Bölüm 14
Programlama Öğretiminde Geleceğe Yönelik Eğilimler Özet
Prof. Dr. Mehmet KESİM
ENDÜSTRİ DEVRİMİ VE MEKANİK DÜNYA ANLAYIŞI
• Mekanik dünya görüşü basit ve kestirilebilir bir dünyayı tanımlamaktadır.
• Bu dünyada nesneler matematiksel olarak ve bilimsel gözlemlerle tanımlanır ve bu anlayışla bir düzen kurulur. Mekanik felsefenin kurucuları incelendiğinde Decartes, önemli bilim insanları sıralamasında en başta yer alır.
• Newton’cu yaklaşım da doğayı matematiksel bir bakış açısı ile değerlendirir. Oluşturduğu Newton Mekaniği Endüstri Devrimi’ne ilham olmuştur.
• Fakat yirminci yüzyılın başında Newton’un bilimsel açıklamaları yeterli olmamaya başlar.
GÖRECELİK
• Albert Einstein uzayda kütle çekimini Genel Görelilik Kuramı ile açıklar. Uzaydaki gök cisimleri uzayı büker. Uzay bükülünce zaman da bükülür.
• Albert Einstein’in Özel Görelilik Kuramına göre, Işık saniyede 300.000 kilometre hızla hareket eder. Cisimler bu hıza ulaşamaz. Işık hızına yaklaşıldıkça zaman yavaşlar.
• Günümüzde ışık hızının çok altındaki hareketlerde Newton yasalarının geçerliliği kabul edilmekle birlikte, ışık hızına yakın veya ışık hızında hareketlerde Newton yasalarının yeterli olmadığı bir gerçek olarak karşımıza çıkmaktadır.
KUANTUM MEKANİĞİ
• 20. yüzyılın diğer önemli bir çalışma alanı çok küçüklerin dünyası olarak ifade edilen atom ve atom altı parçacıklardır. Atom altı parçacıkların davranışları Kuantum Mekaniği ile incelenir. Max Plack, 20. Yüzyılın başlarında ışığın küçük parçacıklar, kuantum denilen paketler halinde yayıldığını keşfetti. O dönemde ışığın bir dalga, yani elektromanyetik bir titreşim biçiminde yayıldığına inanılıyordu (Gribbin, 2006: 19). Işığın tek bir davranış biçimi yoktur. Işık bazen dalga bazen de parçacık gibi davranmaktadır. Bu duruma Dalga-Parçacık İkiliği denilmektedir (Gribbin, 2006; 20-22).
• Werner Heisenberg’in (1937-1976) Belirsizlik İlkesine göre, atom altı parçacıkların hızı ve konumunun kesin olduğu söylenemez. Hızları kesin olarak belirlendiklerinde konumları, konumları kesin olarak belirlendiğinde de hızları kesin değildir (Hawking, 2015: 34). Heisenberg, kuantum fiziğinin temel ilkelerinden birini formüle etmiştir. Heisenberg’in Belirsizlik İlkesine göre, bir parçacığın konumu ve hızı aynı anda ölçülemez (Hawking ve Mladinow, 2011: 90).
KUANTUM MEKANİĞİ
• Her atom altı parçacığın bir karşıt parçacığı vardır. Elektron eksi yüklüdür. Karşıt parçacığı Pozitrondur ve artı yüklüdür. Fakat bu parçacıklar karşılaştıklarında birbirlerini yok ederler. Ünlü fizikçi Paul Dirac (1902-1984), fiziğe Anti Madde olgusunu katmıştır. Atomların yörüngelerinde yer alan Elektronun anti olanına Pozitron adı verilir. Her ikisi de aynı özelliklere sahip olmasına rağmen Elektron eksi, Pozitron artı yüklüdür. Pozitronun kullanıldığı uygulama alanlarından birisi de PET (Pozitron Emmiting Tomography) adı verilen görüntüleme sistemidir (Yalçın, 2008: 10). Bu sistem tıp alanında kullanılmaktadır.
KUANTUM MEKANİĞİ
• Sanal Sayı ve Sanal Zaman aslında matematiksel kavramlardır. Sanal sayılar, gerçek sayılarla dik açı yaparlar.
