Планетата на алгоритмите (електронна книга)

Себастиан Стилър (Автор)

Четене и проби от медии

Информация
- Информация
- Извадка
- Информация за продукта
- Оценете тази статия
- Системни изисквания
Информация
Извадка
Информация за продукта
Оценете тази статия
Системни изисквания

Книгата вижда себе си като пътеводител, написан от експерти за широката публика. В крайна сметка авторът, приложен математик, е един от местните жители на планетата на алгоритмите. В деня на пристигане на 7-дневното турне ние изпитваме колко близо е планетата от алгоритми до нас, независимо дали използваме смартфон или разглеждаме телефонни указатели. На 2 ден отделяме време за един прост въпрос: Какво е алгоритъм? На третия ден ние изпитваме колко истинска сложност е на нашата планета. На 4 ден ще научим няколко прости техники за лов за информация. За 5-ия ден е планирана класическата туристическа програма, включително известните калифорнийски търсачки. На 6-ия ден ще изследваме как алгоритмите оформят човешкото съжителство, а в деня на заминаването ще срещнем четирима стари майстори на алгоритмичното мислене. Ето ни !

Себастиан Стилър, роден в Ерланген през 1974 г., е приложен математик. Проектира и анализира алгоритми. Учи математика и философия в Ерланген и Льовен. По-късно прави изследвания в TU Берлин и Масачузетския технологичен институт (MIT). От 2015 г. е професор по математика в ТУ Брауншвайг.

Много близо до нас, независимо дали със смартфон или телефонен указател

Пристигане с въздушния лифт

Още не е имал Нобелова награда. Федералното правителство все още отказва да му позволи да говори пред Бранденбургската порта. Въпреки това, на 24 юни 2008 г. над 200 000 берлинчани дойдоха на Strasse des 17. Juni. Погледнаха на запад към кабината под колоната на победата. Сцената беше леко обърната от оста на изток-запад, така че топлото сияние на вечерното слънце осветяваше лявата част на лицето на Барак Обама. Холивуд не би могъл да го направи по-добре.

Риториката на Обама също блесна. Той съзнателно избра времето и мястото на единствената чужда реч за кандидатурата си. 60 години след започването на авиолинията в Берлин, Обама се позова на нейния дух в речта си. Мислейки през кои самолети за помощ се появиха в небето над този град през лятото на 1948 г. и снабдиха населението с най-необходимото. Време е, каза Обама, да съживим това мислене и да изградим нови мостове. Мостове през Атлантическия океан и мостове, които обхващат цялата планета. Берлинската публика обичаше да го чува, но запази нежелание, наситено с опит, да не развесели политик на улицата.

Защо толкова много хора дойдоха на речта на Обама? < Einen perfekten Sommerabend kann man in Berlin anders verbringen. >По думите на комитетите за Нобелова награда: Обама успя да „даде на хората надежда за по-добро бъдеще“. Много малко дойдоха заради обнадеждаващия кандидат за президент. Хората дойдоха да чуят надеждата на цяла планета:

Сега е моментът за изграждане на нови мостове по целия свят [...]. Сега е моментът да се обединим, чрез постоянно сътрудничество, силни институции, споделена жертва и глобален ангажимент за напредък, за да посрещнем предизвикателствата на 21-ви век. Именно този дух накара самолетите за въздушен транспорт да се появят в небето над главите ни и хората да се съберат там, където стоим днес.

За кратък миг това мислене се появи не като наивност, а като наша отговорност. Може би никога няма да има планета с такива мостове, с такова сътрудничество, с такива институции и съвместни усилия или дори общи цели. Но ако такава планета някога е дори частично реална, тя ще бъде планета на алгоритмите.

