متنوع

كيف تدير الخوارزميات العالم الذي نعيش فيه

كيف تدير الخوارزميات العالم الذي نعيش فيه

هذه هي المقالة الأولى في سلسلة من سبعة أجزاء حول الخوارزميات والحساب ، والتي تستكشف كيف نستخدم الأرقام الثنائية البسيطة لتشغيل عالمنا

إذا كنت تبلغ من العمر ما يكفي لتجربة الموجة الأولى من أجهزة الكمبيوتر الشخصية في الثمانينيات ، فقد عشت على الأرجح أهم ثورة في التكنولوجيا البشرية منذ اختراع العجلة. القوة الحاسوبية في أرخص هاتف ذكي تم إنتاجه بكميات كبيرة أقوى بشكل كبير من أي شيء كان موجودًا في الأيام الأولى للحوسبة. كان البرنامج الذي شغّل مهمة أبولو والذي وضع رجلاً على القمر متطورًا مثل تطبيق على هاتفك اليوم. كل ذلك مدعوم بخوارزميات تسخر القوة المذهلة للمعالجات الحديثة لإنجاز ما يبدو مستحيلاً.

ما هي المشاكل؟

أولاً ، ماذا نعني عندما نستخدم مصطلح مشكلة؟ في علوم الكمبيوتر ، مشكلة هي مهمة ينتج عنها النتيجة المرجوة عند حلها. هذا كلام رياضي لأن المشكلة هي الحاجز بين موقعك الحالي أو حالتك أو موقعك الحالي أو الحالة التي تريد أن تكون فيها. الحاجز بينك وبين وجهتك هو المشكلة. ما تحتاجه الآن هو باب يحول المشكلة إلى عملية تنتهي بكونك في الوضع أو الحالة المطلوبة.

ذات صلة: كاتي بومان: العقل اللامع الذي أحضرنا صورة الثقب الأسود

نعلم جميعًا أن أجهزة الكمبيوتر هي في الأساس آلات حاسبة ، إضافة وطرح ومعالجة 1 ثانية و 0 ثانية للقيام بكل شيء بدءًا من معالجة المستندات النصية وحتى البث لعبة العروش. إنها رقصة معقدة بين المعالج ، والبرامج ، وأجهزة الكمبيوتر ، وأجهزة الإدخال المختلفة التي تخلق عطاءًا وأخذًا ينتج عنه كل ذلك. ومع ذلك ، في جوهرها ، يدور كل شيء تقوم به أجهزة الكمبيوتر حول المهمة البسيطة المتمثلة في حل مشكلة من خلال بناء الجسور بين حالتها وحالتها المرغوبة.

ما هو المنتج من 6 و 13؟ ما هو مجموع من بين كل الأرقام 120 و 226؟ ما هو ملف بقية التي تنتجها قطاع من 14738 بحلول 19؟ هذه كلها مشاكل ، وهي اللبنات الأساسية لألعاب الفيديو ، وبرامج الإنتاجية لدينا ، وترفيهنا المتدفق. تتحد إجابات هذه المشكلات مع حلول أخرى مماثلة لمشاكل أخرى والتي تستمر بعد ذلك في حل المشكلات الأكبر والأكثر تعقيدًا بعد ذلك.

مشكلة إنتاج الجداول الزمنية لموظفي الشركة كل أسبوع بأقل تكلفة ممكنة للعمالة ، وإيجاد أقصر طريق إلى وجهتنا من أي مكان نتواجد فيه في أي لحظة ، أو أي مهمة أخرى تؤديها أجهزة الكمبيوتر والتي نأخذها في الغالب كأمر مسلم به هي تتكون جميعها في النهاية من هذه المشكلات الفرعية الأصغر التي تضيف حلولها إلى الحل الأكبر للمشكلة الأكبر التي نواجهها.

كل ذلك مدفوع حل المسائل الرياضية والمنطقية، وتلك الحلول ، الأبواب في الحواجز الرياضية أو المنطقية ، يتم إنتاجها بواسطة شيء يسمى الخوارزمية.

ما هي الخوارزمية؟

المصطلح الخوارزمية تم إساءة استخدامها على نطاق واسع في السنوات الأخيرة ، لذلك من المهم توضيح ما تعنيه. ان الخوارزمية عبارة عن سلسلة من الخطوات المتخذة لحل مشكلة معينة منفصلة. يتم تشغيل بحث Google بواسطة ملف الخوارزمية، ولكن فقط بالطريقة التي تكون بها دمية ماتريوشكا دمية. يتم تشغيل بحث Google بالفعل بواسطة ملف الخوارزمية على رأس العشرات من الخوارزميات على رأس العشرات من الآخرين الخوارزميات، كل ذلك يحل مشكلة فرعية معينة من مشكلة أكبر ويعمل معًا في عملية أو برنامج واحد لإرجاع نتائج البحث الخاصة باستعلام.

Newsfeed و Instagram و YouTube و Call of Duty على Facebook ، كلها مبنية من الخوارزميات حل المشاكل لبعضنا البعض لإنتاج الوظائف التي نرغب فيها.

