Bài F16. Máy tính, thuật toán và khoa học dữ liệu trang 151, 152, 153 SGK Tin học 12 Chân trời sáng tạo

CH tr 151

Theo em, những khả năng nổi bật nào đã giúp cho máy tính dần trở thành một thiết bị được sử dụng thường xuyên trong việc xử lí dữ liệu?

Phương pháp giải:

Những khả năng nổi bật đã giúp cho máy tính dần trở thành một thiết bị được sử dụng thường xuyên trong việc xử lí dữ liệu là: tốc độ xử lý, khả năng lưu trữ, tính tự động hóa, linh hoạt và khả năng tương tác.

Lời giải chi tiết:

Máy tính đã trở thành một thiết bị được sử dụng thường xuyên trong việc xử lý dữ liệu nhờ những khả năng nổi bật sau:

- Tốc độ xử lý: Máy tính có khả năng xử lý dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả, vượt trội so với việc xử lý thủ công. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tăng năng suất trong công việc.

- Khả năng lưu trữ: Máy tính có khả năng lưu trữ và quản lý lượng lớn dữ liệu. Điều này cho phép lưu trữ dữ liệu một cách dễ dàng và truy xuất nhanh chóng khi cần thiết.

- Tính tự động hóa: Máy tính có khả năng thực hiện các tác vụ xử lý dữ liệu một cách tự động, giảm sự phụ thuộc vào công việc thủ công và giảm thiểu sai sót con người.

- Linh hoạt và khả năng tương tác: Máy tính có thể thao tác với nhiều loại dữ liệu khác nhau, từ dữ liệu văn bản đến hình ảnh, âm thanh và video. Nó cũng cho phép tương tác và trao đổi dữ liệu với người dùng thông qua giao diện đồ họa và ứng dụng.

CH tr 153

Theo em, điện toán đám mây có vai trò như thế nào trong Khoa học dữ liệu.

Phương pháp giải:

Điện toán đám mây đóng vai trò quan trọng trong Khoa học dữ liệu.

Lời giải chi tiết:

Điện toán đám mây đóng vai trò quan trọng trong Khoa học dữ liệu bởi vì:

- Lưu trữ và quản lý dữ liệu: Điện toán đám mây cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu lớn và quản lý dữ liệu một cách linh hoạt. Nó cho phép các nhà nghiên cứu và chuyên gia dữ liệu lưu trữ, truy cập và chia sẻ dữ liệu một cách dễ dàng và an toàn.

- Tính toán mạnh mẽ: Điện toán đám mây cung cấp khả năng tính toán mạnh mẽ và linh hoạt, cho phép thực hiện các phép tính phức tạp và xử lý dữ liệu lớn một cách hiệu quả. Các dịch vụ điện toán đám mây cung cấp khả năng mở rộng linh hoạt để đáp ứng yêu cầu tính toán của các tác vụ phân tích dữ liệu phức tạp.

- Cộng tác và chia sẻ: Điện toán đám mây cho phép các nhà nghiên cứu và chuyên gia dữ liệu cộng tác và chia sẻ dữ liệu, công cụ và tài nguyên tính toán. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm việc nhóm, phân phối và trao đổi tri thức trong lĩnh vực Khoa học dữ liệu.

- Tiết kiệm chi phí và linh hoạt: Sử dụng điện toán đám mây cho Khoa học dữ liệu giúp tiết kiệm chi phí đầu tư vào phần cứng và hạ tầng máy chủ. Nó cũng cung cấp linh hoạt trong việc mở rộng và thu hẹp quy mô tính toán theo nhu cầu thực tế của các dự án Khoa học dữ liệu.

CH tr 155 KP

Thảo luận với bạn và cho biết một số ưu điểm khi sử dụng máy tính và thuật toán để xử lí dữ liệu lớn.

Phương pháp giải:

Lập nhóm thảo luận cùng bạn kết hợp tìm kiếm thông tin để trả lời.

