Mô phỏng Tin học

Nửa trên là dây chuyền dữ liệu lớn: thu thập bản ghi thô, làm sạch (bỏ bản trùng, bản thiếu trường, bản sai định dạng) rồi mới phân tích; học sinh kéo số bản ghi và mức lọc để thấy số bản ghi dùng được và độ tin cậy của kết quả đổi theo. Nửa dưới là hệ đề xuất chạy từng vòng: máy luôn gợi ý chủ đề em hay xem nhất, mức quan tâm tăng lên, độ đa dạng tính bằng entropy tụt dần và bong bóng thông tin hình thành; kéo mức khám phá lên thì bong bóng vỡ ra.

Mỗi tình huống có vài hành vi để chọn; mỗi hành vi có mức độ vi phạm riêng và chương trình cộng thêm điểm theo số người tiếp cận (tính theo lôgarit), theo việc có tái phạm hay không, rồi đối chiếu với tuổi để đưa ra mức xử lí trên thang bốn bậc: nhắc nhở, buộc gỡ bỏ và xin lỗi, xử phạt vi phạm hành chính, truy cứu trách nhiệm hình sự. Kim chỉ trên thang dịch chuyển ngay khi kéo các thanh trượt, kèm tên văn bản pháp luật điều chỉnh hành vi đó.

Dữ liệu huấn luyện gồm hai lớp điểm trên mặt phẳng hai đặc trưng. Học sinh kéo điểm mới (ngôi sao) đến vị trí bất kì: máy tính tìm k điểm gần nhất, đếm phiếu của từng lớp và gán nhãn cho điểm mới; vùng màu nền cho thấy ranh giới quyết định của mô hình. Thêm điểm huấn luyện bằng cách bấm, đổi k để thấy mô hình nhạy hay mượt hơn.

Năm nhóm nghề công nghệ thông tin được mô hình hoá bằng hai đường: nhu cầu tuyển mới mỗi năm tăng theo cấp số nhân với tốc độ riêng của nhóm, còn nguồn cung là số người tốt nghiệp nhân với tỉ lệ đáp ứng được yêu cầu doanh nghiệp ngay. Kéo thanh năm, tốc độ tăng nhu cầu và tỉ lệ đáp ứng để thấy khoảng thiếu hụt rộng ra hay hẹp lại, và mức lương tham khảo thay đổi theo áp lực thiếu người. Bấm vào một nhóm nghề để xem kĩ năng tuyển dụng đòi hỏi.

Dữ liệu hai lớp trên mặt phẳng hai đặc trưng (thời tiết và việc đi chơi, táo hay chanh, kết quả bài kiểm tra). Máy dựng cây quyết định bằng cách chọn ở mỗi nút câu hỏi "đặc trưng ≤ ngưỡng?" làm giảm tạp chất Gini hoặc entropy nhiều nhất, hoặc học sinh tự bấm để cắt vùng và xem trước mức giảm tạp chất. Mặt phẳng được chia thành các hình chữ nhật, cây hiện bên dưới; đổi độ sâu tối đa để so độ chính xác trên dữ liệu huấn luyện và dữ liệu kiểm tra, thấy rõ hiện tượng quá khớp.

Lưới ô vuông có tường, một ô xuất phát và một ô đích. Học sinh chọn thuật toán tìm theo chiều rộng (BFS, dùng hàng đợi), theo chiều sâu (DFS, dùng ngăn xếp) hoặc A*, rồi xem từng bước: ô đang chờ xét được đánh số theo thứ tự sẽ lấy ra, ô đã xét tô màu theo khoảng cách, cuối cùng hiện đường tìm được. Vẽ hoặc xoá tường, kéo điểm xuất phát và đích, tạo mê cung mới và so sánh số ô đã xét, độ dài đường đi của từng thuật toán.

Hai bảng HOC_SINH và LOP liên kết với nhau bằng khoá ngoài MaLop trỏ tới khoá chính MaLop của bảng LOP. Học sinh dựng truy vấn bằng các ô chọn: lấy bảng nào, có nối hai bảng không, điều kiện lọc là gì, sắp xếp theo cột nào, lấy bao nhiêu dòng. Chương trình sinh ra câu lệnh SQL tương ứng và chạy thật trên dữ liệu, nên đổi điều kiện là thấy bảng kết quả đổi theo; bấm một dòng để thấy dòng nào của bảng kia đã ghép vào.

