1

Н ауката е чудесен инструмент за иновации и подобряване на живота ни, но нека си признаем, че има някои неща, които сме усвоили до голяма степен. Не бихте очаквали, например, че можем да подобрим нещо като... като броенето.

(Във видеото може да научите повече за: Митко Христов - учител по математика от ново поколение)

Затова може да е изненада, че група учени са направили точно това: намерили са нов начин за решаване на проблем с десетилетна давност, който задава въпрос, който на пръв поглед изглежда много прост - колко различни неща има пред мен?

Това е по-труден проблем - и по-умно решение - отколкото си мислите.

Проблемът за отчетливите елементи

Компютрите могат да бъдат много интелигентни, но могат да бъдат и много, много... неинтелигентни. Доказателство за това е неотдавнашният бум на чатботовете с изкуствен интелект: те са страхотни в това да звучат интелигентно, но ако ги подложите на изпитание, може да се окажете в блато от глупости.

Понякога най-много проблеми създават нещата, които изглеждат почти смешно прости за човека. Вземете например броенето - по-конкретно броенето на отделни обекти. За нас това е лесно: гледаме колекцията от обекти и мозъкът ни просто автоматично ги подрежда в групи вместо нас. Почти не ни се налага да работим върху това.

За компютрите, от друга страна, това е фундаментален проблем с десетилетна давност. И той наистина се нуждае от отговор, тъй като приложенията му в съвременния свят обхващат всичко - от анализ на мрежовия трафик - представете си Facebook или Twitter, които следят колко хора са влезли в даден момент - до откриване на измами, биоинформатика, анализ на текст и много други.

Очевидно е, че от известно време насам можем да правим тези неща и това е така, защото този въпрос за преброяването - правилно известен като Проблемът за отчетливите елементи - наистина има отговори. Те просто не са много добри. 

"Всички по-рано известни алгоритми бяха "базирани на хеширане" и качеството на този алгоритъм зависеше от качеството на хеширащите функции, които този алгоритъм избира", обясни Винодчандран Вариям, професор в Училището по информатика към Университета Небраска-Линкълн, в изявление от миналата година. 

Заедно с колегите си Сурав Чакраборти от Индийския статистически институт и Кулдип Мил от Университета в Торонто той открива начин за значително опростяване на проблема: "Новият алгоритъм използва само стратегия за вземане на проби, а анализът на качеството може да се извърши с помощта на елементарни техники."

Как работи?

Новият метод, наречен CVM алгоритъм в чест на създателите си, драстично намалява нуждите от памет - важно предимство в съвременната ера на големите данни - и го прави с помощта на хитър трик от теорията на вероятностите. За да илюстрирате концепцията, разгледайте примера, изследван от Вариам и колегите му, както и неотдавнашната статия в Quanta Magazine: представете си, че броите броя на уникалните думи в "Хамлет" на Шекспир, но разполагате с достатъчно памет, за да съхраните само 100 думи едновременно. 

Първо, правите очевидното: записвате първите 100 уникални думи, на които сте попаднали. Сега мястото ви е изчерпано - затова вземате монета и я хвърляте за всяка дума. Орел - тя остава; опашка - забравяте я.

В края на този процес в списъка ви ще има около 50 уникални думи. Започвате отново процеса отпреди - но този път, ако попаднете на дума, която вече е в списъка, отново хвърляте монетата, за да видите дали да я изтриете. След като достигнете 100 думи, отново преминавате през списъка, като хвърляте монета за всяка дума и я изтривате или запазвате според указанията.

Във втория рунд нещата са малко по-сложни: вместо една глава, за да запазите дума в списъка, са необходими две поредни - всичко останало се изтрива. По същия начин в третия кръг ще трябва да получите три поредни глави, за да остане; в четвъртия кръг ще са необходими четири поредни глави и така нататък, докато стигнете до края на "Хамлет".