• Sanal zaman, gerçek zamanla dik açı yaptığı için, uzaysal dördüncü bir doğrultu gibidir (Hawking, 2015: 67-68). Sanal zaman denilen ikinci bir zaman vardır.
• Sanal zamandaki her geçmiş, gerçek zamandaki bir geçmişi belirlemektedir. Sonuçta evren
için birçok olasılık elde edilir. (Hawking, 2015: 93).
TEKNOLOJİ VE DİJİTAL KÜLTÜR
• Dijital kültür, var olan dijital teknolojinin etkisi ile oluşmaktadır. Dijital dünyada makinalar artık teknik olmaktan çok sosyal bir olgu haline gelmiştir.
• Dijital kültür; var olan sosyopolitik, kültür ve ekonomi üzerinde nesnelleştirmeye ve özelleştirmeye yönlenerek kurulmaktadır (Hand, 2008:
39). Dijital iletişim teknolojileri mevcut ekonomi ve kültürün
düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır.
TEKNOLOJİ VE DİJİTAL KÜLTÜR
• Sanal, gerçekliğin bir başka boyutudur fakat günümüzde “sanal” kelimesi gerçek olmayan anlamında kullanılmaktadır. "Gerçek" kelimesi, bazı maddi düzenlemeleri, somut bir varlığı ima etmektedir. “Sanal Gerçeklik”
ifadesi ile ise iki zıt anlam bir arada kullanılmaktadır (Lévy, 2001: 29). Sanal Gerçeklik günümüzde hayatın neredeyse her alanında uygulama alanı bulmaktadır.
• Çok popüler olan ve birçok insanın içinde yaşadığı sanal gerçekliğe bir başka örnek olarak Second Life verilebilir. Second Life, gerçek hayatta yaşayan kişilerin, aynı veya bir başka kişilikle tamamen sanal ve yeniden bir hayat kurduğu başka bir dünyadır. Bu sanal dünyanın her şeyi hatta kullandığı para bile sanaldır. Kişiler, biri gerçek diğeri ise sanal olan iki dünyada iki farklı kişi olarak da yaşayabilmektedir. Böylece bu hayatta gerçekleştirilemeyen her şey sanal hayatta mümkün hale gelebilmektedir.
DİJİTAL ÇAĞDA ÖĞRENME
• Öğrenme ihtiyacı günümüzde geçmişe göre daha da artmaktadır. Tarihsel süreç içinde bulunulan dönemin özelliğine göre değişik öğrenme kuramları geliştirilmiştir.
• Öğrenme, kuramsal olarak Endüstri toplumu sürecinde Davranışçı (Behaviorist), endüstri
toplumundan bilgi toplumuna geçiş sürecinde Bilişsel (Cognitive) ve bilgi toplumu sürecinde
Yapısal (Constructivist) yaklaşımlarla açıklanmaktadır. Ağ toplumu sürecinde karşımıza
Bağlantıcı (Connectivist) öğrenme yaklaşımı çıkmaktadır. George Siemens’e göre Bağlantıcılık
(Conectivism) 21. Yüzyılın öğrenme paradigması ve dijital çağın öğrenme kuramıdır. Bu
yüzyılda öğrenme ağ üzerinden gerçekleşmektedir.
DİJİTAL ÇAĞDA ÖĞRENME
Öğrenme, Siemens tarafından aşağıdaki özellikleriyle tanımlanmaktadır (Siemens, 2006: 27-28):
• Kaotik: Farklılıkları barındıran, karmaşık, tam olarak hazırlanmamış ve düzenlenmemiştir.
• Sürekli: Gelişimi ve iletişimi (etkileşimi) devam eden bir yapıdadır ve “derse gitme” modelleri, gereksinim duyulan bilgi ve öğrenme ile yer değiştirmektedir.
• Karmaşıklık: Öğrenme; bileşenlerin herhangi birisindeki evrilmenin, ağ örgüsünde de değişimlere neden olduğu çok yönlü, bütüncül bir süreçtir. Bilgi, karmaşık ve uyarlanabilir sistemin ince ayrıntılarına dayalıdır.
