Что такое алгоритм? Более пристальный взгляд на технологии, лежащие в основе всего, что мы делаем в Интернете

Одно из, казалось бы, наиболее часто употребляемых слов в сфере технологий — «алгоритм». От приложений на вашем телефоне до датчиков ваших носимых устройств и того, как сообщения появляются в вашей ленте новостей Facebook, вам придется найти сервис, который не работает на каком-либо алгоритме.

Методы машинного обучения и искусственный интеллект — крупнейшие и наиболее значимые технологические достижения нашего времени — не могут функционировать без набора алгоритмов, поэтому это исключительно важная концепция для будущих технологий.

Что такое алгоритм?

Алгоритм лучше всего можно описать как точный набор инструкций, которым компьютер будет следовать для достижения желаемого результата, обычно для решения проблемы. Инструкции алгоритма должны состоять из ряда шагов, выполняемых в правильном порядке, и то, что делать на каждом шаге, зависит от результата предыдущих шагов.

Например, алгоритмы, используемые в Instagram, будут запрограммированы на доставку уведомлений на ваш телефон, когда кому-то понравилась ваша фотография. Затем им будет написано, чтобы добавить этот лайк к числу уже полученных лайков, чтобы обновить общую сумму.

«Алгоритмы работают с входными данными, которые могут представлять собой список чисел, которые необходимо расположить в порядке возрастания, или значения RGB изображения, где алгоритму необходимо определить, присутствует ли человеческое лицо (например, технология распознавания лиц)», объясняет Уилл Аддисон, главный инженер и эксперт по алгоритмам в Кембриджские консультанты.

Он объясняет, что, хотя некоторые алгоритмы гарантированно достигают желаемого результата, многие этого не делают. Большинство алгоритмов полностью детерминированы, а некоторые для достижения результатов используют случайные числа.

«Алгоритмы иногда сравнивают с рецептами приготовления еды, и это в некоторой степени справедливо, но главное в алгоритмах то, что они не оставляют места для интерпретации», — добавляет Аддисон. «Они должны быть абсолютно точными и полностью предписывающими, что делать на каждом этапе».

Почему алгоритмы так важны?

Алгоритмы бывают разных форм и размеров: от коротких и простых до длинных и сложных. На самом сложном конце этого спектра находятся алгоритмы машинного обучения. Они предназначены для автоматического изучения шагов и, как правило, настолько сложны, что человек не может полностью понять, как они достигают тех результатов, которые они делают.

Компьютеры без алгоритмов не имели бы смысла и применения. Алгоритмы — это то, как мы приказываем компьютерам делать то, что нам от них нужно. Эти алгоритмы выражены в форме компьютерного кода, но ключевыми являются идеи, содержащиеся в выраженных алгоритмах. Многие сервисы дополнительно зависят от множества алгоритмов, работающих вместе.

Обеспокоенность по поводу непроницаемости некоторых из этих алгоритмов лежит в основе предлагаемых новых правил ЕС, которые предполагают, что мы имеем право на объяснение любого решения, которое принимается в отношении нас посредством автоматизированной обработки. Поскольку алгоритмы являются жизненно важным компонентом будущих технологий и, следовательно, нашего будущего, трудно переоценить роль, которую играют алгоритмы.

Как работают алгоритмы? Пример

Примером успешного, но очень простого повседневного алгоритма является тот, который используется в типичной системе центрального отопления для поддержания в доме желаемой температуры. Входными данными для алгоритма будут желаемая температура и измерение текущей температуры на термостате.

В каждый момент времени алгоритм определяет, включать или выключать отопление следующим образом:

• Если измеренная температура на 1 градус ниже желаемой температуры (или ниже), включается обогрев.

• Если измеренная температура находится в пределах 1 градуса от желаемой температуры, то нагрев остается в текущем состоянии.

• Если измеренная температура на 1 градус выше желаемой температуры (или выше), нагрев отключается.

Аддисон говорит, что работа, проводимая Cambridge Consultants для Energy Systems Catapult, является хорошим примером того, как растущая способность дешево собирать больше данных и запускать более вычислительно интенсивные алгоритмы улучшает системы вокруг нас, тем самым позволяя создать умный дом.

Собирая больше пользовательских данных с термостатов, Катапульта энергетических системСистема способна «вводить» в алгоритм температуру из каждой комнаты дома, а не только температуру из одной точки дома.

«Алгоритм управления отоплением также получает информацию о желаемой температуре в течение следующих нескольких часов», — добавляет он. «Поэтому у него есть модель, которая может предсказать, как температура каждой комнаты в доме будет меняться с течением времени, а также учитывать температуру наружного воздуха. В каждый момент времени он предсказывает, как изменится температура в каждой комнате как при включенном, так и при выключенном радиаторе».

Эти прогнозы используются для принятия решения о том, когда включать каждый радиатор. В результате алгоритм стал намного сложнее, но обеспечивает гораздо лучшее взаимодействие с пользователем, включая отопление в нужное время, чтобы в нужных комнатах было тепло, когда вы вернетесь с работы домой. Более интеллектуальная и персонализированная система благодаря использованию улучшенных алгоритмов.