В тази лудост има метод - и то интелигентен. Като сте преминали през текста по този начин, сте се уверили, че всяка дума в списъка ви има еднаква вероятност да присъства: 1/2k, където k е броят на пътищата, които трябваше да преминете през списъка. Така че, да кажем, че са ви били необходими шест кръга, за да стигнете до края на "Хамлет", и сте останали със списък от 61 отделни думи: след това можете да умножите 61 по 26, за да получите приблизителна оценка на броя на думите.
 
Ще ви спестим отварянето на приложението ви за калкулатор: отговорът е 3 904 - а според Вариам и ко действителният отговор е 3 967 (да, те пресметнаха.) Ако имате памет, която може да съхранява повече от 100 думи, точността се повишава още повече: при възможност за съхраняване на 1 000 думи алгоритъмът оценява отговора като 3 964 - вече едва ли има грешка при закръгляването - и "разбира се", казва Вариам, "ако паметта е толкова голяма, че да побере всички думи, тогава можем да получим 100-процентова точност".

Прост подход

Той е ефективен, но това, което прави алгоритъма още по-интригуващ, е неговата простота.

"Новият алгоритъм е изумително прост и лесен за изпълнение", казва пред Quanta Андрю Макгрегър, професор в Колежа по информационни и компютърни науки в Масачузетския университет в Амхърст.

Действително, след публикуването му през януари 2023 г. - и като изключим няколко дребни забележки и грешки междувременно - алгоритъмът привлече вниманието и възхищението на много други компютърни учени.

Това означава, че макар статията, в която подробно е описан алгоритъмът, да не е била рецензирана в официалния смисъл на думата, тя определено е била рецензирана от колеги. Всъщност Доналд Кнут, автор на "Изкуството на компютърното програмиране" и така нареченият "баща на анализа на алгоритми", пише статия, в която възхвалява алгоритъма през май 2023 г.

Междувременно различни екипи - включително Чакраборти, Вариям и Мил - прекараха последната година в проучване и усъвършенстване на алгоритъма. Някои от тях, казва Вариам, вече го преподават в своите курсове по информатика.

"Смятаме, че това ще бъде основен алгоритъм, който ще се преподава в първия курс по информатика за алгоритми като цяло и вероятностен алгоритъм в частност", каза той.

Кнут е съгласен: "Той е чудесно пригоден за преподаване на ученици, които изучават основите на информатиката. Почти съм сигурен, че нещо подобно в крайна сметка ще се превърне в стандартна тема за учебник".

И така, как един толкова революционен алгоритъм е останал незабелязан толкова дълго време? Според Вариам това не е толкова невероятно, колкото звучи.

"Учудващо е, че този прост алгоритъм не е бил открит по-рано. В науката не е необичайно простотата да бъде пропусната в продължение на няколко години", казва той.

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase

Коментари 1
Кирилица:
Фонетична
Имате 2000 позволени символа

* Моля, коментирайте конкретната статия и използвайте кирилица! Не се толерират мнения с обидно или нецензурно съдържание, на верска или етническа основа, както и написани само с главни букви!

1 коментар
 
Обратно в сайта X

ДОСТЪП ЗА ЛОГНАТИ ПОТРЕБИТЕЛИ За да пишете, оценявате или докладвате коментари, моля логнете се в профила си.

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
<p>Кокаин за 1,5 млн. евро е открит в инвалидна количка на летището във Виена (СНИМКА)&nbsp;</p>

Кокаин за 1,5 млн. евро е открит в инвалидна количка на летището във Виена

Свят Преди 4 часа

По разпореждане на прокуратурата той е откаран в местен затвор

<p>Украйна отдаде почит на жертвите на варварската атака в Полтава (СНИМКИ)&nbsp;</p>

Сълзи, скръб, болка: Украйна отдаде почит на жертвите на варварската атака в Полтава

