa tính ưu việt của máy tính và thuật toán trong xử lý dữ liệu lớn như thế nào?

Xem thêm