• Bağlantılı Uzmanlaşma: Karmaşıklık ve çeşitlilik uzmanlaşmış ağ (düğüm) ile sonuçlanır (tek bir oluşum, artık gereksinim duyulan tüm unsurları karşılayamaz ). Bilginin artması ve öğrenme eylemi bağlantılı uzmanlaşmış ağları (düğümleri) içerir.
• Sürekli Ertelenen Açıklık: Belli bir dereceye kadar bilmekteyiz. Belirsizlik ve anlam bulanıklığı için tolerans tutumuna ihtiyaç duyulmaktadır. Açıklık, uzun değil kısa süreyi kapsamaktadır.
21. YÜZYILDA ORTAYA ÇIKAN TEKNOLOJİLER VE GELECEĞE YÖNELİK EĞİLİMLER
• Büyük verinin toplanması ve işlenmesi için yeni teknolojiler hızla geliştirilmektedir. Çünkü yoğunluğu fazla olan yüksek çözünürlüklü video ve resimler çok yer kaplamaktadır. Büyük veri için geliştirilen bu teknolojiler uygulamada önemli yenilikler ve kolaylıklar da getirmektedir.
En önemli yanı verilerin hızlı olarak işlenmesidir.
• Büyük veri teknolojisinin aşağıdaki üstünlükleri özet olarak verilebilir: (Davenport, 2016:127)
• Maliyeti düşürür
• Veri işlem hızını artırır
• Yeni ürün ve hizmetler geliştirir
• Yeni veri ve modellerin kullanımına imkan tanır
21. YÜZYILDA ORTAYA ÇIKAN TEKNOLOJİLER VE GELECEĞE YÖNELİK EĞİLİMLER
• Döngü üzerindeki bu durum aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır (Gartner, 2017):
• Yenilik tetikleyicisi (Innovation Trigger): Potansiyel teknolojilerin çıkış noktası, ticari alanda kendilerini kanıtlamadıkları evre.
• Beklentilerin en üst noktası (Peak of inflated expectations): Yeni teknolojinin ilk tanıtımlarının yapıldığı, başarı ve başarısızlıkların ilk deneyimlendiği evre.
• Hayal Kırıklığı Oyuğu (Trough of disillusionment): Yeni teknolojilerin ya tamam ya da devam dedikleri evre,
• Aydınlanma Yokuşu (Slope of enlightenment): Pes etmeyen ve alandaki başarısı desteklenen teknolojilerin seri kullanıma geçilmeden önceki evre.
• Üretkenlik Vadisi (Plateau of productivity): Kabul görmüş teknolojilerin yaygınlaştığı ve ileri nesillerinin yaşama geçirildiği evre.
21. YÜZYILDA ORTAYA ÇIKAN TEKNOLOJİLER VE GELECEĞE YÖNELİK EĞİLİMLER
Yükselenler
• 4 Boyutlu Baskı (4D Printing) : Nesneler kodlanarak üretilir. Bunlar belirli ortamlarda (su, sıcaklık, ışık gibi) kendilerini yeniden düzenleyen akıllı nesnelerdir.
• Yapay Genel Zeka (Artificial General Intelligence): İnsan beyninin ve sinir sisteminin modellemesi ile oluşturulan gelişmiş bilgisayarlardır.
• Derin Destekli Öğrenme (Deep Reinforcement Learning): İnsanın öğrenmesi modellenerek, makinelerin de aynı algoritmalarla öğrenmesinin sağlanmasıdır.
• Nöroformik Donanım (Neuromorphic Hardware): Beyin sinyal ağlarını taklit ederek yarı iletkenlerden oluşan tümleşik devreler oluşturmaktır. İnsan beynindeki nöronlar ve sinaps bağlantıları elektronik devre elemanları ile modellenmekdir.
• İnsan Artırılmışlığı (Human Augmentation): Eksik insan uzuvlarının ileri teknolojilerle yapay olarak üretilmesidir.
• 5. Nesil Kablosuz İletişim Sistemi (5G): 10 Gbs mertebesinde bir iletim hızına sahiptir. Yüksek çözünürlüklü görüntülerin 5G ile internet üzerinden yüksek yoğunluklu veriler, yüksek hızda ve çok kısa bir zamanda iletilebilmektedir.
