מה זה בכלל אלגוריתם?

מהו אלגוריתם? קרדיט: בוב אל-גרין / Mashable

הסדרה של Mashableאלגוריתמיםחוקר את שורות הקוד המסתוריות ששולטות יותר ויותר בחיינו - ובעתידנו.

"האלגוריתם" הוא בלתי חדיר. זה מסתורי, זה יודע הכל, זה כל יכול. חוץ מזה שזה לא.

אלגוריתם הוא מושג פשוט שיש לו כיום ביטויים מורכבים רבים. מיקומם המרכזי והאטום של האלגוריתמים בלב הרשתות החברתיותכמו פייסבוקלגרום לחלק לראות אלגוריתמים באופן כללי במין יראת כבוד מיסטי. אלגוריתמים הפכו לשם נרדף למשהו מאוד טכני וקשה להבנה, שהוא או בורר של אמת אובייקטיבית, או, מהצד השני של הספקטרום, משהו בלתי אמין לחלוטין.

אבל כשאנשים מתייחסים ל"אלגוריתם" - בין אם אלגוריתם ההמלצות של פייסבוק או חברת טכנולוגיה אחרת, או סתם "אלגוריתמים" באופן כללי - האם הם באמת יודעים מה זה אומר? אם לשפוט לפיבאיזו רחבהנעשה שימוש במונח ונעשה בו שימוש לרעה, סביר להניח שלא. בעוד Mashable מתחילה לחקור את האלגוריתמים שלנו, רצינו להשיג משהו ישר: מהו אלגוריתם, בכלל?

Mashable שוחח עם פדרו דומינגוס, פרופסור למדעי המחשב באוניברסיטת וושינגטון שגם כתבספרעל התפקיד ההולך וגדל של אלגוריתמים בחיינו. לפני שאתה הולך להתרשם לחילופין או לחוסר אמון באלגוריתם המחשב הבא שאתה נתקל בו, חזור ליסודות על הרעיון שמניע את העולם שלנו.

1. אלגוריתם הוא קבוצה של הוראות מאוד ספציפיות

איך לאפות עוגה, למצוא את הסכום של שניים ועוד שניים, או אפילו לנהל מדינה לפי החוקה האמריקאית הם כולם דוגמאות לאלגוריתמים. מַדוּעַ? מכיוון שלפי דומינגוס, ההגדרה של אלגוריתם היא "רצף של הוראות". זהו!

כיום, אלגוריתם מתייחס בדרך כלל ל"רצף של הוראות שאומרים למחשב מה לעשות". תוכנת מחשב היא אלגוריתם, הכתוב בשפת תכנות מחשב, שמחשב יכול להבין ולבצע.

אלגוריתמים שנכתבו עבור מחשבים צריכים גם להיות מדויקים ביותר, ולרוב משתמשים בהוראות "אם", "אז" ו-"אחר". לדוגמה, מכונית בנהיגה עצמית עשויה לפעול על פי אלגוריתם לניווט שאומר "אם ההנחיות אומרות פנה שמאלה, ואז פנה שמאלה". ראה כמה ספציפי אתה צריך להיות כדי לגרום למחשב לעקוב אחר סט הוראות פשוט לכאורה?

בדמיון הפופולרי,אלגוריתמי המלצותבאים לשלוט ברעיון שלנו לגבי מהו אלגוריתם. כלומר, כשאנשים רבים חושבים על אלגוריתמים או מתייחסים לאלגוריתמים, הם מתייחסים למשהו כמו איזה תוכנית טלוויזיה נטפליקס חושבת שאולי תאהב, או לאיזה נוסעים בינלאומייםשייכים לרשימת אסור לטיסה. למרות שאלו אלגוריתמים מסובכים ביותר, בליבם, הם עדיין רק סדרה של הוראות שמחשב עוקב אחריהם כדי להשלים משימה מוגדרת.

"עם מחשבים, האלגוריתם יכול להיות הרבה יותר מורכב", אמר דומינגוס. "הוספה היא אלגוריתם המוגדר בכמה שורות טקסט. למחשבים יכולים להיות אלגוריתמים שלוקח מיליוני שורות להגדיר אותם."