لنفترض أنك أردت إيجاد مجموع كل الأرقام بين الأعداد م و ن. يمكنك إنشاء رقم يسمى نتيجة، ضعها على قدم المساواة 0، وأضف ببساطة م إليها إذن م + 1، ثم م + 2 وهكذا حتى تضيف ن نفسها ، ترك مجموع كل الأرقام في نتيجة. هذه السلسلة من الخطوات هي الخوارزمية. ليس جدا فعالة واحد ، لكننا سنحفظ ذلك لمقال لاحق.

الخوارزميات العمل برمجيًا ، والتعليمات عن طريق التعليمات ، وبناء الباب تمامًا كما يجب أن يبنيه الكمبيوتر نفسه ويسمح لنا بالمرور من الوضع الحالي الينا المطلوب. هم إجابة على السؤال: كيف احل هذه مشكلة محددة؟ والإجابات على هذا السؤال في كل برنامج كمبيوتر تم إنشاؤه على الإطلاق هي ما هي القوة الكبيرة لعالمنا الحديث.

كيف تعمل الخوارزميات معًا لإنجاز الأمور

بدأ Google كإجابة على مشكلة: كيف ينبغي لنا ترتيب النتائج التي تم إرجاعها من مطابقة مصطلح الاستعلام وإدخالاته في فهرس صفحة الويب الخاصة بنا وإدراجها في القائمة؟ يمكن أن يحتوي فهرس صفحات الويب الخاص بـ Google على ملايين الصفحات المطابقة لمصطلح الاستعلام ، لذا يلزم فرض بعض الأوامر. كانت قائمة الصفحات غير المصنفة هي الحالة الأولية لـ Google ، وكانوا يريدون قائمة الصفحات المرتبة بحيث تكون الصفحات الأكثر موثوقية في المرتبة الأعلى وهكذا ظهرت أولاً في القائمة ، في حين أن أقلها موثوقية في المرتبة الأدنى وبالتالي تم دفعها إلى الأسفل.

كانت المشكلة التي احتاجت Google إلى حلها حينها هي كيف ترتب صفحة ويب؟

ال الخوارزمية التي طورها لاري بيدج وسيرجي برين في منتصف التسعينيات رتبة صفحة، وكان بمثابة المحرك الذي دعم بحث Google خلال السنوات الأولى للشركة. سرعان ما تفوقت Google في الأداء على كل محرك بحث آخر على الإنترنت ، بما في ذلك العديد ممن كان لديهم بضع سنوات في البداية ، وسيطروا في النهاية على منافستهم وجعل كل من Page و Brin ثريين بشكل لا يصدق بينما ساعدوا في تحويل Google إلى فعل.

ذكرنا من قبل كيف أن محرك بحث Google عبارة عن خوارزمية ولكنها أيضًا أكثر من ذلك بكثير. ذلك لأن بحث Google قد نما بشكل أكثر تعقيدًا على مر السنين بدلاً من الاعتماد عليه فقط رتبة صفحة؛ رتبة صفحةتحصل الآن على مساعدة أكثر بكثير مما كانت عليه في أوائل 2000s من عند العشرات, حتى المئات، من الخوارزميات الإضافية لتوليد أفضل النتائج الممكنة.

يمكنك من الناحية الفنية تصميم خوارزمية واحدة تدير كل ما أصبح عليه بحث Google بكل تعقيداته ، لكنها ستكون فوضى غير عملية وغير فعالة. بدلاً من ذلك ، يعد بحث Google عبارة عن مجموعة من الخوارزميات تعمل جميعها على حل المشكلات المميزة وتمرير الحلول لتلك المشكلات إلى الخوارزميات الأخرى التي تحتاجها. من قبل ، كتبنا ملف الخوارزمية الأساسية لمجموع كل الأرقام الواقعة بين م و ن. كل هذا جيد وجيد ، ولكن يمكنك استخدام هذه الخوارزمية لمساعدتك في الحساب معدل كذلك ، ما عليك سوى استخدام نتيجة من تلك الخوارزمية وتقسيم نتيجة بفارق م - ن (بعد التحقق من ذلك م - ن ليس كذلك صفر، بالطبع).

بهذه الطريقة ، تصبح الخوارزميات لبنات بناء حسابية يمكنها حل مشاكل أكبر وأكبر من خلال العمل معًا. يسمح لـ SpaceX بإرساء كبسولة Dragon Crew تلقائيًا بمحطة الفضاء الدولية وساعد في حل مشكلة كيفية تجميع بيتابايت من البيانات معًا وتحديد موقع وعزل واستعادة أول صورة على الإطلاق لأفق الحدث لثقب أسود فائق الضخامة.

بالعمل معًا ، حتى الخوارزميات البسيطة يمكنها إنجاز أشياء مذهلة ، ولكن بعض الخوارزميات خاصة وتستحق الاعتراف في حد ذاتها بأنها رائدة حقًا ، مما يساعد على تشغيل مجموعة كاملة من التقنيات الجديدة لعقود بعد نشرها لأول مرة.

الجزء الثاني من سلسلتنا حول الخوارزميات والحساب, 7 خوارزميات أساسية تدير العالم, يمكن العثور عليها هنا.


شاهد الفيديو: ماهى البيانات - What is data? (ديسمبر 2021).