Въздушният транспорт е роден от политическа решителност и стратегическа преценка. И двете неща, за които алгоритмите са искрено неподходящи. Но само след няколко седмици решението се сблъска с проблеми. Целта беше да се снабдят повече от два милиона души с общо над два милиона тона стоки за повече от 400 дни, голяма част от които бяха въглища. Волята беше голяма, но средствата бяха оскъдни. Мостът нямаше право да се срути за един ден. Стотици самолети се нуждаеха от поддръжка, екипажите се нуждаеха от почивка. Трябваше да бъдат обучени нови пилоти, да се определят количествата за помощ и тези доставки да се доставят на летищата. Задачата може да бъде изпълнена само чрез внимателно планиране на използването на наличните ресурси. Не ставаше въпрос само за повече самолети или повече персонал. Ставаше въпрос за вземане на по-добри решения. Съюзниците осъзнаха, че способността им за планиране достига граница.

По това време математикът Джордж Данциг работеше за ВВС на САЩ. Там той разработи процес, наречен симплекс алгоритъм. Обикновено сред приятели: Simplex. В статия от 1949 г. в списание „Иконометрика“ Данциг показва, че проблемите при планирането като въздушния транспорт могат да бъдат решени в опростена форма с помощта на Simplex.

Днес симплексният алгоритъм е стандартен материал за студенти по математика и компютърни науки по целия свят. < Wenn man Glück hat, auch der Wirtschafts- und mancher Ingenieurswissenschaften. >Simplex решава така наречените линейни програми. Освен това той е най-важният градивен елемент за решаването на по-трудните, така наречените интегрални линейни програми. Терминът „програма“ е подвеждащ. Това не са компютърни програми, а видове математически задачи - подобни на системите на уравнения. Линейните програми и целочислените линейни програми имат голямо разнообразие от приложения. С Simplex и неговите потомци човек може да координира логистичните мрежи, да отклонява заваръчните роботи от отклонения, да подобрява разписанията и плановете на полетите, да планира енергийни мрежи, да оптимизира компонентите, да опакова багажника, да ускорява секвенирането на генома, да открива арбитраж ... списъкът на всички приложения ще запълни цяла книга. Но всички тези приложения заедно съставляват само малка част от това, което днес е алгоритмично планирано, конструирано, решено или контролирано.

Алгоритми и компютри

Алгоритмите са съществували много преди да съществуват компютрите. Симплексът, в най-ранните си приложения, не се изпълняваше от компютри, а консумираше стотици безсмислени часове работа от счетоводители. Големият разцвет на алгоритмите и развитието на компютрите не се случиха едновременно случайно. Алгоритъмът се състои от прости стъпки. Той развива своята сила, когато много, много от тях се изпълняват един след друг. Извършването на много прости стъпки е занаятът на калкулатора. Данциг беше един от пионерите във взаимодействието между компютъра и алгоритъма. Работил е в RAND в началото на 50-те години. Този мозъчен тръст имаше един от невероятно скъпите първи калкулатори на перфокарти. Когато лекарят на Данциг го посъветва да се подложи на диета, той нахрани сервизния компютър със стотици перфокарти за храна и препоръките на лекаря и остави Симплексът да изчисли личната му диета. Парична изгода, ще кажат, докато чуете резултата: 200 кубчета запаси на ден - с гарнитура.

От дните на калкулатора на перфокарти до наши дни, производителността на компютрите се е развила впечатляващо. Ефективността на процесора се удвоява приблизително на всеки една до две години. Това грубо наблюдение се нарича закон на Мур. Не може да продължава така вечно. Без значение как е изграден компютърът, когато се извършва аритметична операция, нещо в компютъра трябва да се промени. Какви промени могат да станат по-малки и по-малки, но не по-малки от най-малките компоненти на материята. Най-късно тогава свърши. Всъщност вече достигнахме границата на удвояване, главно поради термични причини.

Два екипа: алгоритмичен напредък.