2. אנשים כתבו והשתמשו באלגוריתמים הרבה לפני שמחשבים בכלל היו קיימים

עוד בעידן הבבלי, בני האדם כתבו אלגוריתמים כדי לעזור להם לעשות את המשוואות המתמטיות שאפשרו להם לנהל את החברה החקלאית שלהם.

"היו אלגוריתמים לפני מחשבים, מכיוון שאתה לא צריך מחשב כדי לבצע אלגוריתם, האלגוריתם יכול להתבצע על ידי אדם", אמר דומינגוס.

אלגוריתמים המשתמשים במחשבים עלו לגדולה לראשונה באמצע המאה ה-20, כאשר הצבא החל לכתוב נוסחאות לקביעה, למשל, לאן לכוון טיל לעבר עצם נע. לאחר מכן, התפיסה עברה למינהל עסקים, כאשר מחשבים מריצים נוסחאות לניהול שכר וכדומה, ובמדע, למעקב אחר התנועות בשמיים.

נקודת המפנה לאלגוריתמים מודרניים הגיעה כאשר לארי פייג' וסרגיי ברין כתבו אתאלגוריתם Google PageRank. במקום להסתמך רק על מידע בתוך דף כדי לקבוע עד כמה הוא רלוונטי למונח חיפוש, אלגוריתם מנוע החיפוש שילב שורה של אותות אחרים שיעזרו לו להציג את התוצאות הטובות ביותר. בעיקר, כמה קישורים אחרים הצביעו למאמר, ועד כמה המאמרים האלה היו בעלי מוניטין, על סמך כמה קישורים הצביעו לדפים האלה, וכן הלאה. זה היה סימן חזק של רלוונטיות. והשאר היסטוריה.

סרטון קשור: כך פועלים אלגוריתמים

3. כיום, ניתן למצוא אלגוריתמים בכל מקום

בעוד שאנו עשויים לחשוב על אלגוריתמים כמשוואות מתמטיות, אלגוריתמים, על פי דומינגוס, "יכולים לחשב כל דבר מכל דבר, אולי אין מספרים מעורבים בכלל." אלגוריתם אחד בולט ומורכב ביותר הוא האלגוריתם השולט בפיד החדשות של פייסבוק. זו משוואה שפייסבוק משתמשת בה כדי לקבוע אילו חלקי תוכן להציג למשתמשים שלה בזמן שהם גוללים; במילים אחרות, קבוצה של הוראות להחליט מה הולך ב-News Feed.

מהירות אור ניתנת לריסוק

"אין סוף לדברים שפייסבוק יכולה להעלות בניוז פיד שלך, אבל היא חייבת לבחור."

"אין סוף לדברים שפייסבוק יכולה לשים בניוז פיד שלך, אבל היא חייבת לבחור", אמר דומינגוס. "ובדרך כלל זה שילוב של דברים כמו כמה אכפת לך מהאנשים שהפיקו באופן ישיר או עקיף את הפוסט הזה? כמה הם קרובים אליך ברשת החברתית שלך, כמה היא רלוונטית במונחים שלה בגלל הנושא, וגם כמה עדכנית".

פייסבוק, גוגל, אמזון וחברות טכנולוגיה גדולות אחרות מסתמכות כולן על אלגוריתמים כדי להגיש תוכן ומוצרים ללקוחותיהן. אבל יש גם אלגוריתמים במהלך חייך שאולי לא היית מודע אליהם.

לדוגמה, דומינגוס הסביר שאלגוריתם קובע כיצד מדיח הכלים שלך יודע מתי הגיע הזמן לעבור מכביסה לייבוש, או כיצד המכונית שלך מווסתת את צריכת הדלק ויודעת מתי המיכל מלא בתחנת הדלק, או כיצד צללים מופיעים במכשיר דיגיטלי. סרט אנימציה לשכפול מושלם של השמש בעולם האמיתי.