Mỗi nghề công nghệ thông tin được mô tả bằng danh sách kĩ năng, mỗi kĩ năng cần một số giờ luyện tập nhất định. Học sinh chọn nghề rồi kéo số năm theo đuổi, số giờ học mỗi tuần và bật chế độ làm dự án thật; tổng giờ tích luỹ bằng số năm nhân 52 tuần nhân số giờ mỗi tuần, cộng thêm phần thưởng khi có dự án. Số giờ đó được rót lần lượt vào từng kĩ năng, thanh tiến trình đầy dần và bậc nghề trên trục thời gian dịch chuyển từ mới bắt đầu tới senior.

Cùng một tệp được đặt ở ba nơi: ổ đĩa của máy cá nhân, máy chủ trong trường hoặc dịch vụ lưu trữ đám mây. Học sinh bấm vào từng thiết bị để sửa tệp (số phiên bản tăng), bấm Đồng bộ để xem dữ liệu chạy trên đường truyền với thời gian tính bằng dung lượng nhân 8 chia tốc độ mạng, rồi chọn tình huống mất mạng, hỏng ổ cứng hoặc sửa tệp ở hai nơi để xem nơi lưu nào chịu được sự cố và nơi nào mất dữ liệu.

Mỗi giấy phép được mô tả bằng bốn quyền: xem và tải về, chia sẻ nguyên bản, sửa đổi tạo bản mới, dùng vào việc có thu tiền. Học sinh chọn loại nội dung, giấy phép và mục đích sử dụng, chương trình đối chiếu quyền mà mục đích đó đòi hỏi với quyền mà giấy phép cho, rồi kết luận được phép, được phép kèm điều kiện hay không được phép. Hai công tắc ghi nguồn và phát hành lại cùng giấy phép cho thấy điều kiện chưa thoả thì kết luận đổi ngay.

Một sơ đồ tư duy vẽ trên canvas: chủ đề chính ở giữa, các nhánh cấp 1 toả đều quanh tâm, nhánh cấp 2 bám vào nhánh cha. Học sinh bấm chọn một nhánh rồi thêm nhánh con, xoá nhánh hoặc kéo nhánh sang vị trí khác; số nút, số nhánh cấp 1 và chiều sâu được tính lại ngay. Nút đổi hiển thị cho thấy cùng một cấu trúc phân cấp có thể xem ở dạng sơ đồ hoặc dạng danh sách thụt đầu dòng.

Một văn bản mẫu hiện sẵn: học sinh bấm chọn từng đoạn rồi bấm các nút định dạng (đậm, nghiêng, gạch chân, cỡ chữ, căn trái – giữa – phải – đều, danh sách dấu đầu dòng, danh sách đánh số, thụt lề) và thấy đoạn đổi ngay, kèm câu giải thích nút đó làm gì. Phần dưới cho gõ thử một câu để máy kiểm tra quy tắc gõ dấu câu (không có dấu cách trước dấu phẩy, có đúng một dấu cách sau) và tự sửa.

Mỗi tình huống trên mạng xã hội có vài cách ứng xử; học sinh chọn một cách rồi bấm Chạy lan truyền. Mô hình nhân số người nhìn thấy bài sau mỗi lượt theo công thức số người mới = số người đang thấy nhân với tỉ lệ chia sẻ và hệ số lan của cách ứng xử, nên chọn khác nhau cho đường cong khác hẳn nhau. Biểu đồ vẽ số người đã thấy qua từng lượt, kèm mức tổn thương cho người bị nhắc tới, rủi ro cho chính mình và quy định pháp luật liên quan.

Gõ một mật khẩu, chương trình đếm tập kí tự được dùng (chữ thường, chữ hoa, chữ số, kí tự đặc biệt) rồi tính số tổ hợp phải thử bằng R mũ L và chia cho tốc độ dò để ra thời gian bẻ khoá. Học sinh thấy ngay vì sao thêm một kí tự hoặc thêm một loại kí tự lại làm thời gian dò tăng vọt. Chế độ thứ hai cho bấm vào các dấu hiệu đáng ngờ trong tin nhắn lừa đảo để nhận diện lừa đảo trực tuyến.