Напредъкът в работата на компютрите може да бъде уловен. Постигнали ли са напредък и алгоритмите? Или просто винаги има нови приложения? Симплексният процес и неговите издънки непрекъснато се доразвиват. Нека ги използваме за сравнение. През 1990 г. два екипа трябва да решат една и съща линейна програма с цяло число. И двата отбора могат да пътуват за кратко до 2014 година. Екип 1 носи вкъщи актуален лаптоп от 2014 г. и използва метода с най-доброто решение от 1990 г. на него. Екипът 2 донесе метода на най-доброто решение от 2014 г. и го използва на стария си компютър от 1990 г. Екип 1 решава проблема 6500 пъти по-бързо, отколкото би могъл да бъде решен през 1990 г. без пътуване във времето - приблизително законът на Мур. Екип 2, екипът със стария компютър и новия алгоритъм, решава проблема 870 000 пъти по-бързо. Алгоритмичният прогрес надминава тази на изчислителната мощност повече от сто пъти. С други думи, докато процедурата за решение от 2014 г. ви дава план за въздушния транспорт след една минута, старата процедура ще бъде завършена едва когато транзитните маршрути до Берлин бъдат отворени отново: Компютърната ера е възраст на алгоритмите.

Подобряването на производителността на по-добрия алгоритъм буквално идва от нищото. Той не използва никакви допълнителни ресурси като повече енергия или необичайни материали. Тя възниква просто защото търсим решението по-малко трудоемко, защото виждаме как може да бъде по-лесно.

Това е изкуството на мързела. Мнозина искат да бъдат мързеливи. Но мързелът понякога често създава повече усилия в крайна сметка. За да бъдете мързеливи в голям мащаб, са необходими знания, острота на ума и решителност да не пестите усилия, когато е важно. Един алгоритъм блести, защото изпълнява поставената му задача с безупречен мързел.

Разцветът на планетата

Понастоящем на алгоритмичното мислене се обръща специално внимание, тъй като възможностите и предизвикателствата в наши дни го срещат. Разпространението на компютрите, достъпът до Интернет и не на последно място наличието на добри и лесни за използване програмни езици дават на алгоритмичните идеи голям лост. В същото време нараства нуждата от алгоритмични решения. Проблемите с планирането на въздушния транспорт бяха предвкусване. Днес е важно разумно да се използват ресурсите, да се спасяват метрополиите от прекъсвания на трафика, да се организира глобална комуникация и пътувания по целия свят, да се правят знанията достъпни, епидемии.

Появява се според издателя допълнителна информация Място на публикуване език Тематичен свят Казуси ISBN-10 ISBN-13

12 октомври 2015 г.

с 34 илюстрации

Мюнхен

Немски

Нехудожествена книга/ръководство ► Природа/технология

технология

Randall Munroe • огледален бестселър • Ами ако?

3-641-16793-0/3641167930

978-3-641-16793-6/9783641167936

Имате ли въпрос относно продукта?

DRM: Цифров воден знак
Тази електронна книга съдържа цифров воден знак и следователно е персонализирана за вас. Ако електронната книга е предадена неправилно на трети страни, тя може да бъде проследена обратно до източника.

Формат на файла: EPUB (електронна публикация)
EPUB е отворен стандарт за електронни книги и е особено подходящ за представяне на художествени и нехудожествени книги. Текущият текст е динамично адаптиран към дисплея и размера на шрифта. Следователно EPUB е подходящ и за мобилни устройства за четене.

Системни изисквания:
PC/Mac: Можете да четете тази електронна книга с компютър или Mac. За това ви е необходим безплатният софтуер Adobe Digital Editions.
четец: Тази електронна книга може да се чете с (почти) всички четци на електронни книги. Но това е с Amazon Kindle Не съвместими.
Смартфон/таблет: Без значение дали Apple или Android, можете да прочетете тази електронна книга. За това се нуждаете от безплатно приложение.
Списък с устройства и допълнителна информация

Купуване на електронни книги от чужбина
По съображения за данъчно законодателство можем да продаваме електронни книги само в Германия и Швейцария. За съжаление не можем да изпълняваме поръчки за електронни книги от други страни.