"ברור שבכל פעם שאתה מתקשר עם המחשב, או שאתה באינטרנט, יש אלגוריתמים מעורבים", אמר דומינגוס. "אבל כיום אלגוריתמים מעורבים כמעט בכל דבר."

4. האלגוריתמים המורכבים ביותר משתמשים בלמידת מכונה

כפי שלמדנו, אלגוריתם בדרך כלל צריך להיכתב ב"פרטים מייסרים" כדי שמחשב יבין מה לעשות. עם זאת, זה לא המקרה כאשר האנשים שכותבים אלגוריתמים משלבים למידת מכונה - סוג שלבינה מלאכותית- מה שמוביל לאלגוריתמים המתוחכמים ביותר.

"בתכנות מסורתיות, בן אדם צריך לרשום כל פרט קטן של מה שהאחר צריך לעשות, וזה מאוד גוזל זמן, מאוד יקר", אמר דומינגוס. "למידה מכונה היא המחשב שמגלה את האלגוריתמים שלו במקום שאומרים לו מה לעשות."

במילים אחרות, למידת מכונה היא כאשר מתכנת מאכיל תוכנית נתונים גולמיים כנקודת התחלה, ואז מגיש את נקודת הסיום של איך נראית גרסה מאורגנת ומסווגת של הנתונים האלה, ומשאיר את זה לתוכנית כדי להבין איך להגיע מנקודה א' לנקודה ב'. חשבו על בצל: אדם שיודע לבשל יכול להפוך את הבצל הזה מכדור גלם חריף לרצועות של טוב מקורמל. באלגוריתם מסורתי, מתכנת יכתוב כל שלב בהוראות הבישול. אבל באלגוריתם שפותח על ידי בינה מלאכותית, בהינתן נקודת הסיום כמטרה, התוכנית תבין איך להגיע מעצמה גולמית למקורמל. מכאן, למדה המכונה.

סוגים אלה של אלגוריתמים נעשים חזקים עוד יותר כאשר בן אדם לא ידע איך להגיע מנקודה א' לנקודה ב'. לדוגמה, תהליך אנושי כמו היכולת לזהות שחתול הוא חתול לוקח כל כך הרבה כוח מוח מסובך עד זה יהיה בלתי אפשרי לכתוב צעד אחר צעד. אבל על ידי מתן לתוכנה חבורה של תמונות של חתול, ותמונות שאינן חתול, והצגת נקודת הסיום הרצויה כמסווג תמונת חתול כחתול, המחשב יכול ללמוד לבצע את התהליך הזה בעצמו.

"זה המחשב לומד לתכנת את עצמו במקום להיות מתוכנת על ידי אנשים."

"זה המחשב לומד לתכנת את עצמו במקום להיות מתוכנת על ידי אנשים", אמר דומינגוס. "זה, כמובן, חזק במיוחד כשהוא עובד, כי עכשיו אתה יכול, אתה יודע, ליצור אלגוריתמים מאוד חזקים, מאוד מורכבים עם מעט מאוד התערבות אנושית." זה גם מאוד מצחיק מתיזה לא עובד.

5. למרות המטמון האחרון של המונח, אלגוריתמים אינם קסם

הודות לכמות העצומה של תהליך אלגוריתמי הנתונים, זה עשוי להיראות כאילו הם קופסאות מסתוריות יודעות-כל שנבנו כדי לחשוף סודות. עם זאת, זכור שאלגוריתם פירושו רק קבוצה של הוראות. יתרה מכך, בני אדם יוצרים אלגוריתמים, מה שאומר שהם יכולים להיות פגומים.

"יש גם הרבה תפיסות שגויות לגבי אלגוריתמים, בין השאר בגלל שאנשים לא באמת רואים מה קורה בתוך המחשב", אמר דומינגוס. "נפוץ מאוד הוא שאנשים חושבים שאלגוריתמים הם איכשהו מושלמים."