Свят Преди 5 часа

По време на службата прозвуча и сирена за въздушно нападение

Експлозия по време на химическо шоу в Дания, има ранени

Експлозия по време на химическо шоу в Дания, има ранени

Свят Преди 7 часа

Причината за експлозията не е известна веднага

<p>Къде е най-интензивен трафикът по граничните пунктове?</p>

Внимание! Интензивен трафик по границите с Румъния, Гърция, Сърбия и Турция

Свят Преди 7 часа

На границата с РСМ трафикът е нормален на всички гранични пунктове

<p>&quot;Това е&nbsp;дързък и смел ход от страна на украинците&quot; (ВИДЕО)</p>

Ръководителите на МИ-6 и ЦРУ: Нахлуването на Украйна в Русия е дързък и смел ход

Свят Преди 7 часа

ЦРУ все още няма категорични доказателства, че Китай изпраща оръжия на Русия, но има подозрения за това

<p>Почина бивш капитан на &quot;Ливърпул&quot; (СНИМКИ)</p>

Почина Рон Йейтс - легендарен капитан на "Ливърпул"

Свят Преди 8 часа

През последните години бившият футболист се бореше с болестта на Алцхаймер

Мечка нападна 64-годишен мъж в Хърватия

Мечка нападна 64-годишен мъж в Хърватия

Свят Преди 8 часа

Пострадалият е приет в болница в близкия град Госпич

Пожарът край Сандански е овладян

Пожарът край Сандански е овладян

България Преди 8 часа

Общо 14 горски служители се включиха в овладяването на огнената стихия

Отстранена е повреда, причинила смущения в железопътните услуги в Германия

Отстранена е повреда, причинила смущения в железопътните услуги в Германия

Свят Преди 9 часа

Последните закъснения идват на фона на нарастващите критики срещу "Дойче Бан"

Експерт определи като "странно и необяснимо" решението на ЦИК за ДПС

Експерт определи като "странно и необяснимо" решението на ЦИК за ДПС

България Преди 9 часа

"Очевидно решението беше продиктувано от напрежението пред комисията", каза Ваня Нушева

Областните председатели на БСП с позиция за сформирането на широка лява коалиция

Областните председатели на БСП с позиция за сформирането на широка лява коалиция

България Преди 9 часа

"Коалицията може и трябва да бъде гарант за защита на социалните интереси на българските граждани", посочват оттам

<p>Украински &ldquo;драконови&rdquo; дронове обсипват с разтопен метал руски позиции&nbsp;</p>

Иновация на бойното поле: Украински “драконови” дронове обсипват с разтопен метал руски позиции

Свят Преди 9 часа

Службата на ООН за разоръжаване казва, че запалителните оръжия могат да причинят огромни разрушения и щети на околната среда

<p>Пешеходци в нарушение предизвикаха катастрофа, има пострадали (СНИМКИ)</p>

Пешеходци в нарушение предизвикаха катастрофа, има пострадали

България Преди 9 часа

Причините за инцидента са в процес на уточняване

<p>Пеевски: Радев командва ЦИК и притиска партии</p>

Пеевски: Радев се намеси недопустимо в изборния процес, командва ЦИК и притиска партии

България Преди 11 часа

"В отчаянието и безпомощността си президентът разкри истинското си лице", заяви той

<p>Косово блокира част от границите си със Сърбия, ето защо</p>

След протести: Косово блокира част от границите си със Сърбия

Свят Преди 11 часа

На 6 септември десетки демонстранти в Сърбия блокираха двата гранични пункта, за да предотвратят влизането в Сърбия от Косово

<p>Супертайфунът &quot;Яги&quot; връхлетя Виетнам (СНИМКИ/ВИДЕО)</p>

Отнесени кораби и изкоренени дървета: Супертайфунът "Яги" връхлетя Виетнам

Свят Преди 11 часа

Тайфунът достигна сушата в провинциите Хайфонг и Куанг Нин, като предизвика ветрове със скорост над 149 км/ч