Lời giải chi tiết:

Sử dụng máy tính và thuật toán trong xử lí dữ liệu lớn có nhiều ưu điểm như tăng tốc độ xử lí, khả năng tự động hoá, tính đa dạng, tính chính xác, khả năng mở rộng, khả năng lưu trữ, tiết kiệm thời gian,...

CH tr 155 LT1

Trình bày các yếu tố chính của dữ liệu lớn.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức được cung cấp trong bài học để trả lời.

Lời giải chi tiết:

Các yếu tố chính của dữ liệu lớn là:

- Tốc độ xử lí.

- Thực hiện các mô hình học máy trên dữ liệu lớn.

- Khả năng mở rộng.

- Lưu trữ và bảo mật dữ liệu.

- Xử lí theo thời gian thực.

- Xử lí song song.

- Tự động hóa.

CH tr 155 LT2

Nêu ví dụ minh hoạ tính ưu việt của máy tính khi xử lí dữ liệu lớn.

Phương pháp giải:

Tìm kiếm thông tin trên các nguồn tài liệu khác nhau để trả lời.

Lời giải chi tiết:

Để minh hoạ tính ưu việt của máy tính trong việc xử lý dữ liệu lớn, hãy xem xét ví dụ về phân tích dữ liệu y tế trong nghiên cứu bệnh tật.

Tình huống: Một bệnh viện lớn muốn phân tích dữ liệu từ hàng triệu hồ sơ bệnh nhân để tìm hiểu mối liên hệ giữa các yếu tố di truyền và nguy cơ mắc bệnh tiểu đường.

Khối lượng dữ liệu khổng lồ:

• Dữ liệu cần xử lý: Bao gồm hàng triệu hồ sơ bệnh nhân với hàng trăm triệu dữ liệu liên quan như thông tin cá nhân, kết quả xét nghiệm, lịch sử bệnh tật, thông tin di truyền, v.v.

• Khối lượng dữ liệu: Từ hàng trăm terabyte đến petabyte dữ liệu.

Nhu cầu phân tích phức tạp:

• Phân tích dữ liệu: Tìm kiếm các mẫu và mối liên hệ trong dữ liệu lớn là rất phức tạp. Điều này bao gồm việc thực hiện các phép toán thống kê, xây dựng các mô hình dự đoán, và sử dụng các thuật toán học máy (machine learning) để phân tích dữ liệu di truyền và bệnh tật.

• Yêu cầu xử lý: Các phép toán phải được thực hiện trên một khối lượng dữ liệu rất lớn và cần phải nhanh chóng để cung cấp thông tin kịp thời cho các bác sĩ và nhà nghiên cứu.

Máy tính với khả năng xử lý cao:

• Phân tích bằng máy tính: Máy tính với phần cứng mạnh mẽ như các máy chủ đa nhân, các hệ thống phân tán hoặc các cụm máy tính (cluster) có khả năng xử lý hàng triệu phép toán đồng thời.

• Kỹ thuật xử lý: Sử dụng các kỹ thuật xử lý dữ liệu phân tán, như Hadoop hoặc Spark, để chia nhỏ và xử lý dữ liệu song song. Máy tính cũng có khả năng sử dụng các thuật toán tối ưu hóa và các mô hình học máy để phân tích nhanh chóng.

Kết quả:

• Khả năng tìm kiếm mối liên hệ: Máy tính có thể nhanh chóng phân tích hàng triệu hồ sơ để tìm ra các yếu tố có liên quan đến nguy cơ mắc bệnh tiểu đường, giúp nhận diện các yếu tố di truyền quan trọng.

• Tăng cường khả năng dự đoán: Các mô hình học máy có thể dự đoán nguy cơ bệnh tiểu đường cho từng bệnh nhân dựa trên dữ liệu di truyền và các yếu tố khác.

CH tr 155 VD1

Cho biết dữ liệu tạo ra từ mạng xã hội có các tính chất của dữ liệu lớn không.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin để trả lời.