Một tệp được nén theo ba cách: giữ nguyên, nén không mất dữ liệu (ZIP, PNG, FLAC) và nén có mất dữ liệu (JPEG, MP3, H.264); tỉ lệ nén lấy theo số liệu thực của từng loại dữ liệu nên dung lượng và mức hao chất lượng đổi ngay khi chọn. Phần sao lưu cho tạo từ một đến bốn bản trên ổ SSD, ổ cứng hoặc đám mây; bấm Gây hỏng ổ để một bản chết, rồi bấm Phục hồi xem thanh tiến trình chạy với thời gian bằng dung lượng chia tốc độ đọc, kèm xác suất mất sạch dữ liệu tính bằng tỉ lệ hỏng mũ số bản sao.

Một công việc quen thuộc (chấm điểm, mượn trả sách, bán hàng) được mô hình hoá bằng thời gian cho mỗi đầu việc, tỉ lệ sai sót và chi phí. Học sinh kéo số lượng công việc và mức tự động hoá, chương trình tính lại tổng thời gian theo công thức thời gian cài đặt cộng số việc nhân thời gian mỗi việc, rồi vẽ hai đường trên biểu đồ và chỉ ra điểm hoà vốn: từ bao nhiêu việc trở lên thì dùng máy tính mới có lợi. Nút Chạy đua cho hai thanh tiến trình chạy song song để thấy chênh lệch.

Một bức ảnh được dựng ngay trong trang rồi số hoá lại theo độ phân giải em chọn, hiện cạnh ảnh gốc để so sánh. Kéo các thanh để đổi độ sáng, độ tương phản hoặc chuyển sang ảnh xám, ảnh âm bản; bật lưới để nhìn rõ từng điểm ảnh. Thanh mức nén mô phỏng cách nén ảnh theo khối 8×8 của định dạng JPEG: nén càng mạnh thì tệp càng nhẹ nhưng ảnh càng vỡ khối.

Thông điệp được chia thành các gói tin đánh số, mỗi gói tự tìm đường qua các bộ định tuyến (router) tới máy nhận; gói có thể đi theo đường khác nhau, có thể bị mất và được gửi lại. Học sinh bấm vào một router để làm nó hỏng, xem gói tin đổi đường; đổi tỉ lệ mất gói và theo dõi máy B ghép lại thông điệp đầy đủ.

Một bảng tính nhỏ chạy thật: bấm vào ô để chọn, gõ số hoặc công thức bắt đầu bằng dấu = vào thanh công thức rồi nhấn Enter, ô hiện ngay kết quả. Có sẵn các nút chèn hàm SUM, AVERAGE, MAX, MIN và nút sao chép công thức xuống dưới hoặc sang phải để thấy địa chỉ tương đối tự thay đổi theo, còn địa chỉ tuyệt đối dạng $B$9 thì giữ nguyên.

Cùng một dãy số và cùng một giá trị cần tìm, chạy song song thuật toán tìm kiếm tuần tự (duyệt từ đầu) và tìm kiếm nhị phân (chia đôi phạm vi trên dãy đã sắp xếp). Học sinh bấm Từng bước hoặc Chạy, thấy ô đang so sánh, phạm vi bị loại bỏ và số lần so sánh của mỗi thuật toán; bấm vào một ô để đổi giá trị cần tìm, tắt sắp xếp để thấy tìm kiếm nhị phân không còn dùng được.

Dãy bit 0/1 bấm được: mỗi bit ứng với một luỹ thừa của 2, tổng các bit bật là số thập phân. Chế độ Số: đổi qua lại nhị phân ↔ thập phân kèm bảng chia 2 lấy dư; chế độ Kí tự: gõ một kí tự thấy mã ASCII và dãy bit; chế độ Ảnh: bấm ô để vẽ ảnh đen trắng, mỗi hàng là một dãy bit. Học sinh thấy mọi thông tin trong máy tính đều là dãy bit.