דומינגוס הסביר שמתכנתים מבלים כמויות עצומות של זמן בתיקון טעויות באלגוריתמים כך ששורות הקוד יפיקו את התוצאות המתאימות. עם זאת, בני אדם לא תמיד קולטים את הטעויות הללו. יתרה מכך, אלגוריתם מבוסס על הפלט שאדם רוצה לראות, או על מה אותו אדם מייעל. קח אאלגוריתם העסקה, שלכאורה אמור למצוא את המועמד הטוב ביותר לעבודה. אם אדם קובע את ההוראות לבחון כישורים שאינם בהכרח רלוונטיים לעבודה (נגיד, אילן יוחסין באוניברסיטה), רק בגלל שהאלגוריתם אומר אז "מועמד א' הוא האדם הטוב ביותר", לא הופך את זה לאמת.

לעתים קרובות, זה בגלל הטיה. ובעיות עם הטיה יכולות להחמיר עוד יותר עם אלגוריתמים שמשתמשים בבינה מלאכותית.

"בתכנות מסורתי אתה צריך לדאוג להטיות של המתכנת," אמר דומינגוס. "בלימוד מכונה, בעיקר, אתה צריך לדאוג מההטיות הנובעות מהנתונים."

לדוגמה, אלגוריתם גיוס המופעל על ידי למידת מכונה עשוי להשתמש כנקודת ההתחלה שלו בחבורה של קורות חיים של מועמדים, וכפלט שלו בקורות החיים של אנשים שהתקבלו לעבודה בעבר. עם זאת, רוב חברות הטכנולוגיה כןלא מגוון גזעי. אז אלגוריתם אוטומטי שמציע המלצות לעבודה יכול לשקף את אי השוויון בעולם האמיתי.

לימודיםהראושבינה מלאכותית יכולה לשקף את הסטריאוטיפים המגדריים והגזעים של בני האדם המאמנים אותם. במחקר אחד, אלגוריתם שיצר אסוציאציות של מילים השתמש בכל השפה האנגלית ברשת כנתוני האימון שלו כדי ללמוד אסוציאציות בין מילים. הודות להטיות הקיימות בעולמנו, האלגוריתם קבע ששמות נשיים קשורים יותר לאמנויות, בעוד ששמות גברים קשורים יותר למתמטיקה ולמדעים. מחקרים כמו אלה מראים שאלגוריתמים אינם ניטרליים, מושלמים או זדוניים מטבעם: הם פשוט עושים מה שבני האדם והנתונים שמאמנים אותם אומרים לעשות. בקיצור, הם פגומים בדיוק כמונו.

6. אלגוריתמים פותחים מהפכה טכנולוגית

אלגוריתמים אולי לא מושלמים, אבל הם בכל זאת משנים את העולם שלנו.

"כל הדברים האלה שאנחנו לוקחים כמובן מאליו כמו האינטרנט והמדיה החברתית, ועוד ועוד, הם לא היו קיימים בלי אלגוריתמים", אמר דומינגוס.

"אלגוריתמים עושים לעבודה מנטלית מה שהמהפכה התעשייתית עשתה לעבודה ידנית."

ככל שמערכות ההוראות האוטומטיות הללו הופכות נפוצות יותר ויותר - מדיח הכלים שלך ועד למחשבי העל של הממשלה - לבני אדם יש את היכולת לממש את הידע שלנו במהירות וביעילות מאי פעם. דומינגוס רואה בזה לא פחות ממהפכני.

"אלגוריתמים עושים לעבודה מנטלית מה שהמהפכה התעשייתית עשתה לעבודה ידנית", אמר דומינגוס. "אלגוריתמים הם אוטומציה של אינטליגנציה. ואם אתה חושב על זה, זה דבר חזק מאוד: לעשות משהו שנדרש בעבר, אתה יודע, חשיבה ועבודה אנושית לעשות, עכשיו יכול להיעשות על ידי אלגוריתם."

האלגוריתמים כאן כדי להישאר. אבל איך אנחנו מעצבים אותם - מוטים או שוויוניים, מועילים או מזיקים - ועד כמה אנחנו מקבלים ללא עוררין את נוכחותם, תלוי בנו.

קרא עוד מאלגוריתמים: