Свойства и способы записи алгоритмов

В информатике понятие алгоритмов считается базовым. Именно этот метод является общим в программировании и моделировании. Для того чтобы понять структуру инструкций, необходимо узнать их свойства и то, для чего они применяются. В статье опишем способы записи алгоритмов в информатике, их варианты создания, также постараемся разобраться, почему они так важны для программирования.

Общие сведения

Алгоритмы считаются объектом изучения дисциплины, которая тесно переплетается с математикой и информатикой. Больше того, эти способы записи примыкают к такой науке, как логика. Данные инструкции позволяют разрабатывать методы для реализации задач, а на практике помогают также работать с информационными технологиями. Таким образом, алгоритмизация выступает в качестве набора определенных приемов, которые способны при помощи особых навыков функционировать с языковыми средствами.

Само слово «алгоритм» происходит от латинской формы имени математика IX века аль-Хорезми. Он стал первым, кто смог составить особенности работы с арифметическими действиями. Изначально инструкциями считались обычные правила выполнения сложения, вычитания, умножения, деления. Сейчас же алгоритм – это определенный способ действия, который при помощи установленного количества шагов приводит к полному решению поставленной задачи.

Свойства алгоритмов

Алгоритм должен быть составлен таким образом, чтобы пользователь или другое выполняющее устройство полностью его понимали. Все шаги должны быть поняты однозначно, только в таком случае, следуя всем командам, можно получить эффективный результат. Поэтому на алгоритмы и их запись вводятся определенные требования. Их суть в том, чтобы все действия были истолкованы верно. Именно эти требования называются свойствами.

Свойство № 1

Первоначальное требование к алгоритму заключается в том, что каждый шаг должен выполняться отдельно и последовательно. Такая запись должна быть полностью разбита на блоки, представлять собой упорядоченную совокупность предписаний, команд и операторов. Инструкция должна образовывать дискретную структуру. Это делается для того, чтобы каждый отдельный шаг выполнялся строго после завершения предыдущего. Такое свойство называется дискретностью. Как правило, на письме все шаги записываются при помощи сквозной нумерации, однако это требование не обязательно.

Свойство № 2

Все алгоритмы, которые используются на практике, ориентированы на определенного исполнителя. Именно поэтому инструкция должна составляться конкретно для него самого. Соответственно нужно примерно представлять, какие команды будут понятны тому, для кого алгоритм написан, а какие для него неоднозначны. Каждый исполнитель (им может быть человек, компьютер и другая техника) обладает своей системой команд. Соответственно необходимо использовать только те операторы, которые имеются в его памяти. Это свойство называется понятностью.

Свойство № 3

Каждый шаг должен быть полностью понятным, не восприниматься неоднозначно. Таким образом, каждая из записей алгоритма должна правильно пониматься любым исполнителем. Соответственно после совершения каждой из них и выполнения предписанной инструкции различной техникой результат не должен изменяться. В данном пункте речь идет о том, что запись алгоритма – максимально точный, четкий, полный и полностью детализированный шаг. Это делается для того, чтобы исполнителю не требовалось принимать какие-либо решения. Он должен правильно понимать, что от него требуется. Также при составлении алгоритма нужно продумывать все таким образом, чтобы исполнитель понимал последовательность шагов. Все должно быть предельно ясно. Это свойство называется детерминированностью.

Виды алгоритмов по способу записи

Как можно записывать алгоритмы? Есть наиболее популярные способы. Речь идет о словесном, формально-словесном, блок-схемном, диаграммном методах. А также о псевдокоде и языках программирования. Рассмотрим некоторые из видов записи алгоритмов.

Словесный способ

Словесный способ является наиболее понятным для обычного человека. Благодаря алгоритму, записанному в таком виде, каждый шаг может понять любой исполнитель. Этот способ задается при помощи естественного языка в произвольной форме.

Формально-словесный способ

Это форма записи алгоритмов, которая представляет собой инструкцию. Она обязательно включает в себя математические символы. Присутствует словесное объяснение. Это позволяет увеличить спектр решаемых задач.

Блок-схемы

Блок-схемный способ представляет собой графическое изображение алгоритма. Нужно отметить, что их расшифровка является единой для всех. Каждый этап описанного процесса имеет свою фигуру либо блок, имя графического изображения поясняет, что необходимо делать исполнителю.

Языки программирования

Более трудной формой записи алгоритмов для многих людей является запись инструкции в виде программы. В данном случае используются языки программирования. Для того чтобы составить алгоритм на одном из них, необходимо знать соответствующие команды и иметь навыки.

Псевдокод

Псевдокод является системой различных обозначений, которые необходимы для единой записи всех алгоритмов. Он занимает промежуточное место между такими методами, как естественный и формальный. Он максимально близок к первому, однако в данном способе записи алгоритмов могут использоваться различные конструкции и математические обозначения. В такую форму инструкции не принято вводить синтаксические правила, которые присущи формальным методам записи. Это позволяет максимально облегчить его проектирование. В псевдокоде часто используются небольшие конструкции, которые относятся к формальным языкам. Это дает возможность переходить от записи на описываемом методе на другие варианты составления инструкции. Более того, в таком способе записи алгоритмов имеются специальные служебные слова, смысл которых используется в четко определенных ситуациях.

Понятие алгоритма и его свойства — Информатика, информационные технологии

В настоящее время понятие алгоритма — одно из фундаментальных понятий науки информатика. С одной стороны алгоритм является предметом изучения такой отрасли математики как теория алгоритмов, с другой стороны в информатике существует неформальное определение алгоритма, и алгоритмизация выступает в качестве общего метода информатики.

Объектом приложения алгоритмов являются самые различные науки и области практической деятельности. Широкое применение алгоритмов для решения практических задач не только при использовании ЭВМ позволяет рассматривать эту область информатики как отдельную дисциплину — алгоритмику.

Усовершенствование вычислительных машин даёт возможность реализовать на них всё более сложные алгоритмы. Однако встретившийся в описывающей понятие алгоритм формулировке термин «вычислительный процесс» не следует понимать в узком смысле только цифровых вычислений. Можно пойти дальше и рассматривать вычисления с произвольными символами и их комбинациями; именно таким широким пониманием пользуются при описании понятия алгоритма. Так, можно говорить об алгоритме перевода с одного языка на другой, об алгоритме работы поездного диспетчера (перерабатывающего информацию о движении поездов в приказы) и других примерах алгоритмического описания процессов управления; именно поэтому понятие алгоритма является одним из центральных понятий кибернетики.

Термин “алгоритм” обязан своим происхождением великому ученому средневекового Востока — Муххамад ибн Муса ал-Хорезми (Магомет, сын Моисея, из Хорезма ). Он жил приблизительно с 783 по 850 гг., и в 1983 году отмечалось 1200-летие со дня его рождения в городе Ургенче – областном центре современной Хорезмской области Узбекистана. В латинских переводах с арабского арифметического трактата ал-Хорезми его имя транскрибировалось как algorismi. Откуда и пошло слово “алгоритм” – сначала для обозначения алгоритмов цифровых вычислений десятичной позиционной арифметики, а затем для обозначения произвольных процессов, в которых искомые величины решаемых задач находятся последовательно из исходных данных по определенным правилам и инструкциям.

Алгоритмический процесс есть процесс последовательного преобразования конструктивных объектов, происходящий дискретными «шагами»; каждый шаг состоит в смене одного конструктивного объекта другим.

При этом в ряду сменяющих друг друга конструктивных объектов каждый последующий полностью определяется (в рамках данного алгоритма) непосредственно предшествующим. При более строгом подходе предполагается также, что переход от каждого конструктивного объекта к непосредственно следующему достаточно «элементарен» — в том смысле, что происходящее за один шаг преобразование предыдущего конструктивного объекта в следующий носит локальный характер. Т.е. преобразованию подвергается не весь конструктивный объект, а лишь некоторая, заранее ограниченная для данного алгоритма его часть и само это преобразование определяется не всем предыдущим конструктивным объектом, а лишь этой ограниченной частью.

Наряду с совокупностями возможных исходных данных и возможных результатов, для каждого алгоритма имеется ещё совокупность промежуточных результатов (промежуточных результатов), представляющая собой ту рабочую среду, в которой развивается алгоритмический процесс.

Алгоритм – это точно определенная последовательность действий для некоторого исполнителя, выполняемых по строго определенным правилам и приводящих через некоторое количество шагов к решению задачи.

Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.). Свойством, характеризующим любого исполнителя, является то, что он умеет выполнять некоторые команды. Совокупность команд, которые данный исполнитель умеет выполнять, называется системой команд исполнителя. Алгоритм описывается в командах исполнителя, который будет его реализовывать. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую среду исполнителя. Исходные данные и результаты любою алгоритма всегда принадлежат среде того исполнителя, для которого предназначен алгоритм.

Исполнитель алгоритмов определяет элементарные действия, из которых формируется алгоритм. Отдельные действия, составляющие алгоритм, называются операциями. При этом под операцией понимается как какое-то единичное действие, (например, сложение) так и группа взаимосвязанных действий.

Основными особенностями любого алгоритма являются решение задачи в обобщенном виде и возможность выполнять действия по решению задачи для конкретных значений (не только человеку, но и различным техническим устройствам (исполнителям)). Основным исполнителем несложных алгоритмов является человек. Достаточно вспомнить последовательность действий для решения систем линейных уравнений, вычисления корней уравнений.

При решении сложных задач исполнителем является ЭВМ и составление алгоритма решения задачи является необходимым этапом, детализирующим метод решения для дальнейшего программирования. Программа осуществляет еще более глубокую детализацию решения и его визуализацию.

Свойства алгоритма:

— детерминированность (точность указаний, исключающая их произвольное толкование),

— дискретность (возможность расчленения вычислительного процесса на отдельные элементарные операции, возможность выполнения которых не вызывает сомнений),

— массовость (пригодность алгоритма для решения всех задач заданного класса),

— результативность (прекращение процесса через определенное число шагов с выдачей искомых результатов или сообщения о невозможности продолжения вычислительного процесса).

Всякий алгоритм применяется к исходным (входным) данным, и результатом его работы являются выходные данные, в ходе работы алгоритма появляются промежуточные данные. Для описания данных фиксируется набор элементарных символов (алфавит данных) и даются правила построения сложных данных из простых. Данные для своего размещения требуют памяти, В ЭВМ память состоит из одинаковых ячеек, каждая из которых может содержать один или несколько символов алфавита данных. Таким образом, единицы объема данных и памяти согласованы.

Можно сказать, что в процессе формального решения задачи, ее решение сначала описывается на языке математики в виде системы формул, а затем на языке алгоритмов в виде некоторого процесса, в котором используются ранее определенные математические формулы и условия их выполнения. Таким образом, алгоритм может рассматриваться как связующее звено в цепочке метод решения — реализующая программа

Т.о., при разработке алгоритма необходимо формализовать процесс решения задачи, сведя его к применению конечной последовательности достаточно простых правил.

Алгоритмизацией называется процесс сведения задачи к последовательности этапов, выполняемых друг за другом так, что результаты предыдущих этапов используются при выполнении последующих. В процессе алгоритмизации осуществляется выбор метода решения задачи с указанием необходимых расчетных формул, логических условий, соотношений для контроля достоверности выходных, результатов, а также форм представления исходной информации с учетом специфики ЭВМ

Статьи к прочтению:

• Понятие алгоритма. свойства алгоритмов и способы их представления
• Понятие алгоритма. свойства алгоритмов. способы представления алгоритмов.

Понятие алгоритма и исполнителя. Свойства алгоритмов.

Похожие статьи:

• Понятие алгоритма. основные свойства алгоритма

  Раздел 3. Технические средства информационных технологий Лекция 10. Понятие и свойства алгоритма. Принцип программного Управления Понятие алгоритма и его…

• Понятие алгоритма. свойства алгоритмов. способы представления алгоритмов.

  Алгоритм – точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от начальных данных к искомому результату. Свойства алгоритмов: 1.Дискретные…

Определение и свойства алгоритма (9 класс) Информатика и ИКТ

Понятие алгоритма так же фундаментально для информатики, как и понятие информации. Поэтому в нем очень важно как следует разобраться.

Происхождение понятия «алгоритм».
Само слово «алгоритм» происходит от имени выдающегося математика средневекового Востока Мухаммеда ибн Мусы аль-Хорезми (787-850). Им были предложены приемы выполнения арифметических вычислений с многозначными числами (вам они хорошо знакомы из школьной математики). Позже в Европе эти приемы назвали алгоритмами, от Algorithmi — латинского написания имени аль-Хорезми. В наше время понятие алгоритма понимается шире, не ограничивается только арифметическими вычислениями.

Исполнитель алгоритма.
Из предыдущего параграфа вы узнали, что алгоритм — это последовательность команд управления каким-либо объектом. Мы назвали такой объект объектом управления или исполнителем алгоритма.

Рассмотрим исполнителя — человека. Для него можно сформулировать множество алгоритмов, например алгоритмы арифметических вычислений. С таким же успехом можно назвать алгоритмами множество различных инструкций, предписывающих последовательность действий человека для выполнения какой-либо работы. Например, кулинарный рецепт — это алгоритм работы повара с целью приготовления блюда; инструкция по сборке машинки из деталей детского конструктора — алгоритм для ребенка; инструкция по использованию кухонного комбайна — алгоритм для домохозяйки.

Вы, наверное, никогда не задумывались над тем, какое количество алгоритмов вам известно. Жизненный опыт человека растет с увеличением числа освоенных им алгоритмов. Например, чтобы ребенок научился покупать в магазине хлеб, ему нужно сначала рассказать (а лучше показать), как это делается. Освоив «алгоритм покупки хлеба», он в дальнейшем будет успешно выполнять эту работу.

Поиск выигрышной тактики, а следовательно, и алгоритма несложной игры — интересная и полезная задача. Рассмотрим одну из таких игр, которая называется игрой Баше.

Играют двое. Перед ними 21 предмет, допустим, камни (также может быть 11, 16, 26 и т. д.). Игроки берут камни по очереди. За один ход можно взять 1, 2, 3, 4 камня. Проигрывает тот, кто забирает последний камень.

Имеется выигрышная тактика для игрока, берущего камни вторым. Она заключается в том, чтобы брать такое количество камней, которое дополняет число камней, взятых соперником на предыдущем ходе, до пяти. Этот алгоритм можно описать в виде последовательности команд:

алr Игра Баше
нач

1. Предоставить ход сопернику.
2. Взять столько камней, чтобы в сумме с предыдущим ходом соперника получилось 5.
3. Если остался один камень, то объявить о своем выигрыше, иначе вернуться к выполнению команды 1.

кон

Игрок, строго следующий этому алгоритму, будет всегда выигрывать, даже если он не понимает, почему так происходит.

Алгоритмический язык.
В приведенном примере записи алгоритма используется символика учебного Алгоритмического языка (АЯ).

Из примера видно, что при записи алгоритма на АЯ вначале пишется заголовок, начинающийся со служебного слова алr (сокращенное слово «алгоритм»). Затем указывается название алгоритма, которое составитель алгоритма придумывает сам. Следующая часть называется телом алгоритма. Она начинается со служебного слова нач (начало) и заканчивается словом кон (конец). Тело алгоритма представляет собой последовательность команд для исполнителя.

Здесь и в дальнейшем служебные слова в алгоритмах на алгоритмическом языке будут записываться жирным шрифтом. В языках программирования (как и в АЯ) служебными называются слова, которые всегда употребляются в одном и том же смысле.

Свойства алгоритма.

Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельно выполняемых шагов.

Это свойство алгоритма называется дискретностью.

Всякий алгоритм составляется в расчете на конкретного исполнителя с учетом его возможностей. Для того чтобы алгоритм был выполним, нельзя включать в него команды, которые исполнитель не в состоянии выполнить. Нельзя повару поручать работу токаря, какая бы подробная инструкция ему ни давалась. У каждого исполнителя имеется свой перечень команд, которые он может исполнить. Такой перечень называется

Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в систему команд исполнителя.

Это свойство алгоритма называется понятностью.

Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составителем алгоритма.

Каждая команда алгоритма должна определять однозначное действие исполнителя.

Это свойство алгоритма называется точностью.

Исполнение алгоритма должно завершиться за конечное число шагов.

Это свойство алгоритма называется конечностью.

Для успешного выполнения любой работы мало иметь ее алгоритм. Всегда требуются еще какие-то исходные данные, с которыми будет работать исполнитель (продукты для приготовления блюда, детали для сбора технического устройства и т. п.). Исполнителю, решающему :математическую задачу, требуется исходная числовая информация. Задача всегда формулируется так: дана исходная информация, требуется получить какой-то результат. В математике вы привыкли в таком: виде записывать условия задач. Например:

Дано: катеты прямоугольного треугольника а= З см; Ь = 4 см.
Найти: гипотенузу с

Алгоритм: решения этой задачи можно представить в таком виде:

алr Гипотенуза
нач

1. Возвести а в квадрат.
2. Возвести Ь в квадрат.
3. Сложить результаты действий 1 и 2.
4. Вычислить квадратный корень результата действия 3 и принять его за значение с.

кон.

Каждую из этих команд может выполнить любой человек, знающий основы математики, следовательно, они входят в его систему команд.

Еще пример: для поиска номера телефона нужного вам человека исходными данными являются: фамилия, инициалы человека и телефонная книга (точнее, информация, заключенная в телефонную книгу).

Набор: «Фамилия — инициалы — телефонный справочник – адрес» является полным набором данных в этой ситуации.

Только имея полный набор данных, можно точно решить задачу.

Если исходные данные неполные, то задачу, либо совсем нельзя решить (ничего нельзя узнать про гипотенузу по одному катету), либо получается неоднозначное решение (пять номеров телефонов).

В задачах управления физическими объектами (автомобиль, самолет, станок и т. п.) исходными данными является информация о состоянии объекта управления, об обстановке, его окружающей.

Определение алгоритма.
Обобщая все сказанное, сформулируем определение алгоритма.

Алгоритм — понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату.

Формальное исполнение алгоритма.
Если алгоритм обладает перечисленными выше свойствами, то работа по нему будет производиться исполнителем формально (т. е. без всяких элементов творчества со стороны исполнителя). На этом основана работа программно управляемых исполнителей-автоматов, например промышленных роботов. Робот-манипулятор может выполнять работу токаря, если он умеет выполнять все операции токаря (включать станок, закреплять резец, перемещать резец, замерять изделие). От исполнителя не требуется понимания сущности алгоритма, он должен лишь точно выполнять команды, не нарушая их последовательности.

Что такое программа.
А что такое программа? Отличается ли чем-то программа от алгоритма?

Программа — это алгоритм, записанный на языке исполнителя.

Иначе можно сказать так: алгоритм и программа не отличаются по содержанию, но могут отличаться по форме.

Для алгоритма строго не определяется форма его представления. Алгоритм можно изобразить графически, можно — словесно, можно — какими-нибудь специальными
значками, попятными только его автору. Но программа должна быть записана на языке исполнителя.

Коротко о главном:

• Слово «алгоритм» происходит от имени Мухаммеда ибн Мусы аль-Хорезми, первым предложившего приемы выполнения арифметических операций с многозначными числами.
• Исполнитель алгоритма — это тот объект, для управления которым составлен алгоритм.
• Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов (свойство дискретности алгоритма).
• Система команд исполнителя (СКИ) — это вся совокупность команд, которые исполнитель умеет выполнять (понимает). Алгоритм можно строить только из команд, входящих.
• в СКИ исполнителя (свойство понятности алгоритма).
• Каждая команда алгоритма управления должна определять однозначное действие исполнителя (свойство точности алгоритма).
• Выполнение алгоритма должно приводить к результату за конечное число шагов (свойство конечности алгоритма).
• Для успешного выполнения работы, решения задачи необходимо сообщить (передать) исполнителю полный набор исходных данных.
• Выполнение алгоритма исполнителем производится формально.
• Программа от алгоритма может отличаться по форме, но не по содержанию. Программа — это алгоритм, представленный на языке исполнителя.

Вопросы и задания:

1. Что такое алгоритм? Откуда произошло это слово?
2. Что такое исполнитель алгоритма?
3. Каковы основные свойства алгоритма?
4. Назовите исполнителей следующих видов работы: уборки мусора во дворе; перевозки пассажиров; выдачи заработной платы; приема экзаменов; сдачи экзаменов; обучения детей в школе. Попробуйте сформулировать СКИ для каждого из этих исполнителей.
5. Определите полный набор данных для решения следующих задач обработки информации:
   • вычисления стоимости покупок в магазине;
   • вычисления суммы сдачи от данных вами продавцу денег;
   • определения времени показа по телевизору интересующего вас фильма;
   • вычисления площади треугольника;
   • определения времени падения кирпича с крыши дома;
   • определения месячной платы за расход электроэнергии;
   • перевода русского текста на итальянский язык;
   • перевода итальянского текста на русский язык.
6. Попробуйте сформулировать алгоритмы обработки информации для заданий, если исполнителем являетесь вы сами. Какие команды при этом вы должны уметь выполнять?

Содержание

Урок по информатике на тему «Алгоритм и свойства алгоритма» (9 класс)

Класс  9

Тема урока: Алгоритм и свойства алгоритма

Цель: ввести понятия алгоритма, ознакомить со свойствами алгоритма.

Задачи:

Образовательные – познакомить с понятием алгоритм, рассказать о его свойствах

Развивающие –  развитие внимательности, памяти, алгоритмического мышления школьников.

Воспитательные – развитие познавательного интереса

Тип урока: формирования новых знаний.

Оборудование: компьютеры, проектор, интерактивная доска.

Программное обеспечение: LibreOffice Calc

Ход урока:

I.                  Организационный этап (1 мин)

    — приветствие учащихся;

    — готовность учащихся к уроку;

II.               Озвучивание темы урока и его цели.  (1 мин)

(Дети записывают в тетрадь тему урока «Алгоритм и свойства алгоритма».)

III.           Изучение нового материала

Каждый день, каждый из нас выполняет различные виды работ (решает определенные задачи) и при этом выполняет строго определенную последовательность действий, порой не задумываясь о последовательности действий. Примерами таких действий является приготовление кипятка, открывание запертой двери, подготовка в школу и многое-многое другое.

Давайте подумаем и попробуем перечислить последовательность действий которую мы совершаем при подготовке кипятка?

1.           Набрать воды в чайник

2.           Поставить чайник на газовую плиту

3.           Зажечь горелку плиты

4.           Дождаться кипения воды.

Эта последовательность действий как раз таки и есть алгоритм.

Алгоритм — это четко определенная последовательность действий, выполнение которых приводит к определенному результату (решению поставленной задачи).

Алгоритм является фундаментальным понятием информатики. Представление о нем необходимо для эффективного применения вы­числительной техники к решению практических задач.

Приготовление различных блюд тоже есть исполнение алгоритма.

Это мы с вами говорим об алгоритмах простейших действий, однако пилот самолета ведь тоже исполняет алгоритмы (алгоритм взлета, алгоритм посадки и т.д.) но это уже куда более сложные алгоритмы.

Современные станки с ЧПУ также работают исполняя некоторые алгоритмы (алгоритмы составленные человеком для данного станка)

Компьютер в процессе своей работы использует различные алгоритмы. Алгоритм исполняемый компьютером есть программа.

Мы уже сегодня знаем о существовании автомобилей, которые могут самостоятельно без вмешательства человека припарковаться. На последней выставке достижений мирового автостроения были продемонстрированы авто, которые при обнаружении на проезжей части препятствия способны самостоятельно остановиться, а затем при освобождении дороги также самостоятельно начать движение. (Российский автопром тоже ведет такие разработки, в частности КАМАЗ уже проводит испытание такой модели). Все это есть результат исполнения различных алгоритмов заложенных в электронный блок управления авто.

Программа – это алгоритм записанный на языке понятном ЭВМ.

К алгоритмы предъявляются определенные требования, несоблюдении которых при составлении алгоритма может либо не привести к желаемому результату, либо привести к авариям, катастрофам и т.д.

Но прежде чем приступить к свойствам алгоритма, давайте подумаем для кого составляется алгоритм (кто исполняет алгоритм).

Ответ: человек, машина, станок, компьютер и т.д.

 Исполнитель – человек, животное или устройство (робот, компьютер, станок с ЧПУ) для которого составляется алгоритм.

Каждый исполнитель имеет свой язык, набор инструментов, набор допустимых команд, набор допустимых действий.

Свойства алгоритма и его исполнители

1.                 Дискретность.

Разде­ление алгоритма на последовательность законченных действий – шагов. Каждое действие должно быть закончено прежде, чем исполнитель приступит к выполнению следующего шага.

Пример: Алгоритмы кулинарных рецептов состоят из отдельных действий, которые обычно нумеруются.

2.                 Результативность.

Получение из исходных данных результа­та за конечное число шагов. Каждый алгоритм должен приводить к определенному результату.

Пример: Алгоритм сложения целых чисел в десятичной системе счисления.

1.                 Записать числа в столбик, так чтобы цифры самого млад­шего разряда чисел (единицы) расположились одна под другой (на одной вертикали).

2.                 Сложить цифры младшего разряда.      

3.                                                                                                                                                  Записать результат под горизонтальной чертой на вертикали единиц, если при этом полученная сумма больше или равна величине основания системы счисления (в данном случае 10), перенести десятки в старший разряд десятков.

4.                 Повторить пункты 2 и 3 для всех разрядов с учетом пере­носов из младших разрядов.

3.                 Массовость.

Возможность применения алгоритма к большому коли­честву различных исходных данных.

Пример: составим алгоритм вычисления площади прямоугольника

1.                                     Получить длины 2-х сторон прямоугольника

2.                                     Выполнить умножение длины на ширину

3.                                     Сообщить результат

Этот алгоритм работает для любого прямоугольника.

4.                 Детерминированность.

Выполнение команд алгоритма в строго определенной последовательности.

Пример: Вернемся к алгоритму получения кипятка.

1.     Набрать воды в чайник

2.     Поставить чайник на газовую плиту

3.      Зажечь горелку плиты

4.     Дождаться кипения воды.

Давайте попробуем расписать 3 пункт более подробно:

Как вы думаете верным ли будет следующий алгоритм:

1.     Набрать воды в чайник

2.     Поставить чайник на газовую плиту

3.     Открыть кран горелки

4.     Зажечь спичку

5.     Поднести горящую спичку к горелке

6.     Дождаться кипения воды.

Дети отвечают …. такой алгоритм может привести к взрыву. Это вызвано неверной последовательностью выполнения действий.

5.                 Выполнимость и понятность.

Алгоритм должен быть понятен исполнителю, т. е. должен содержать только те команды, которые входят в систему его команд. Алгоритм представленный на русском языке никак не сможет исполнить исполнитель, не владеющий русским языком.

Пример: После включения компью­тера начинают выполняться алгоритмы тестирования ком­пьютера и загрузки операционной системы. Исполнителем этих алгоритмов является компьютер, поэтому они должны быть записаны на понятном компьютеру машинном языке.

После изучения всех свойств алгоритма можно дать следующее определение:

Алгоритм — это описание детерминированной последовательности действий, направленных на получение из исходных данных результата за конечное число дискретных шагов с помощью понятных исполнителю команд.

Способы описания алгоритма

Найти сумму двух чисел a и b

1.     Словесный способ

Алгоритм представляет собой описание на естественном языке последовательных этапов обработки данных.

К a прибавляем b получаем результат.

2.     Графический способ

Изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков.

Блок-схема позволяет сделать алгоритм более нагляд­ным и выделяет в алгоритме основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, выбор и цикл). Если испол­нителем алгоритма является человек, он может по блок-схеме легко проследить выполнение алгоритма, так как эле­менты блок-схемы соединены стрелками, указывающими шаги выполнения алгоритма.

Элементы алгоритма изображаются на блок-схеме с по­мощью различных геометрических фигур, внутри которых записывается программный код

3.      Программный способ (алгоритмический )

Алгоритм,  предназначенный для записи на компьютере, должен быть записан на понятном ему языке. Такой язык называется языком программирования, а запись алгоритма на этом языке – программа.

IV.           Закрепление знаний

Пример 1.

У исполнителя Калькулятор две команды, которым присвоены номера:

1)                     Прибавь 3

2)                     Умножь на 2

Выполняя первую из них, Калькулятор прибавляет к числу на экране 3, а выполняя вторую, умножает его на 4. Запишите порядок команд в программе получения из числа 1 числа 47, содержащей не более 6 команд, указывая лишь номера команд.

Пример 2

Исполнитель Черепашка перемещается на экране компьютера, оставляя след в виде линии. В каждый конкретный момент известно положение исполнителя и направление его движения. У исполнителя существует две команды:

Вперед n (где n – целое число), вызывающее передвижение черепашки на n шагов в направлении движения;

Налево m (где m – целое число), вызывающее изменение направления движения на m градусов против часовой стрелки.

Алгоритм Повтори k [Команда1  Команда2  Команда3] означает, последовательность команд в скобках повторится k раз.

Черепашке был дан для исполнения следующий алгоритм:

Повтори 4 [Налево 90  Вперед 2 ]

Какая фигура появится на экране?

Пример 3.

Составьте алгоритм рисования фигуры так, чтобы в процессе перо не отрывалось от бумаги, и ни одна линия не проводилась дважды.

Переведи в точку (1;1)

Опусти перо

Сдвинь на вектор (4;4)

Сдвинь на вектор (0;-4)

Сдвинь на вектор (4;4)

Сдвинь на вектор (0;-4)

Сдвинь на вектор (-8;0)

Сдвинь на вектор (0;4)

Сдвинь на вектор (8;0)

V.                Подведение итогов

Итак, сегодня мы с вами узнали что такое …… (алгоритм)

А также мы узнали, что каждый алгоритм составляется для определенного ….. (исполнителя)

Как вы думаете, существует ли такой исполнитель, который  сможет исполнить любой алгоритм? (нет, такого исполнителя не существует, каждый исполнитель предназначен для решения определенного круга задач).

Какими свойствами характеризуется алгоритм?

Какие способы представления алгоритма мы рассмотрели?

VI.           Домашнее задание

1.     § 4.1.1, 4.1.2, № 4.1

2.     Задача. Имеются два кувшина емкостью 3 л и 8 л. Напишите алгоритм на естественном языке, выполняя который можно набрать из реки 7 л воды. (Разрешается пользоваться только этими кувшинами.)

Ответ: 

1        3 раза налить 3 литровым  кувшином в 8 литровый кувшин

2        Останется 1 литр в 3 литровом кувшине

3        Выливаем из 8 литрового кувшина всю воду

4        Выливаем в него 1 литр из 3 литрового кувшина

5        Доливаем 2  раза  3 литра

Урок информатики по теме «Алгоритм.

Цели урока:

• познакомить с понятием алгоритма, исполнителем алгоритма, видами исполнителя, средой, СКИ и системой отказов исполнителя, свойствами алгоритма, показать среду, СКИ и систему отказов для конкретного исполнителя,
• развивать умение работать самостоятельно, творчески.
• воспитывать нравственное отношение к труду.

ХОД УРОКА

Презентация 1

В течение всей жизни каждый человек постоянно пользуется набором всевозможных алгоритмов — правил, которые заложены природой, даны воспитанием, обучением, тренировкой, выработаны на основе собственного опыта. Инструкции, в которых указано, как пользоваться лифтом, телефоном, различными автоматами и бытовыми приборами, правила перехода улицы, оказания первой медицинской помощи, распорядок дня, кулинарные рецепты, порядок проведения химического опыта, правила вычислений, методы решения алгебраических и геометрических задач — все это можно считать алгоритмами. Таким образом, все мы живем в мире алгоритмов. Алгоритмы экономят силы и время человека, так как однажды усвоенным правилом (алгоритмом) он может пользоваться всю жизнь.
Приведите пример алгоритма перехода дороги с светофором, и без  светофора.
Ваш мозг постоянно занят работой, поиском решений. Говорят, что человек составляет алгоритм.
Тема нашего сегодняшнего урока. Алгоритм. Свойства алгоритма.

Учащиеся записывают тему урока (с презентации).
На экране вы видите команды, необходимо составить алгоритм заваривания чая.
Работа идет со всем классом, учащиеся обсуждают о выборе последовательности команд, учитель на доске регистрирует их ответ.

• размешать сахар ложечкой;
• добавить кипятку;
• налить в чашку заварку;
• вскипятить воду;
• положить сахар.

У вас должен был получиться такой алгоритм:

1. вскипятить воду;
2. налить в чашку заварку;
3. добавить кипятку;
4. положить сахар;
5. размешать сахар ложечкой;

В природе все взаимосвязано, все на все влияет и все зависит друг от друга. Складываются сложные цепочки событий. Если вынуть хоть одно звено, вся цепочка разорвется.
Как вы думаете, что будет если убрать из рецепта вторую команду? А четвертую?
Надо научится выстраивать в нужном порядке все звенья какой-нибудь жизненной или математической задачи. Эти умения нужны и при обработке информации. Информацию следует обрабатывать по определенным правилам, которые выполняются в определенном порядке.
Итак, давайте  с вами, попробуем дать определения понятию алгоритм.

Учащиеся формулируют и записывают с доски.

Алгоритм – понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной  цели или на решение поставленной задачи.

Учащиеся записывают в тетрадь определение.

Синонимы слова «алгоритм»:

•  план;
•  инструкция;
•  рецепт;
•  предписание.

Происхождение термина «алгоритм» связывают с именем великого узбекского математика и астронома аль-Хорезми (жившего в IX в.). Абу Абдуллах Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми (ок. 783, Хива , Хорезм — ок. 850, Багдад) — один из крупнейших средневековых ученых (математик, астроном, географ и историк) IX века, основатель классической алгебры.
Ал-Хорезми известен прежде всего своей «Книгой о восполнении и противопоставлении» («Аль-китаб аль-мухтасар фи хисаб аль-джабр ва-ль-мукабала»), которая сыграла важнейшую роль в истории математики. От названия этой книги произошло слово «алгебра».

В своих  трудах по арифметике и алгебре он разработал, в частности, правила выполнения четырех арифметических операций над многозначными десятичными числами. Эти правила определяют последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы получить сумму чисел, произведение и т. д. Почти в таком же виде эти правила изучаются всеми школьниками в начальных классах.

Латинский перевод книги начинается словами «Dixit Algorizmi» (сказал Алгоризми). Так как сочинение об арифметике было очень популярно в Европе, имя автора (Algorizmi или Algorizmus) стало нарицательным и средневековые математики так называли арифметику, основанную на десятичной позиционной системе счисления. Позднее европейские математики стали называть так всякую систему вычислений по определенному правилу. В настоящее время термин «алгоритм» означает набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий.

Затем понятие алгоритма переместилось в область логики, где появилась теория алгоритмов, изучавшая процесс доказательств или разрешимость и неразрешимость математических задач. В 1937 году, когда английский математик Алан Тьюринг доказал теоретически возможность построения устройства, осуществляющего алгоритм. Такое абстрактное устройство получило название МАШИНА ТЬЮРИНГА. Аналогичный, но более простой исполнитель алгоритма – МАШИНА ПОСТА. Когда же были созданы первые ЭВМ, понятие алгоритма и теория алгоритмов переместились в новую науку, связанную с этими вычислительными устройствами – информатику.

Приведите примеры алгоритмов.
А теперь скажите кто может выполнить данный алгоритм?
Приведите пример алгоритмов с разными исполнителями.

Получается, всякий алгоритм составляется в расчете на определенного исполнителя. Им может быть человек, робот, компьютер и др. Чтобы составить алгоритм для исполнителя, нужно знать, какие команды исполнитель может понять и исполнить, а какие нет.
Исполнитель – объект, который будет выполнять алгоритм.

Приведите примеры исполнителей и что они могут делать.

В классе исполнителей выделяют два  типа: формальные, неформальные. Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполнит одинаково, неформальный может выполнять команду по-разному. Неформальный исполнитель – человек, формальный – технические устройства.
У каждого исполнителя можно выделить: среду исполнителя, систему команд исполнителя, систему отказов.

Среда – обстановка, в которой работает исполнитель.
Система команд исполнителя (СКИ) – совокупность команд, которую исполнитель умеет выполнять.
Система отказов – ситуации сбоя работы исполнителя, которые возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды («не понимаю», «не могу»).
«Не понимаю» – возникает тогда, когда исполнителю дается команда не входящая в его СКИ, «не могу» – когда команда из СКИ не может быть выполнена в конкретных условиях среды.

Укажите для данных примеров среду, ски, систему отказов.

Свойства алгоритмов

1. Как мы уже знаем, алгоритм задает полную последовательность действий, которые необходимо выполнять для решения задачи. При этом, как правило, для выполнения этих действий их расчленяют (разбивают) в определенной последовательности на простые шаги. Возникает упорядоченная запись совокупности четко разделенных предписаний (директив, команд), образующих прерывную (или, как говорят, дискретную) структуру алгоритма. Выполнить действия следующего предписания можно лишь выполнив действия предыдущего.
Под ДИСКРЕТНОСТЬЮ понимают возможность разбиения алгоритма на отдельные элементарные действия, выполнение которых человеком или машиной не вызывает сомнения.

Пример по алгоритму заваривая чая

2. Чтобы исполнитель сумел решить поставленную перед ним задачу, используя алгоритм, он должен уметь выполнить каждое его указание. Иными словами, он должен понимать суть управления. То есть при составлении алгоритма нужно обязательно учитывать «правила игры», т.е. систему предписаний (или систему команд), которые понимает ЭВМ. Мы будем говорить в данном случае о «понятности» алгоритма.
Под «ПОНЯТНОСТЬЮ» алгоритмов понимают указания, которые понятны исполнителю.

Пример по пришиванию пуговицы.

3. Будучи понятным, алгоритм не должен все же содержать предписаний, смысл которых может восприниматься неоднозначно. Этими свойствами часто не обладают предписания  и инструкции, которые составляются для людей.
Например, вспомним известную всем притчу о царской воле. Царь приказал подчиненным выполнить такой указ: «Казнить нельзя помиловать». Он забыл в указе поставить запятую, а подчиненные не знали, что им делать. Указание «казнить нельзя, помиловать» и «казнить, нельзя помиловать» задают совсем разные действия, от которых зависит жизнь человека.
Кроме того, в алгоритмах недопустимы такие ситуации, когда после выполнения очередного предписания алгоритма исполнителю неясно, какое из них должно выполняться на следующем шаге.
Под ОДНОЗНАЧНОСТЬЮ алгоритмов понимается единственность толкования правил выполнения действий и порядка их выполнения.

Пример, фрагмент мультфильма «Стран невыученных уроков».

4. Очень важно, чтобы составленный алгоритм обеспечивал решение не одной частной задачи, а мог выполнять решение широкого класса задач данного типа.
Алгоритм можно использовать для любого квадратного у равнения. Такой алгоритм будет МАССОВЫЙ.

Пример с чайниками, обогревателями.

5. Под КОНЕЧНОСТЬЮ алгоритмов понимают завершение работы алгоритма в целом за конечное число шагов.

Пример с ловлей рыбы.

6. Еще к желательным свойствам алгоритмов нужно отнести РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ, она предполагает, что выполнение алгоритмов должно завершаться получением определенных результатов.
Подобные ситуации в информатике возникают, когда какие-либо действия невозможно выполнить. В математике такие ситуации называют неопределенностью. Например, деление числа на ноль, извлечение квадратного корня из отрицательного числа, да и само понятие бесконечности неопределенно. Поэтому, если алгоритм задает бесконечную последовательность действий, то в этом случае он также считается результатом неопределенным.
Но можно действовать по-другому. А именно: указать причину неопределенного результата. В таком случае, пояснения типа «на ноль делить нельзя», «компьютер выполнить такое не в состоянии» и т.п. можно считать результатом выполнение алгоритма.
Таким образом, свойство результативности состоит в том, что во всех» случаях можно указать, что мы понимаем под результатом выполнения алгоритма.

Пример с нахождением стрелы Ивана Царевича у лягушки.

7. И последнее общее свойство алгоритмов – их правильность.

Мы говорим, что алгоритм ПРАВИЛЬНЫЙ, если его выполнение дает правильные результаты решения поставленных задач.
Соответственно мы говорим, что алгоритм СОДЕРЖИТ ОШИБКИ, если можно указать такие допустимые исходные данные или условия, при которых выполнение алгоритма либо не завершится вообще, либо не будет получено никаких результатов, либо полученные результаты окажутся неправильными.

Пример с арифметическим выражением.

Вывод:

Основные свойства алгоритмов:

• дискретность;
• понятность;
• однозначность;
• массовость;
• результативность;
• конечность;
• правильность.

Учащиеся записывают в тетрадь свойства.

Решение задач на определение свойств. Обсуждение свойств с классом.

Задание 1.

Определить какое свойство алгоритма, не выполняется в данной инструкции и  какие изменения необходимо внести, чтобы получился алгоритм.
Инструкция по варке манной каши
Молоко вскипятить добавить соль, сахар, засыпать тонкой струйкой, непрерывно помешивая манную крупу, довести до кипения, прокипятить минут 5-7, добавить масло и дать остыть.
Нет понятности: какое количество (в граммах) брать продуктов.

Возможный исправленный вариант

1. Включить плиту
2. Влить в кастрюлю 1,5 литра молока
3. Добавить 5 грамм соли, 15 грамм сахара
4. Довести молоко до кипения
5. 8 столовых ложек манной крупы засыпать тонкой струйкой, непрерывно помешивая молоко
6. Довести до кипения
7. Кипятить 5 минут
8. Добавить 20 грамм сливочного масла
9. Выключить плиту, снять с плиты кастрюлю.

Задание 2.

Определить какое свойство алгоритма, не выполняется в данной инструкции и  какие изменения необходимо внести, чтобы получился алгоритм.

Инструкция нахождения большего из двух данных чисел.

1. Из числа А вычесть число В.
2. Если получилось отрицательное значение, то сообщить, что число В больше.
3. Если получилось положительное значение, то сообщить, что число А больше

Нет результативности. Что делать в том случае, если А=В?

Возможный исправленный вариант

1. Из числа А вычесть число В.
2. Если получилось отрицательное значение, то сообщить, что число В больше.
3. Если получилось положительное значение, то сообщить, что число А больше
4. Если получился ноль, сообщить, что числа равны

Задание 3.

Определить какое свойство алгоритма, не выполняется в данной инструкции и  какие изменения необходимо внести, чтобы получился алгоритм.
Инструкция покраски забора

1. Покрасить первую доску.
2. Переместиться к следующей доске.
3. Перейти к действию 1.

Нет конечности. Что делать в том случае, когда доски закончились?

Возможный исправленный вариант

1. Покрасить первую доску.
2. Если есть еще доска, переместиться к следующей доске.
3. Перейти к действию 1.
4. Если доски закончились, завершить работу.

Практическая работа в парах (5 мин.)

Приложение 1

Задание 1. Исправьте алгоритм «Получения кипятка», чтобы предотвратить несчастный случай.
Задание 2. Используя представленные команды, составить алгоритм покраски мяча
Задание 3. Составить инструкцию, в которой не выполняется хотя бы одно свойство алгоритма. Записать какие изменения нужно в нее внести, чтобы получить алгоритм.

Тест самопроверкой (5 мин.)

1. Алгоритм – это:

А) Указание на выполнение действий,
Б) Система правил, описывающая последовательность действий, которые необходимо выполнить для решения задачи,
В) Процесс выполнения вычислений, приводящих к решению задачи

2. Свойство алгоритма – дискретность, выражает, что:

А) Команды должны следовать последовательно друг за другом,
Б) Каждая команда должна быть описана в расчете на конкретного исполнителя,
В) Разбиение алгоритма на конечное число команд

3. Среда исполнителя – это:

А) Обстановка, в которой работает исполнитель.
Б) Объект, который будет выполнять алгоритм
В) Совокупность команд, которую исполнитель умеет выполнять.

4. В расчете на кого должен строиться алгоритм:

А) В расчете на ЭВМ,
Б) В расчете на умственные способности товарища,
В) В расчете на конкретного исполнителя

5. Какое из перечисленных свойств относится к свойствам алгоритма:

А) Визуальность,
Б) Совокупность,
В) Понятность

6. Исполнитель «человек» – это

А) Формальный исполнитель
Б) Неформальный исполнитель
В) Нормальный исполнитель

Проверка теста.

Подведение итогов (5 мин.)

Домашнее задание:

1. Выучить теоретический материал
2. Привести 3 примера алгоритмов для различных исполнителей.
3. Составить 2 инструкции, в которых не выполняется хотя бы одно свойство алгоритма. Записать какие изменения нужно в них внести, чтобы получить алгоритм.

Алгоритмы и исполнители

Алгоритм

Алгоритм, его свойства и типы

Преподаватель информатики

БОУ СПО «ОмТТ» Лиличенко Ирина Геннадьевна

План занятия:

• Понятие алгоритма

• Свойства алгоритма

• Способы записи алгоритма

Слово « алгоритм » появилось в результате искаженного перевода с арабского на европейские языки имени узбекского ученого IX века Аль-Хорезми , который изложил правила арифметических действий над числами в позиционной десятичной системе.

Эти правила и назвали алгоритмами ( Альхорезми «имя»+ Аритмос «число»= алгоритм )

18.10.16

Алгоритм — это четкое последовательное описание действий исполнителя, которое приводит к желаемому результату.

• Исполнитель — это объект, умеющий выполнять определенный набор действий. (человек, животное, робот, компьютер).
• Система команд исполнителя (СКИ) – это все команды, которые исполнитель умеет выполнять.

Примеры алгоритмов:

• Приготовление блюда
• Выпечка торта
• Инструкция по использованию электрического прибора.
• Правила дорожного движения
• Решение задачи по физике
• Вычисление значения выражения

Приготовление торта

А лгоритм :

• Замесить тесто
• Раскатать коржи
• Выпечь коржи
• Дать коржам остыть

5. Украсить торт

Свойства алгоритма:

Дискретность

Понятность

Алгоритм

Массовость

Результативность

Формальность

• Дискретность – это свойство указывает, что алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке;
• Понятность – это свойство показывает, что каждый шаг алгоритма должен быть понятен исполнителю;
• Результативность — это свойство определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения;
• Массовость – это свойство показывает, что один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными.
• Формальность – это свойство состоит в возможности выполнять команды механически.

Формы записи алгоритма

• Словесная (на етественном языке)

• Графическая ( блок – схема)

• Программная (тексты на языках программирования)

В информатике чаще всего используется графический способ описания алгоритмов – с помощью блок-схем .

Словесная форма записи алгоритма

Алгоритм посадки дерева

1. Выкопать яму 2. Опустить в ямку саженец

4. Полить саженец водой

3.Засыпать ямку с саженцем землей

Графическая форма записи алгоритма

Стандартные графические объекты блок-схем

Указание на начало и конец алгоритма

Организация ввода и вывода данных

Выполнение действий или группы действий

Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от выполнения условия

Использование вспомогательных алгоритмов

Алгоритм посадки дерева

Начало

Выкопать в земле ямку

Опустить в ямку саженец

Засыпать ямку с саженцем землей

Полить саженец водой

Конец

Программная форма записи алгоритма

Программа – это алгоритм записанный на языке программирования

Линейный алгоритм — это алгоритм, где строго последовательно выполняются действия.

начало

Ввод

исходных данных

действие1

Например,

как открыть дверь ключом.

• Достать ключ из кармана.

• Вставить ключ в замочную скважину.

• Повернуть ключ два раза против часовой стрелке.

• Вынуть ключ.

действие2

действие N

Вывод

результата

конец

Приведите, пожалуйста, еще примеры

линейного алгоритма

Разветвляющийся алгоритм — это алгоритм,

в котором в зависимости от условия выполняется либо одна,

либо другая последовательность действий .

ПОДЪЕХАЛ ИВАН — ЦАРЕВИЧ К КАМНЮ

НЕТ

НАПРАВО

ПОЙДЁШЬ

ДА

КОНЯ ПОТЕРЯЕШЬ

ГОЛОВУ СЛОЖИШЬ

Структура ветвления

Неполная форма

Полная форма

Условие

Нет

Условие

Нет

Да

Да

Действие

Действие 2

Действие 1

Приведите, пожалуйста, еще примеры

разветвляющегося алгоритма

Циклический алгоритм -это многократное повторение одних и тех же действий при различных параметрах

1. Покрасить доску.

2. Если есть еще доска, переместиться

к следующей; перейти к действию 1.

3.Если доски закончились, завершить работу.

Цикл с предусловием – циклическая алгоритмическая конструкция, в которой условие поставлено в начале цикла

нет

Условие

да

Действие

нет

Меньше 2 2 .00 ?

да

Смотрю TV

Цикл с постусловием – циклическая алгоритмическая конструкция, в которой условие поставлено в конце цикла

Действие

нет

Условие

да

конец

Точить карандаш

нет

Пустая коробка?

да

конец

Приведите, пожалуйста, еще примеры

циклического алгоритма

1 конкурс

Шаги алгоритма

Карточка 1

Алгоритм «Пришивание пуговицы»

Расставь действия алгоритма по порядку

• Сделать узелок на конце нитки
• Пришить пуговицу
• Отмотать от катушки и отрезать нитку
• Взять пуговицу
• Взять иголку
• Вдеть нитку в иголку

Карточка 2

Алгоритм «Приготовление уроков»

Расставь действия алгоритма по порядку

• Выполнить домашнее задание
• Прочитать задания в дневнике
• Сложить школьные вещи в портфель
• Достать дневник, учебник, тетради
• Сесть за стол
• Открыть учебник и тетрадь

Карточка 3

Алгоритм «Поход в магазин»

Расставь действия алгоритма по порядку

• Разложить продукты по местам
• Дойти до магазина
• Вернуться домой
• Купить по списку нужные продукты
• Взять деньги и список нужных продуктов

2 конкурс

Кроссворд

Вопросы:

• Один из способов описания алгоритма
• Свойство алгоритма, обозначающее, что алгоритм составляется только из команд, входящих в систему команд исполнителя
• Сообщение, сведение, знания, умения
• Объект, умеющий выполнять определенный набор действий
• Строго определенная последовательность действий при решении задачи
• Один из способов описания алгоритма
• Синоним слову алгоритм
• Устройство обработки информации
• Кисть, карандаш, как эти объекты называются в графическом редакторе?
• Графическое изображение
• Отдельное действие алгоритма

3 конкурс

Найди лишнее

Карточка 1 Перед вами виды алгоритмов , найдите «лишний»: * ЛИНЕЙНЫЙ * РАЗВЕТВЛЯЮЩИЙСЯ * ПРОГРАММНЫЙ * ЦИКЛИЧЕСКИЙ

Карточка 2 Перед вами свойства алгоритмов , найдите «лишний»: * ФОРМАЛЬНОСТЬ * ИДЕЙНОСТЬ * МАССОВОСТЬ * РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ

Карточка 3 Перед вами способы записи алгоритмов , найдите «лишний»: * ГРАФИЧЕСКИЙ * ПРОГРАММНЫЙ

* СЛОВЕСНЫЙ * ЛИНЕЙНЫЙ

4 конкурс

Тестирование

Карточка 1

1. Алгоритм — это

• правила выполнения определенных действий;
• ориентированный граф, указывающий порядок выполнения некоторого набора команд;
• описание последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов;
• набор команд для компьютера;
• протокол вычислительной сети.

2. Алгоритм называется линейным, если

• он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий;
• ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий;
• его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий;
• он представим в табличной форме;
• он включает в себя вспомогательный алгоритм.

3. Алгоритм называется циклическим, если

• он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий;
• ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий;
• его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий;
• он представим в табличной форме;
• он включает в себя вспомогательный алгоритм.

4. Алгоритм включает в себя ветвление, если

• он составлен так, что его выполнение предполагает многократное повторение одних и тех же действий;
• ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий;
• его команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом независимо от каких-либо условий;
• он представим в табличной форме;
• он включает в себя вспомогательный алгоритм.

5. Свойством алгоритма является:

• результативность;
• цикличность;
• возможность изменения последовательности выполнения команд;
• возможность выполнения алгоритма в обратном порядке;
• простота записи на языках программирования.

Карточка 2

1. Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения, называется

• дискретность;
• понятность;
• результативность;
• массовость;
• формальность.

2. Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке, называется

• дискретность;
• понятность;
• формальность;
• массовость;
• результативность.

3. Алгоритм называется линейным:

• Если ход его следования зависит от выполнения каких — либо условий
• Если его выполнение предполагает многократное повторение тех или иных операций
• Если все операции выполняются в порядке их естественного следования
• Если есть операции, которые не выполняются ни одного раза

4. Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными, называется

• дискретность;
• формальность;
• результативность;
• массовость;
• понятность.

5. Алгоритмы, которые решают некоторую подзадачу главной задачи и как правило, выполняются неоднократно, называются:

• Вспомогательными
• Циклическими
• Основными
• Линейными

Карточка 3

1. Какой из объектов может быть исполнителем алгоритма:

• Карта Словарь Стиральная машина Тетрадь
• Карта
• Словарь
• Стиральная машина
• Тетрадь

2. Алгоритмы, которые решают некоторую подзадачу главной задачи и как правило, выполняются неоднократно, называются:

• Циклическими Вспомогательными Основными Линейными
• Циклическими
• Вспомогательными
• Основными
• Линейными

3. Алгоритм называется линейным:

• Если ход его следования зависит от выполнения каких — либо условий Если его выполнение предполагает многократное повторение тех или иных операций Если все операции выполняются в порядке их естественного следования Если есть операции, которые не выполняются ни одного раза
• Если ход его следования зависит от выполнения каких — либо условий
• Если его выполнение предполагает многократное повторение тех или иных операций
• Если все операции выполняются в порядке их естественного следования
• Если есть операции, которые не выполняются ни одного раза

4. Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется

• исполнителем алгоритмов; программой; листингом; текстовкой; протоколом алгоритма.
• исполнителем алгоритмов;
• программой;
• листингом;
• текстовкой;
• протоколом алгоритма.

5. Результативность алгоритма означает, что:

• В нем должен быть оператор вывода результата В нем должно присутствовать ключевое слово, означающее конец алгоритма Результат должен быть получен за конечное число шагов Он должен быть применим для решения всех задач данного типа
• В нем должен быть оператор вывода результата
• В нем должно присутствовать ключевое слово, означающее конец алгоритма
• Результат должен быть получен за конечное число шагов
• Он должен быть применим для решения всех задач данного типа

Хорошо понял тему и хорошо

поработал на уроке

Недостаточно хорошо

понял тему, недостаточно хорошо поработал на уроке

Много нужно работать

над данной темой

Что такое алгоритм?

FutureLearn использует куки-файлы для повышения удобства использования веб-сайта. Все файлы cookie, кроме строго необходимых, в настоящее время отключены для этого браузера. Включите JavaScript, чтобы применить настройки файлов cookie для всех необязательных файлов cookie. Вы можете ознакомиться с политикой FutureLearn в отношении файлов cookie здесь.

Посмотрите, как Джеймс Робинсон представляет концепцию алгоритмов и объясняет, как они связаны с программами и почему они так важны.

Посмотреть стенограмму

3.2

Здравствуйте, добро пожаловать на вторую неделю курса. На прошлой неделе вы рассмотрели использование функций и то, как их можно использовать для создания многократно используемых фрагментов кода. Вы также рассмотрели, как включать входные и выходные данные в свои функции в качестве параметров и возвращаемых значений. На этой неделе вы узнаете, что программисты подразумевают под термином «алгоритм» и какое отношение они имеют к программам, которые мы пишем. У вас также будет возможность расширить свои навыки Python для создания списков и управления ими. Вы будете использовать эти новые навыки для преобразования алгоритмов с простого английского языка в программы. Так что же такое алгоритм? Алгоритм можно просто определить как набор инструкций, точно описывающих действие.

46.8

Алгоритмы используются каждый день, повсюду вокруг нас, для выполнения самых разных задач, от поиска маршрута из А в Б, поиска в Интернете наиболее подходящих страниц или даже просто рекомендации фильмов на основе ваших прошлых просмотров. Чтобы называться алгоритмом, а не просто набором инструкций, он должен быть достаточно точным и недвусмысленным, не оставляющим ничего для интерпретации. Алгоритм должен быть воспроизводимым, давать предсказуемые результаты на основе одних и тех же входных данных. Мы можем представлять алгоритмы в различных формах, включая естественный язык, псевдокод, блок-схемы или символы. Термины «алгоритм» и «программа» часто путают. Хотя они связаны, они имеют разные значения.

94.4

Алгоритм описывает, как выполнить конкретную задачу для любого субъекта, будь то человек или компьютер. Программа — это тот же алгоритм, но реализованный для выполнения конкретным компьютером, написанный на языке, понятном этому компьютеру. Например, алгоритм рисования квадратов может быть реализован в виде программы, либо с помощью модели Scratch the Turtle на Python, либо даже с использованием напольного робота, такого как этот.

125,2

Одним из действительно интересных аспектов алгоритмов является то, что для любой задачи существует множество решений. Будь они простыми, элегантными, быстрыми или неэффективными, все они действительны, если они дают желаемые результаты. Таким образом, в группе учащихся вполне возможно получить разные, но правильные алгоритмы от каждого из них. Студенты любят быть правильными. Поэтому важно признать обоснованность их решения. В зависимости от того, где они используются, производительность алгоритма может иметь значительное влияние. И сравнивать можно по-разному. Алгоритм поиска маршрута для спутниковой навигации должен быстро найти подходящий маршрут. Поэтому важна скорость.

166.7

Алгоритмы, управляющие поведением беспилотного автомобиля, также должны быстро реагировать на меняющиеся ситуации. Однако они также принимают решения о жизни и смерти и поэтому должны быть надежными и проверенными. Каждый раз, когда вы выполняете поиск в Интернете, используется алгоритм для ранжирования наиболее релевантных страниц для этого поиска. Пользователя волнует как скорость, так и точность результатов поиска. Алгоритмы действительно везде. И с их помощью мы уже решили многие задачи. Тем не менее, есть еще над чем работать. Как общество, мы находим новые проблемы в науке, медицине, искусстве, политике и искусственном интеллекте — все они нуждаются в новых алгоритмах, которые еще предстоит изобрести. Теперь твоя очередь.

211,5

Напишите простой алгоритм для рисования двухмерной фигуры, например пятиугольника или звезды. Поделитесь им в комментариях и посмотрите, сможете ли вы понять, из алгоритмов других учащихся, какой была форма. Удачи.

Программисты используют функции для создания многократно используемых фрагментов кода и управления сложностью. В этой статье мы обсудим, что программисты подразумевают под термином алгоритм и как алгоритмы связаны с программами, которые мы пишем. Будет возможность написать несколько алгоритмов на простом английском языке, а затем использовать свои навыки составления списков, чтобы превратить эти алгоритмы в программы. Вы также расширите свои навыки Python, научившись создавать списки и управлять ими.

Алгоритмы

Одной из проблем, связанных с изучением (и преподаванием) информатики, является дополнительный словарь, который он вводит, либо сложные термины для достаточно простых идей (алгоритм, декомпозиция, абстракция), либо термины, которые имеют специфические значения в других областях науки. обучение («переменная» означает что-то немного отличающееся в математике, естественных науках и информатике). Хотя важно, чтобы учащиеся понимали терминологию, более важным является их понимание рассматриваемой концепции или идеи.

Алгоритм можно просто определить следующим образом:

• Алгоритм — это набор инструкций, которые точно описывают действие.
• Инструкции должны быть такими, чтобы любой «актер» мог им следовать для получения одного и того же результата.
• «Актор» относится ко всему, будь то человек или компьютер, способный к вычислениям.

Алгоритмы используются каждый день вокруг нас, чтобы делать самые разные вещи, такие как поиск маршрута от А до Б, поиск в Интернете наиболее подходящих страниц или рекомендации фильмов на основе ваших прошлых просмотров.

Хотя мы могли бы заменить слова инструкции на алгоритм , существуют некоторые важные характеристики алгоритмов, которые отличают их друг от друга. Алгоритм:

• Должен быть достаточно точным и однозначным: каждый шаг должен быть понятен исполнителю, реализующему алгоритм.
• Должен быть воспроизводимым, дающим предсказуемые результаты на основе одних и тех же входных данных.
• Может быть представлен в различных формах, включая естественный язык, псевдокод, блок-схемы или символы.

Алгоритмы и программы

Термин алгоритм часто путают с программой . Хотя они связаны, они имеют разные значения. Алгоритм описывает, как выполнить конкретную задачу для выполнения любым субъектом, тогда как программа — это тот же алгоритм, реализованный для выполнения компьютером и написанный в соответствии с правилами данного языка программирования.

Например, приведенный ниже алгоритм рисования квадратов можно реализовать с помощью инструмента «Перо» в Scratch, 9Модуль 0087 черепаха на Python или даже с помощью напольного робота.

Одна проблема, множество решений

Одним из действительно интересных аспектов алгоритмов является то, что для любой данной проблемы существует множество решений. Будь они простыми, элегантными, быстрыми или неэффективными, все они действительны, если они дают желаемые результаты.

В группе обучающихся вполне возможно получить другой, но правильный алгоритм, созданный каждым из них. На этом этапе важно признать их правильность, а также поощрять обсуждение и сравнивать достоинства каждого подхода. Именно это мышление более высокого порядка необходимо программистам, чтобы оценить «лучший» подход, зная об альтернативах.

Почему алгоритмы так важны?

В зависимости от того, где они используются, производительность вашего алгоритма может существенно повлиять на его полезность. В разных случаях важны разные аспекты работы алгоритма:

• Алгоритм, создающий маршрут, по которому будет следовать спутниковая навигационная система, может выбирать из множества различных маршрутов от А до Б. Для пользователей важно, чтобы им рекомендовали оптимальный маршрут : пользователь не будет доволен маршрут, который занимает на час больше, чем необходимо. Тем не менее, пользователь вряд ли будет сильно переживать, если его путешествие займет на минуту больше времени, если он доберется до пункта назначения.
• Напротив, алгоритмы, управляющие поведением беспилотного автомобиля, принимают решения за доли секунды на основе доступных данных датчиков. Плохое решение алгоритма может иметь последствия для жизни и смерти, поэтому эти алгоритмы должны быть устойчивыми и заслуживающими доверия.
• Каждый раз, когда вы выполняете поиск в Интернете, поисковая система использует алгоритм для ранжирования наиболее релевантных страниц для этого поиска. В этом случае пользователь заботится о точности результатов поиска, а также о точности результатов поиска.0041 скорость поиска. Качество поиска может повлиять на популярность этой поисковой системы и, в конечном итоге, на деньги, которые компания может на этом заработать.

Проблема решена?

Алгоритмы, как мы видели, повсюду, но это не значит, что они полностью понятны. Отнюдь не! Несмотря на то, что многие проблемы были решены с помощью алгоритмов и большого количества «стандартных» алгоритмов, предстоит еще много работы. Как общество, мы обнаруживаем новые проблемы, которые можем решить с помощью алгоритмов в науке, медицине, искусстве, политике и искусственном интеллекте. Постоянно изобретаются новые алгоритмы и совершенствуются существующие. Чтобы продолжать это делать, миру нужно больше ученых-компьютерщиков.

Эта статья взята из бесплатного онлайн-ресурса

Programming 102: Think Like a Computer Scientist

Автор:

Присоединяйся сейчас

Наша цель — изменить доступ к образованию.

Мы предлагаем широкий выбор курсов от ведущих университетов и учреждений культуры со всего мира. Они предоставляются поэтапно и доступны на мобильных устройствах, планшетах и ​​компьютерах, поэтому вы можете приспособить обучение к своей жизни.

Мы считаем, что обучение должно быть приятным, социальным опытом, поэтому наши курсы дают возможность обсудить то, что вы изучаете, с другими, помогая вам делать новые открытия и формировать новые идеи.
Вы можете открыть новые возможности с неограниченным доступом к сотням кратких онлайн-курсов в течение года, подписавшись на наш безлимитный пакет. Развивайте свои знания в ведущих университетах и ​​организациях.

Узнайте больше о том, как FutureLearn меняет доступ к образованию

Эксперты о плюсах и минусах алгоритмов

Алгоритмы — это инструкции по решению проблемы или выполнению задачи. Рецепты — это алгоритмы, как и математические уравнения. Компьютерный код является алгоритмическим. Интернет работает на алгоритмах, и весь онлайн-поиск осуществляется с их помощью. Электронная почта знает, куда идти благодаря алгоритмам. Приложения для смартфонов — это не что иное, как алгоритмы. Компьютерные и видеоигры — это алгоритмическое повествование. Веб-сайты онлайн-знакомств, рекомендации книг и путешествия не будут работать без алгоритмов. Картографические системы GPS доставляют людей из точки А в точку Б с помощью алгоритмов. Искусственный интеллект (ИИ) — это не что иное, как алгоритмы. Материал, который люди видят в социальных сетях, доставляется им с помощью алгоритмов. На самом деле все, что люди видят и делают в Интернете, является продуктом алгоритмов. Каждый раз, когда кто-то сортирует столбец в электронной таблице, в игру вступают алгоритмы, и большинство финансовых транзакций сегодня выполняются алгоритмами. Алгоритмы помогают гаджетам реагировать на голосовые команды, распознавать лица, сортировать фотографии, строить и водить автомобили. Взлом, кибератаки и криптографические алгоритмы взлома кода. В настоящее время появляются самообучающиеся и самопрограммируемые алгоритмы, поэтому возможно, что в будущем алгоритмы напишут многие, если не большинство алгоритмов.

Алгоритмы часто представляют собой элегантные и невероятно полезные инструменты, используемые для выполнения задач. В основном это невидимые вспомогательные средства, увеличивающие человеческую жизнь все более невероятным образом. Однако иногда применение алгоритмов, созданных с благими намерениями, приводит к непредвиденным последствиям. Последние новости связаны с этими опасениями:

• 7 октября 2016 года стоимость британского фунта стерлингов упала на 6,1% за секунды, отчасти из-за валютных сделок, вызванных алгоритмами.
• Прошлой весной инженеры Microsoft создали в Твиттере бота по имени «Tay», пытаясь общаться с миллениалами, отвечая на их запросы, но в течение нескольких часов он изрыгал расистские, сексистские, отрицающие Холокост твиты на основе алгоритмов, которые «обучались». как отвечать другим на основе того, что было написано в Твиттере.
• Facebook попытался создать функцию для выделения популярных тем со всего сайта в лентах людей. Во-первых, эту функцию редактировала команда людей, но разгорелись споры, когда некоторые обвинили платформу в предвзятом отношении к консерваторам. Итак, Facebook передал работу алгоритмам, но обнаружил, что они не могут отличить настоящие новости от фейковых.
• Кэти О’Нил, автор книги «Оружие математического разрушения: как большие данные увеличивают неравенство и угрожают демократии» , указал, что прогностическая аналитика, основанная на алгоритмах, имеет тенденцию наказывать бедных, используя алгоритмические методы найма в качестве примера.
• Злоумышленники могут саботировать алгоритмы с благими намерениями. Замедление интернета охватило восточное побережье США 21 октября 2016 года после того, как хакеры засыпали Dyn DNS, обработчик интернет-трафика, информацией, которая перегрузила его каналы, открыв новую эру интернет-атак с использованием подключенных к интернету устройств. Это произошло после того, как в сентябре эксперт по интернет-безопасности Брюс Шнайер предупредил, что «кто-то учится отключать Интернет». Злоупотребление алгоритмом ленты новостей Facebook и широкое распространение фальшивых новостей в Интернете вызвали споры по мере того, как шли президентские выборы в США в 2016 году.
• Исследователь Эндрю Татт призвал к «FDA для алгоритмов», отметив: «Появление все более сложных алгоритмов требует критического осмысления того, как лучше всего предотвращать, сдерживать и компенсировать вред, который они причиняют…. Алгоритмическое регулирование потребует единообразия на федеральном уровне, экспертной оценки, политической независимости и предпродажной проверки, чтобы предотвратить — не подавляя инновации — внедрение на рынок неприемлемо опасных алгоритмов».
• В октябре 2016 года Белый дом опубликовал два отчета с подробным описанием прогресса алгоритмов и искусственного интеллекта и планов по решению проблем, связанных с этим, а также выпустил декабрьский отчет с изложением некоторых потенциальных последствий автоматизации на основе ИИ для рынка труда США и экономика.
• 17 января 2017 года Институт будущего жизни опубликовал список из 23 принципов полезного искусственного интеллекта, составленный группой заинтересованных исследователей на конференции в Асимоларе, Пасифик-Гроув, Калифорния. Среди более чем 1600 подписавших документ были Стивен Хокинг, Илон Маск, Рэй Курцвейл и сотни ведущих мировых исследователей искусственного интеллекта.

Использование алгоритмов распространяется все шире, поскольку предприятия и правительства создают, собирают и анализируют огромные объемы данных. Некоторые называют это эпохой алгоритмов и предсказывают, что будущее алгоритмов связано с машинным обучением и глубоким обучением, которые будут становиться все лучше и лучше со все более быстрыми темпами.

В то время как многие пост-мортемы президентских выборов в США в 2016 году отмечали революционное влияние веб-инструментов на их исход, генеральный директор XPrize Foundation Питер Диамандис предсказал, что «пять крупных технологических тенденций сделают эти выборы скучными». Он сказал, что достижения в области квантовых вычислений и быстрая эволюция ИИ и агентов ИИ, встроенных в системы и устройства Интернета вещей, приведут к гиперпреследованию, влиянию и формированию избирателей, гиперперсонализированной рекламе и создадут новые способы искажают реальность и увековечивают ложь.

Такие аналитики, как Аниш Аниш из Стэнфордского университета, предсказывают, что алгоритмы возьмут на себя общественную и частную деятельность в новую эру «алгократического управления», которое вытеснит «бюрократические иерархии». Другие, как Шошана Зубофф из Гарварда, описывают появление «капитализма наблюдения», который организует экономическое поведение в «информационной цивилизации».

Чтобы пролить свет на нынешнее отношение к потенциальному влиянию алгоритмов в следующем десятилетии, Исследовательский центр Пью и Центр Imagining the Internet при Университете Элона провели широкомасштабный опрос экспертов в области технологий, ученых, корпоративных практиков и государственных деятелей. Около 1302 человек ответили на этот вопрос о том, что произойдет в следующем десятилетии:

Будет ли общее влияние алгоритмов положительным для отдельных лиц и общества или отрицательным для отдельных лиц и общества?

Ненаучный опрос показал, что 38% этих конкретных респондентов предсказали, что положительное влияние алгоритмов перевесит отрицательное для отдельных людей и общества в целом, а 37% заявили, что отрицательное влияние перевесит положительное; 25% сказали, что общее влияние алгоритмов будет примерно 50-50, положительное-отрицательное. [См. «Об этом опросе экспертов» для получения дополнительной информации о пределах этой выборки.]

Участников попросили объяснить свои ответы, и большинство из них написали подробные описания, которые дают представление об обнадеживающих и волнующих тенденциях. Респондентам разрешалось отвечать анонимно; они составляют незначительное большинство письменных разработок. Эти результаты не отражают всех возможных точек зрения на подобный вопрос, но они раскрывают широкий спектр ценных наблюдений, основанных на текущих тенденциях.

В следующем разделе мы предлагаем краткий обзор семи ключевых тем, найденных среди письменных разработок. После этого вводного раздела следует гораздо более глубокий анализ мыслей респондентов, связанных с каждой из тем. Все ответы слегка отредактированы для стиля.

Среди этих респондентов существует довольно единодушное мнение о том, что алгоритмы, как правило, невидимы для общественности, и в следующем десятилетии их влияние будет расти в геометрической прогрессии.

Репрезентативное утверждение этой точки зрения поступило от Барри Чудакова , основателя и директора Sertain Research и StreamFuzion Corp. Он ответил:

«Если каждый алгоритм внезапно перестанет работать, это будет конец света, как мы знаем. это» (Педро Доминго Главный алгоритм ). Факт: мы уже превратили наш мир в машинное обучение и алгоритмы. Теперь вопрос в том, как лучше понять и управлять тем, что мы сделали?

«Алгоритмы — это полезный артефакт, с которого можно начать обсуждение более крупной проблемы влияния технологий на нашу жизнь. А именно, как мы можем увидеть их в работе? Рассмотреть и оценить свои предположения? И самое главное для тех, кто не создает алгоритмы для жизни — как мы узнаем о том, как они работают, где они работают, какие предположения и предубеждения им присущи и как сделать их прозрачными? Как рыбы в аквариуме, мы можем видеть, как они плавают, и следить за ними.

Факт: мы уже превратили наш мир в машинное обучение и алгоритмы. Теперь вопрос в том, как лучше понять и управлять тем, что мы сделали?
Барри Чудаков

«Алгоритмы — новые арбитры человеческих решений практически в любой области, которую мы можем себе представить, от просмотра фильма (распознавание эмоций Affectiva) до покупки дома (Zillow.com) и беспилотных автомобилей. (Google). Deloitte Global прогнозирует, что к концу 2016 года более 80 из 100 крупнейших в мире компаний, занимающихся корпоративным программным обеспечением, будут интегрировать когнитивные технологии, опосредованные алгоритмами, в свои продукты. Как пишут Брайан Кристиан и Том Гриффитс в Алгоритмы для жизни Согласно , алгоритмы обеспечивают «лучший стандарт для сравнения самого человеческого познания». ?

«Главным положительным результатом этого является лучшее понимание того, как принимать рациональные решения, и в этой мере лучшее понимание себя. В конце концов, алгоритмы генерируются методом проб и ошибок, тестированием, наблюдением и приходом к определенным математическим формулам относительно выборов, которые делались снова и снова, — и это можно использовать для трудных выборов и проблем, особенно когда интуитивно мы не можем легко увидеть ответ или способ решения проблемы. Правило 37%, оптимальная остановка и другие алгоритмические выводы — это руководства, основанные на фактических данных, которые позволяют нам использовать мудрость и математически проверенные шаги для принятия лучших решений.

«Вторичный положительный результат — подключение. В технологическом обобщении того, что духовные учителя говорили на протяжении веков, наши вещи демонстрируют, что все связано или может быть связано со всем остальным. Алгоритмы с настойчивостью и вездесущностью насекомых будут автоматизировать процессы, которые раньше требовали человеческих манипуляций и размышлений. Теперь они могут управлять основными процессами мониторинга, измерения, подсчета или даже наблюдения. Наша машина может сказать нам, чтобы мы замедлились. Наши телевизоры могут предлагать фильмы для просмотра. Продуктовый магазин может предложить здоровое сочетание мяса и овощей на ужин. Siri напоминает вам, что у вас годовщина.

«Основные негативные изменения сводятся к простому, но теперь довольно сложному вопросу: как мы можем увидеть и полностью понять последствия алгоритмов, запрограммированных в повседневных действиях и решениях? Загвоздка вот в чем: чей это разум? … В наших системах нет, и нам нужно встроить то, что Дэвид Гелернтер назвал «взглядом сверху», способность не только создавать технологические решения, но также видеть и исследовать их последствия, прежде чем мы будем строить бизнес-модели, компании и рынки на их сильных сторонах, и особенно об их ограничениях».

Чудаков добавил, что это особенно необходимо, потому что в следующем десятилетии и далее «за счет расширения сбора и анализа данных и последующего применения этой информации к процессам и объектам добавляется слой интеллекта или манипулирования мышлением, который ранее не есть этот слой. Таким образом, возможности предсказания следуют за нами повсюду, как домашнее животное. Результат: по мере того, как информационные инструменты и прогностическая динамика получают все более широкое распространение, на нашу жизнь будут все больше влиять их неотъемлемые выводы и нарративы, которые они порождают».

«Общее влияние вездесущих алгоритмов в настоящее время не поддается учету, потому что присутствие алгоритмов в повседневных процессах и транзакциях сейчас настолько велико и в основном скрыто от посторонних глаз. Все наши системы расширенного мышления (алгоритмы подпитывают программное обеспечение и средства связи, которые создают системы расширенного мышления) требуют большего — а не меньшего — мышления и более глобальной перспективы, чем нам удавалось ранее. Расширение сбора и анализа данных и, как следствие, применение этой информации могут излечить болезни, уменьшить бедность, предложить своевременные решения людям и местам, где они больше всего нуждаются, и развеять тысячелетия предубеждений, необоснованных выводов, бесчеловечной практики и невежества во всем. виды. Наши алгоритмы теперь переопределяют то, что мы думаем, как мы думаем и что мы знаем. Нам нужно попросить их подумать о своем мышлении — высматривать ловушки и врожденные предубеждения до того, как они закрепятся и их будет труднее устранить.

«Чтобы создать надзор, который бы оценивал влияние алгоритмов, сначала нам нужно увидеть и понять их в том контексте, для которого они были разработаны. Это само по себе является трудной задачей, требующей от беспристрастных экспертов проследить процесс разработки технологии, чтобы найти модели и формулы, лежащие в основе алгоритмов. Затем, имея все эти знания под рукой, эксперты должны трезво оценить преимущества и недостатки или риски, создаваемые алгоритмами. Кто готов это сделать? У кого есть время, бюджет и ресурсы для исследования и рекомендации полезных действий? Это описание работы 21-го века и рыночная ниша в поиске реальных людей и компаний. Чтобы сделать алгоритмы более прозрачными, циркуляры с информацией о продуктах и ​​продуктах могут включать описание алгоритмических предположений, аналогичное боковой панели о пищевой ценности, которую сейчас можно найти на многих упакованных пищевых продуктах. описание последствий, присущих этим предположениям».

Ряд респондентов отметили множество способов, которыми алгоритмы помогут осмыслить огромные объемы данных, отметив, что это приведет к прорывам в науке, новым удобствам и человеческим возможностям в повседневной жизни. жизнь, а также все более совершенную способность связывать людей с информацией, которая им поможет. Они выполняют кажущиеся чудесными задачи, недоступные людям, и будут продолжать значительно увеличивать человеческий интеллект и помогать в выполнении великих дел. Типичным сторонником этой точки зрения является Стивен Даунс , исследователь Национального исследовательского совета Канады, который перечислил следующие положительные изменения:

«Некоторые примеры:
Банки . Сегодня банки выдают кредиты на основе очень неполных данных. Это правда, что многие люди, которые сегодня имеют право на получение кредита, не получат его в будущем. Тем не менее, многие люди — и, возможно, гораздо больше людей — смогут получить кредит в будущем, поскольку банки отказываются от использования таких факторов, как раса, социально-экономическое положение, почтовый индекс и тому подобное, для оценки пригодности. Более того, с большим количеством данных (и с более интерактивными отношениями между банком и клиентом) банки могут снизить свой риск, тем самым предоставляя больше кредитов, и в то же время предоставляя ряд услуг, индивидуально направленных на то, чтобы реально помочь финансовому состоянию человека.

«Поставщики медицинских услуг . Здравоохранение является значительным и растущим расходом не потому, что люди становятся менее здоровыми (на самом деле, в масштабах общества верно как раз обратное), а из-за значительных накладных расходов, необходимых для поддержки все более сложных систем, включая рецепты, страхование, учреждения и многое другое. Новые технологии позволят поставщикам медицинских услуг переложить значительный процент этой нагрузки на человека, который (с помощью систем личной поддержки) будет лучше управлять своим здоровьем, координировать и управлять своим собственным уходом и создавать меньшую нагрузку на систему. . По мере того как общая стоимость медицинского обслуживания снижается, становится все более осуществимым обеспечение медицинского страхования с единым плательщиком для всего населения, которое имеет известные положительные результаты для здоровья и эффективность.

«Правительства . Значительная часть правительства основана на регулировании и контроле, которые больше не потребуются с развертыванием автоматизированных производственных и транспортных систем, а также сенсорных сетей. Это включает в себя многие из повседневных (и часто неприятных) взаимодействий, которые мы имеем сегодня с правительством, от нарушений правил дорожного движения, проявления гражданского недовольства, несправедливого отношения в коммерческих и юридических процессах и тому подобного. Простой пример: одна из наиболее устойчивых политических проблем в Соединенных Штатах — это манипулирование политическими границами в интересах действующих лиц. Избирательные разделения, созданные алгоритмом, в значительной степени устраняют мошенничество (и когда они открыты и спорны, их можно изменить, чтобы улучшить этот результат)».

Выборка дополнительных ответов от анонимных респондентов:

Эффективность алгоритмов приведет к большему творчеству и самовыражению.

• «Алгоритмы находят знания автоматизированным способом намного быстрее, чем это возможно традиционно».
• «Алгоритмы могут обрабатывать базы данных достаточно быстро, чтобы облегчить часть волокиты и бюрократии, которые в настоящее время замедляют прогресс».
• «Мы увидим меньше загрязнения, улучшение здоровья людей, меньше экономических потерь».
• «Алгоритмы могут уравнять доступ к информации».
• «Эффективность алгоритмов приведет к большему творчеству и самовыражению».
• «Алгоритмы могут уменьшить транспортные проблемы; они могут определить заторы и альтернативное время и пути».
• «Автомобили с автоматическим управлением могут значительно сократить количество несчастных случаев в год, а также улучшить качество жизни большинства людей».
• «Более целенаправленная доставка новостей, услуг и рекламы».
• «Больше основанных на фактических данных социальных наук с использованием алгоритмов для сбора данных из социальных сетей и следов кликов».
• «Улучшенная и более активная работа полиции, нацеленная на области, где можно предотвратить преступление».
• «Меньше слаборазвитых районов и больше международных коммерческих обменов».
• «Алгоритмы облегчают разногласия при принятии решений, покупках, транспортировке и многих других действиях».
• «Боты будут следовать приказам покупать ваши акции. Цифровые агенты найдут нужные вам материалы».
• «Любые ошибки могут быть исправлены. Это будет означать, что с течением времени алгоритмы будут становиться все более эффективными для желаний человечества».

Темы, освещающие проблемы и вызовы

Участники этого исследования в основном согласились с тем, что многочисленные положительные стороны ускорения зависимости от кода будут продолжать стимулировать распространение алгоритмов; однако, как и у всех великих технологических революций, у этой тенденции есть и темная сторона. Большинство респондентов указывали на проблемы, главными из которых были последние пять всеобъемлющих тем этого отчета; у всех есть подтемы.

Тема 3: Человечность и человеческое суждение теряются, когда данные и прогнозное моделирование становятся первостепенными

Достижения в области алгоритмов позволяют технологическим корпорациям и правительствам собирать, хранить, сортировать и анализировать массивные наборы данных. Эксперты в этом опросе отметили, что эти алгоритмы в первую очередь написаны для оптимизации эффективности и прибыльности, не задумываясь о возможных социальных последствиях моделирования и анализа данных. Эти респонденты утверждали, что люди считаются «входом» в процесс и не рассматриваются как настоящие, думающие, чувствующие, меняющиеся существа. Они говорят, что это создает ущербное, логичное общество, и что по мере развития процесса — то есть, когда алгоритмы начинают писать алгоритмы — люди могут остаться в стороне, позволив «роботам решать». Представитель этой точки зрения:

Барт Книжненбург , доцент кафедры ориентированных на человека вычислений в Университете Клемсона, ответил: «Алгоритмы будут извлекать выгоду из удобства и прибыли, тем самым дискриминируя [против] определенные группы населения, но также разрушая опыт всех остальных. Цель алгоритмов состоит в том, чтобы соответствовать 90 153 некоторым 90 154 нашим предпочтениям, но не обязательно 90 153 всем 90 154 из них: по сути, они представляют собой карикатуру на наши вкусы и предпочтения. Я больше всего боюсь, что если мы не настроим наши алгоритмы на самоактуализация , людям будет просто слишком удобно следовать советам алгоритма (или слишком сложно выходить за рамки таких советов), превращая эти алгоритмы в самоисполняющиеся пророчества, а пользователей в зомби, потребляющих исключительно легкие — потреблять предметы».

Анонимный футуролог сказал: «Это происходит с самого начала промышленной революции. Каждый раз, когда вы разрабатываете человеческую систему, оптимизированную для повышения эффективности или прибыльности, вы дегуманизируете рабочую силу. Эта дегуманизация теперь распространилась на наше здравоохранение и социальные службы. Когда вы удаляете человечность из системы, в которую включены люди, они становятся жертвами».

Другой анонимный респондент написал: «Мы просто не можем зафиксировать каждый элемент данных, который представляет обширность человека и его потребностей, желаний, надежд, желаний. Кто и какие данные собирает? Знают ли люди, которых отражают точки данных, или они просто согласились с условиями обслуживания, потому что у них не было реального выбора? Кто зарабатывает на данных? Как кто-нибудь может узнать, как его/ее данные обрабатываются и для каких целей, чтобы оправдать то, что заканчивается? Прозрачности нет, а надзор — это фарс. Это все скрыто от глаз. Я всегда буду убежден, что данные будут использованы для обогащения и/или защиты других, а не отдельного человека. Это основная природа экономической системы, в которой мы живем».

Выборка выдержек, связанных с этой темой, от других респондентов (подробности см. в более полных версиях в полном отчете):

Алгоритмы способны формировать решения людей, даже если они об этом не подозревают, предоставляя тем, кто имеет контроль алгоритмов несправедливая позиция власти.

• «Потенциал добра огромен, но вероятность неправильного использования и злоупотреблений — преднамеренных и непреднамеренных — может быть больше».
• «Компании стремятся максимизировать прибыль, а не максимизировать общественное благо. Хуже того, они преподносят погоню за прибылью как общественное благо. Мы приближаемся к гребню волны, низшей стороной которой является новая этика манипулирования, маркетинга, почти полного отсутствия приватности».
• «Уже сегодня мы видим, что на практике такие вещи, как «дифференциальное ценообразование», не помогают потребителю; это помогает компании, которая занимается продажей вещей и т. д.».
• «Отдельных людей будут согнать, как скот, с предсказуемо разрушительными последствиями для верховенства закона, социальной справедливости и экономики».
• «Есть стимул только к дальнейшему запутыванию присутствия и операций алгоритмического формирования коммуникационных процессов».
• «Алгоритмы… усиливают негативное воздействие пробелов в данных и исключений».
• «Алгоритмы способны формировать решения людей, даже если они об этом не подозревают, что дает тем, кто контролирует алгоритмы, несправедливое положение власти».
• «Тот факт, что Интернет можно использовать с помощью алгоритмов, чтобы почти читать наши мысли, означает, [что] те, у кого есть доступ к алгоритмам и их базам данных, имеют широкие возможности для манипулирования большими группами населения».
• «Отсутствие подотчетности и полная непрозрачность пугают».
• «По утилитарным меркам алгоритмическое принятие решений не имеет недостатков; тот факт, что это приводит к постоянной несправедливости по отношению к тем самым классам меньшинств, которые он создает, будет проигнорирован. Общее Благо стало дискредитированным, устаревшим пережитком Прошлого».
• «В экономике, в которой все больше доминирует крошечная, очень привилегированная и изолированная часть населения, она будет в значительной степени воспроизводить неравенство в их пользу. Критика будет принижена и отвергнута из-за налета цифровой «логики» на процесс».
• «Алгоритмы — это новое золото, и трудно объяснить, почему средний «хороший» расходится с индивидуальным «хорошим».
• «Мы будем интерпретировать отрицательное индивидуальное воздействие как необходимый побочный ущерб «прогресса».
• «Это убьет местный интеллект, местные навыки, языки меньшинств, местное предпринимательство, потому что большая часть доступных ресурсов будет истощена глобальными конкурентами».
• «Алгоритмы в прошлом были созданы программистом. В будущем они, вероятно, будут созданы интеллектуальными/обучающимися машинами…. Люди потеряют свою свободу действий в мире».
• «Будет только хуже, потому что нет «кризиса», на который можно было бы реагировать, и, следовательно, нет не только мотивации к изменениям, но и всех причин, чтобы продолжать это, особенно со стороны вовлеченных могущественных интересов. Мы движемся к кошмару».
• «Веб 2.0 обеспечивает больше удобства для граждан, которым нужно добраться до дома, но в то же время — и наивно думать, что это совпадение — это также монетизированный, корпоратизированный, лишающий прав и возможностей, каннибализирующий предвестник Конца Времен. (Я преувеличиваю для эффекта. Но не сильно.)»

Здесь связываются два направления мышления. Во-первых, создатели алгоритмов (программисты), даже если они стремятся к инклюзивности, объективности и нейтральности, встраивают в свои творения собственные взгляды и ценности. Во-вторых, наборы данных, к которым применяются алгоритмы, имеют свои ограничения и недостатки. Даже наборы данных с миллиардами единиц информации не охватывают всю полноту жизни людей и разнообразие их опыта. Более того, сами наборы данных несовершенны, потому что они не содержат входных данных от всех или репрезентативной выборки всех. В этих ответах раскрываются две темы:

Джастин Райх , исполнительный директор Лаборатории учебных систем Массачусетского технологического института, заметил: «Алгоритмы будут в первую очередь разрабатываться белыми и азиатскими мужчинами — с данными, отобранными теми же привилегированными участниками — на благо таких же потребителей, как они сами. Большинство людей, занимающих привилегированное положение, сочтут эти новые инструменты удобными, безопасными и полезными. Вред новых технологий больше всего испытают на себе те, кто уже находится в неблагоприятном положении в обществе, где рекламные алгоритмы предлагают рекламу залогового залога, которая предполагает, что читатели являются преступниками, заявки на получение кредита, которые наказывают людей за доверенные лица, настолько коррелирующие с расой, что они эффективно наказывают людей на основе расы, и подобные вопросы».

Дадли Айриш , инженер-программист, заметил: «Все, позвольте мне повторить, все обучающих данных содержат систематические ошибки. По большей части это связано либо с расой, либо с классом, с изрядной долей простого наказания людей за то, что они не используют стандартный диалект английского языка. Перефразируя Иммануила Канта, из кривого дерева этих наборов данных никогда не делалось ничего прямого».

Выборка цитат, связанных с этой темой, от других респондентов (подробности читайте в полном отчете):

Одной из самых больших проблем следующей эры будет баланс между защитой интеллектуальной собственности в алгоритмах и защитой субъектов этих алгоритмов от несправедливой дискриминации и социальной инженерии.

• «Алгоритмы по определению обезличены и основаны на грубых данных и обобщенных предположениях. Люди, пишущие алгоритмы, даже основанные на данных, представляют собой нерепрезентативное подмножество населения».
• «Если вы начинаете с места неравенства и используете алгоритмы, чтобы решить, каков вероятный результат для человека/системы, вы неизбежно усилите неравенство».
• «Мы все будем плохо обращаться как более однородные, чем мы есть».
• «Результатом может стать институционализация предвзятых и вредных решений под предлогом «Компьютер принял решение, поэтому мы должны его принять».
• «Алгоритмы будут отражать предвзятое мышление людей. Мусор на входе, мусор на выходе. Многие аспекты жизни будут затронуты, но немногим будет оказана помощь. Надзор будет очень труден или невозможен».
• «Алгоритмы ценят эффективность выше правильности или справедливости, и со временем их эволюция будет продолжать те же приоритеты, которые были сформулированы изначально».
• «Одной из величайших задач следующей эпохи будет балансирование защиты интеллектуальной собственности в алгоритмах с защитой субъектов этих алгоритмов от несправедливой дискриминации и социальной инженерии».
• «Алгоритмы претендуют на то, чтобы быть справедливыми, рациональными и беспристрастными, но просто навязывают предубеждения без права регресса».
• «Если только алгоритмы не являются по существу открытым исходным кодом и, как таковые, не могут быть изменены отзывами пользователей справедливым образом, возможности, которые вероятные производители алгоритмов (корпорации и правительства) должны делать в пользу себя, будь то в отношении условий обслуживания в Интернете или договоры о присоединении или политические предубеждения привнесут в алгоритмы как сознательные, так и бессознательные предубеждения».

В ответах многих респондентов были очевидны две взаимосвязанные идеи о разделении общества. Во-первых, они предсказали, что будущее с помощью алгоритмов увеличит разрыв между подкованными в цифровых технологиях (преимущественно наиболее обеспеченными, которые являются наиболее востребованной демографической группой в новой информационной экосистеме) и теми, кто не так тесно связан или не может участвовать. . Во-вторых, они сказали, что алгоритмы будут способствовать социальным и политическим разногласиям, поскольку управляемые алгоритмами категоризации и классификации направляют людей в эхо-камеры повторяющегося и усиленного медийного и политического контента. Два показательных ответа:

Райан Хейс , владелец Fit to Tweet, прокомментировал: «Двадцать лет назад мы говорили о «цифровом разрыве» между людьми, имеющими доступ к домашнему компьютеру, и теми, у кого его не было, или теми, у кого был доступ. в Интернет по сравнению с теми, кто этого не сделал…. Однако через десять лет жизнь того, чьи возможности и восприятие мира дополнены датчиками, обработаны мощным ИИ и связаны с огромными объемами данных, будет сильно отличаться от жизни тех, у кого нет доступа к этим инструментам или знаниям о том, как их использовать. И этот разрыв будет самовоспроизводящимся, когда те, у кого меньше возможностей, будут во многих отношениях более уязвимы для тех, у кого больше».