• Sunucusuz Hizmet Olarak Platform (Serverless PaaS): Bulut Bilişim üzerinden verilen bir hizmettir. Hizmet alan kişi bulut üzerinden uygulamaları ve verileri yönetir.
Sunucusuz Hizmet Olarak Platform, uygulama geliştirenlere donanım ve yazılım katmanları sunar.
• Dijital İkiz (Digital Twin): Gerçek bir makinenin dijital bir ikizi sanal olarak oluşturulur. İmalattan önce tüm testler ve düzenlemeler sanal model üzerinde yapılarak zaman kazanılır.
• Kuantum Bilgisayar (Quantum Computing): Yaygın olarak kullanılan bilgisayarlar ikili sayı sistemiyle (0 ve 1) çalışmaktadır. Kuantum bilgisayar, iki bitle (0 ve 1) sınırlı değildir ve kuantum bitleri (qubits) olarak adlandırılan kodlama sistemiyle çalışır. Kuantum bilgisayarların bellek ve işlemcileri atomaltı parçacıkları da kullanır
• Hacimsel Gösterimler (Volumetric Displays): Cisimlerin üç boyutlu holografik görüntüleri oluşturulur.
• Beyin Bilgisayar Arayüzü (Brain-Computer Interface): Bir kask takılarak, bu kask sayesinde bir uygulama veya cihaz kontrol edilebilir.
• Konuşabilen Kullanıcı Arayüzleri (Conversational User Interfaces): Bu ara yüzler kullanılarak bilgisayarla konuşarak iletişim kurulabilir.
• Akıllı İşyerleri (Smart Workspace): Çalışanlar ofislerinin dışından oradaymış gibi sisteme girip çalışabilirler.
21. YÜZYILDA ORTAYA ÇIKAN TEKNOLOJİLER VE GELECEĞE YÖNELİK EĞİLİMLER
Tepedekiler
• Artırılmış Veri Keşfi (Augmented Data Discovery): Çalışmalarda zaman kazanmak için model veya algoritma oluşturmadan veriye ulaşmayı sağlar
• Uç Programlama (Edge Computing): Veri toplama ve kontrol işlevlerini, son kullanıcıya yakınlaştırır ve gecikme sorunlarını ortadan kaldırır.
• Akıllı Robotlar (Smart Robots): İleri teknolojiler kullanılarak elektromekanik yapıda geliştirilirler. Kendi başlarına çalışarak insanlara yardımcı olurlar.
• Nesnelerin İnterneti Platformu (IoT Platform): Nesnelere yerleştirilen sensörlerden gelen sinyaller Nesnelerin İnterneti üzerinden alınır. Cihazları internet aracılığıyla birbirine bağlayarak, verilerin kontrol edilmesini sağlar.
• Sanal Yardımcılar (Virtual Assistants): İşletmelerde insanlara yardım etmek üzere kullanılırlar. Sanal Yardımcılar bir yapay zeka ürünüdür.
• Bağlantılı Ev (Connected Home): Akıllı ev olarak da tanımlanır. Cihazlar bir ağ üzerinden kontrol edilir.
• Makine öğrenmesi (Machine Learning): Oluşturulan algoritmalarla, makinaların kendi kendine öğrenmelerine yol açılır. Sürekli gelişerek geleceğe ait tahminlerde de bulunabilir.
• Sürücüsüz Araçlar (Autonomous Vechiles): Sürücüye ihtiyaç duymadan trafiğe çıkan bilgisayar kontrollü araçlardır. Araçlara Lidar (Üç Boyutlu Lazer Tarama) ve GPS (Küresel Konumlama Sistemi) teknolojileri yerleştirilmiştir.
• Nanotüp Elektroniği (Nanotube Electronic): Gözle görülemeyecek boyutlarda, yüksek iletkenli ve dayanıklı tüplerdir.
• Bilişsel Bilişim (Cognitive Computing): İnsan yeteneklerini taklit ederek bu yetenekleri genişletir.
• Blok Zinciri (Blockchain): Çok hızlı ve güvenli bir sistemdir. Sistem üzerinden verilen talimatlar bir çok kaynaktan aynı anda onay alır. Blok Zincirine dijital veya büyük defter adı da verilmektedir.