Lời giải chi tiết:

Dữ liệu tạo ra từ mạng xã hội thường có các tính chất của dữ liệu lớn, cụ thể là:

Khối lượng lớn (Volume): Mạng xã hội như Facebook, Twitter, Instagram, và LinkedIn tạo ra một khối lượng dữ liệu khổng lồ hàng ngày. Ví dụ, trên Facebook, hàng triệu bài đăng, bình luận, và hình ảnh được tải lên mỗi phút. Điều này tạo ra một lượng dữ liệu rất lớn mà cần phải được lưu trữ và xử lý.

Tốc độ cao (Velocity): Dữ liệu từ mạng xã hội được tạo ra và cập nhật liên tục trong thời gian thực. Ví dụ, người dùng liên tục đăng trạng thái, chia sẻ, và tương tác với nhau. Tốc độ này yêu cầu các hệ thống phải xử lý và phân tích dữ liệu gần như ngay lập tức để cung cấp thông tin kịp thời và phản hồi nhanh.

Độ đa dạng (Variety): Dữ liệu mạng xã hội rất đa dạng về định dạng và loại hình. Bao gồm văn bản (bài viết, bình luận), hình ảnh, video, âm thanh, và các loại dữ liệu không cấu trúc khác. Đây là thách thức lớn cho việc phân tích và lưu trữ vì các loại dữ liệu khác nhau yêu cầu các phương pháp xử lý khác nhau.

Tính chính xác (Veracity): Dữ liệu trên mạng xã hội có thể không đồng nhất và có chứa nhiều thông tin sai lệch hoặc không chính xác. Việc xác minh và làm sạch dữ liệu để đảm bảo độ chính xác là một thách thức lớn.

Giá trị (Value): Dữ liệu từ mạng xã hội có giá trị cao đối với các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp, và tổ chức. Nó có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hành vi người dùng, xu hướng thị trường, và sự tương tác xã hội. Tuy nhiên, khai thác giá trị từ dữ liệu lớn này đòi hỏi công cụ và kỹ thuật phân tích mạnh mẽ.

CH tr 155 VD2

Tìm hiểu và trình bày sơ lược vai trò của tự động hoá trong Khoa học dữ liệu.

Phương pháp giải:

Sử dụng các nguồn thông tin khác nhau để tìm hiểu và trả lời.

Lời giải chi tiết:

Tự động hoá trong Khoa học dữ liệu đóng vai trò quan trọng như sau:

- Tự động hoá giúp giảm thiểu công việc thủ công và tối ưu hóa quy trình xử lý dữ liệu. Nó cho phép tự động thực hiện các tác vụ như thu thập dữ liệu, tiền xử lý, phân tích và trực quan hóa dữ liệu.

- Tự động hoá cung cấp khả năng lập trình và thực thi các thuật toán phân tích dữ liệu phức tạp. Điều này giúp nghiên cứu viên và chuyên gia dữ liệu tăng cường khả năng tiếp cận và sử dụng các phương pháp và công cụ phân tích mạnh mẽ.

- Tự động hoá cung cấp khả năng mở rộng và tái sử dụng. Các quy trình và công việc được tự động hoá có thể được áp dụng cho nhiều dự án và tập dữ liệu khác nhau, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

- Tự động hoá hỗ trợ việc tự động tìm kiếm tri thức từ dữ liệu. Các thuật toán học máy và khai phá dữ liệu có thể được áp dụng tự động để phát hiện mẫu, khám phá thông tin ẩn và tạo ra các dự đoán từ dữ liệu lớn.

- Tự động hoá cung cấp khả năng tương tác và trực quan hóa dữ liệu. Các công cụ và giao diện tự động hoá cho phép người dùng trực quan hóa và tương tác với dữ liệu một cách dễ dàng, giúp hiểu rõ hơn và đưa ra quyết định dựa trên thông tin.