Адам Гисмонди , приглашенный ученый из Бостонского колледжа, написал: «Я боюсь, что, поскольку пользователи помещаются в карантин по разным идеологическим областям, человеческая способность к эмпатии может пострадать. Столкновение с противоположными точками зрения бросает нам вызов, и если мы сможем (активно или пассивно) избегать других с иными взглядами, это негативно повлияет на наше общество. Будет очень важно увидеть, какие функции добавят наши крупные социальные сети в ближайшие годы, поскольку они будут иметь огромную власть над структурой потока информации».

Выборка выдержек из цитат других респондентов, связанных с этой темой (подробности читайте в полном отчете):

Общий эффект будет положительным для некоторых людей. Это будет негативно для бедных и необразованных. В результате цифровой разрыв и неравенство в уровне благосостояния будут расти. Это будет чистый негатив для общества.

• «Если нынешний экономический порядок сохранится, то я не вижу роста числа управляемых данными алгоритмов, приносящих большую пользу кому-либо, кроме самых богатых членов общества».
• «Предположительно, социальное неравенство станет материализованным».
• «Основной риск заключается в том, что менее регулярные пользователи, особенно те, которые группируются на одном или двух сайтах или платформах, не будут развивать эти средства навигации и выбора и окажутся в невыгодном положении».
• «Алгоритмы делают распознавание более эффективным и безопасным. Положительным эффектом станет увеличение прибыли для организаций, способных избежать рисков и затрат. Негативные последствия будут нести все, что алгоритмы считают рискованными или менее прибыльными».
• «Общество будет расслоено в зависимости от того, с каким провайдером доверия/идентификации можно позволить себе/иметь право работать. Уровень конфиденциальности и защиты будет разным. «Целое Джексона» Лоис Макмастер [Буджолд] внезапно кажется немного более пугающе реалистичным».
• «У нас радикально разные наборы ценностей, политических и прочих, и алгоритмы всегда уходят корнями в системы ценностей их создателей. Таким образом, сценарий представляет собой широкое открытие возможностей — экономических и других — под контролем либо таких, как Цукерберг, либо седых воротил глобального капитала, либо…».
• «Общий эффект будет положительным для некоторых лиц. Это будет негативно для бедных и необразованных. В результате цифровой разрыв и неравенство в уровне благосостояния будут расти. Это будет чистый негатив для общества».
• «Расовое исключение в потребительском таргетинге. Гендерное исключение в потребительском таргетинге. Исключение классов в потребительском таргетинге…. Националистическое исключение в потребительском таргетинге».
• «Если алгоритмы, управляющие потоком новостей, подавляют противоречивую информацию — информацию, которая бросает вызов предположениям и ценностям отдельных людей, — мы можем увидеть усиление крайностей разделения в мировоззрениях среди быстро расходящихся субпопуляций».
• «Возможно, мы движемся к информационным потокам с наименьшим общим знаменателем».
• «Эффективность, приятность и серотонин, исходящие от предписывающего порядка, сильно переоценены. Важно сохранить некоторый хаос в нашей жизни».

Ряд участников этой агитации выразили обеспокоенность изменением информационного рациона населения, «атомизацией СМИ», чрезмерным упором на крайние, уродливые, странные новости и предпочтением «правдивости» над чем-то еще. фактический материал, который может иметь жизненно важное значение для понимания того, как быть ответственным гражданином мира.

Распространение искусственного интеллекта (ИИ) может привести к значительной безработице и всем последствиям этого.

Анонимный генеральный директор сказал: «Если задачу можно эффективно представить с помощью алгоритма, то она может быть легко выполнена машиной. Негативная тенденция, которую я вижу здесь, заключается в том, что с появлением алгоритма люди будут заменены машинами/компьютерами для многих работ/задач. Какова же тогда будет судьба Человека?»

Выборка цитат, связанных с этой темой, от других респондентов (подробности см. в более полных версиях в полном отчете):

Я предвижу, что алгоритмы заменят почти всех рабочих без реальных вариантов замены людей.

• «Искусственный интеллект и роботы могут сократить рабочую силу до потенциальной 100% безработицы среди людей. Они будут умнее, эффективнее, продуктивнее и дешевле, поэтому корпорациям и бизнесу имеет смысл двигаться в этом направлении».
• «Массовый рост производительности благодаря автоматизации увеличит разрыв между работниками и владельцами капитала».
• «Современное западное общество построено на социальной модели, согласно которой Капитал обменивается на Труд для обеспечения экономического роста. Если лейбористы больше не будут частью этого обмена, последствия будут огромными».
• «Нет рабочих мест, растет население и меньше потребности среднего человека в автономном функционировании. Какая его часть теплая и пушистая?»
• «Я предвижу, что алгоритмы заменят почти всех рабочих без каких-либо реальных вариантов для замененных людей».
• «В долгосрочной перспективе это может быть полезно для людей, если они избавятся от малоценных повторяющихся задач и мотивируют их выполнять те, которые приносят более высокую ценность».
• «Мы надеемся, что страны отреагируют введением форм минимальной гарантированной заработной платы и бесплатного образования после K-12; в противном случае самые умные будут использовать онлайн-ресурсы, чтобы быстро превзойти обычных людей, а самые богатые будут использовать свою экономическую мощь, чтобы получить больше политических преимуществ».

Респонденты этого опроса предложили различные идеи о том, как люди и более широкая культура могут реагировать на алгоритмизацию жизни. Они выступали за государственное образование, чтобы привить широкой публике понимание того, как работают алгоритмы. Они также отметили, что те, кто создает и развивает алгоритмы, не несут ответственности перед обществом, и утверждали, что должен быть какой-то метод, с помощью которого они несут ответственность. Комментарии представителей:

Сьюзан Этлингер , отраслевой аналитик Altimeter Group, сказала: «Подобно тому, как мы все больше хотим знать место и в каких условиях производятся наша еда и одежда, мы также должны задаваться вопросом, как принимаются наши данные и решения. . Какова цепочка поставок этой информации? Существует ли четкое управление и контрольный след? Были ли предположения основаны на неполной информации, ошибочных источниках или нерелевантных контрольных показателях? Достаточно ли мы обучили наши данные? Были ли задействованы нужные заинтересованные стороны и учились ли мы на своих ошибках? Результатом всего этого является то, что весь наш способ управления организациями изменится в следующем десятилетии. Сила создавать и изменять реальность будет заключаться в технологиях, которые по-настоящему понимают лишь немногие. Таким образом, чтобы убедиться, что мы успешно используем алгоритмы, будь то для финансовой или человеческой выгоды, или для того и другого, нам необходимо иметь структуры управления и подотчетности. Легче сказать, чем сделать, но если когда-либо было время объединить самые умные умы в промышленности с самыми умными умами в академических кругах для решения этой проблемы, то сейчас самое время».

Крис Кутарна , автор книги Age of Discovery и сотрудник Оксфордской школы Мартина, писал: «Алгоритмы — это явная форма эвристики, способ рутинизации определенных выборов и решений, чтобы мы не пили постоянно из пожарный гидрант сенсорных вводов. Эта стратегия преодоления всегда развивалась вместе с человечеством, а также со сложностью наших социальных систем и сред данных. Четкое осознание наших упрощающих предположений и эвристик — важный этап, на котором созревают наши интеллекты и влияние. Что отличается сейчас, так это растущие возможности явного программирования этих эвристик, выполнения упрощения за пределами человеческого разума и внутри машин и платформ, которые доставляют данные о миллиардах индивидуальных жизней. Нам потребуется некоторое время, чтобы развить мудрость и этику, чтобы понять и направить эту силу. А пока мы, честно говоря, не знаем, насколько хорошо и безопасно он применяется. Первый и самый важный шаг — повысить уровень общественной осведомленности о том, кто, как и где его применяет».

Выборка выдержек из цитат других респондентов, связанных с этой темой (подробности см. в более полных версиях в полном отчете):

Нам нужна некая радужная коалиция, чтобы выработать правила, чтобы избежать врожденной предвзятости и группового мышления чтобы повлиять на результаты.

• «Кто охраняет стражей? И, в частности, какие «опекуны» что и с кем делают, используя обширный массив информации?»
• «В капитализме нет стимулов для борьбы с пузырями фильтров, профилированием и негативными последствиями, а государственное/международное управление практически бессильно».
• «Механизмы контроля могут включать более строгие протоколы доступа; подписать этические кодексы цифрового управления и назначить распорядителей информации; онлайн-отслеживание повторного использования информации физическим лицом; функции отказа; установка сроков доступа; никакой продажи третьей стороне без согласия».
• «Если не будут усилены усилия, чтобы сделать настоящую информационную грамотность частью базового образования, будет класс людей, которые могут использовать алгоритмы, и класс, используемый алгоритмами».
• «Потребители должны быть информированными, образованными и, действительно, активными в своей ориентации на что-то тонкое. Вот что такое компьютерная грамотность в 21 веке».
• «Поиск основы, обеспечивающей прозрачность и оценку результатов, будет иметь решающее значение. Также необходимо иметь широкое понимание алгоритмической «цепочки создания стоимости», и что данные являются ключевым фактором и столь же ценны, как и алгоритм, который они обучают».
• «Алгоритмическая подотчетность — масштабный проект, требующий навыков теоретиков и практиков, юристов, социологов, журналистов и других. Это неотложное глобальное дело, в котором заинтересованные и мобилизованные эксперты ищут поддержки».
• «В конце концов, закон об ответственности за программное обеспечение будет признан нуждающимся в реформе, поскольку прямо сейчас, буквально, кодерам может сойти с рук убийство».
• «Закон непредвиденных последствий указывает на то, что растущие слои социальной и технической сложности, закодированные в алгоритмах, гарантируют, что произойдут непредвиденные катастрофические события — вероятно, не те, о которых мы беспокоились».
• «В конце концов мы разработаем механизмы, чтобы предоставить потребителям больший контроль, что должно привести к большему пониманию и доверию…. Откат будет неизбежным, но необходимым и в конечном итоге приведет к более выгодному для всех нас балансу».
• «Нам нужна какая-то радужная коалиция, чтобы выработать правила, чтобы не допустить, чтобы встроенная предвзятость и групповое мышление влияли на результаты».
• «Алгоритмы слишком сложны, чтобы быть прозрачными или полностью безопасными. Эти факторы будут продолжать влиять на направление нашей культуры».
• «Я ожидаю, что будут разработаны мета-алгоритмы, чтобы попытаться противостоять недостаткам алгоритмов».

Анонимные респонденты поделились этими остротами по теме:

• «Золотое правило: кто владеет золотом, тот и устанавливает правила».
• «Плохие парни намного опережают хороших».
• «Сопротивление бесполезно».
• «Алгоритмы определяются людьми, которые хотят продать вам что-то (товары, услуги, идеологию) и будут искажать результаты в пользу этого».
• «Алгоритмы, безусловно, полезны, но, вероятно, недостаточны, если не сочетаются с человеческими знаниями и политической волей».

Наконец, это предсказание анонимного участника, который видит вероятную конечную точку в одной из двух крайностей:

«Общим результатом будет утопия или конец человечества; золотой середины не предвидится. Я подозреваю, что это утопия, учитывая, что мы пережили по крайней мере один экзистенциальный кризис (ядерный) в прошлом и что наш путь к миру, хотя и медленный, твердый».

Мнение ключевых экспертов о влиянии алгоритмов на будущее

Ниже приводится краткий сборник комментариев нескольких ведущих аналитиков, участвовавших в этом опросе:

«Направляем людей к полезной информации»

Винтон Серф , член Зала славы Интернета, вице-президент и главный интернет-евангелист Google: «Алгоритмы в основном предназначены для того, чтобы направлять людей к полезной информации, и я считаю это положительным моментом».

Остерегайтесь «непроверенных, неотслеживаемых, неотработанных моделей»

Кори Доктороу , писатель, активист в области компьютерных наук, работающий в MIT Media Lab и совладелец Boing Boing, ответил: «Выбор в этом вопросе слишком ограничен. . Правильный ответ: «Если мы будем строго использовать модели машинного обучения, они улучшат ситуацию; если мы используем их, чтобы скрыть несправедливость с помощью машинного эмпиризма, будет еще хуже». Amazon использует машинное обучение для оптимизации своих стратегий продаж. Когда они вносят изменения, они прогнозируют их вероятное влияние на продажи, а затем используют данные о продажах из этого прогноза для уточнения модели. Подрядчики тюремной системы Америки, занимающиеся прогнозированием вынесения приговоров, используют машинное обучение для оптимизации рекомендаций по вынесению приговора. Их модель также делает прогнозы о вероятных результатах (при повторном совершении преступления), но не отслеживается, делает ли их модель хорошие прогнозы, и не уточняется. Это позволяет им делать ужасные предсказания без каких-либо последствий. Эта характеристика непроверенных, неотслеживаемых, неотработанных моделей присутствует во многих местах: в списках наблюдения террористов; модели профилирования для уничтожения дронов; современные системы красной черты/Джима Кроу, которые ограничивают кредит; предиктивные алгоритмы полицейской деятельности; и т. д. Если мы предписываем или устанавливаем нормативные ограничения на методы, которые исправляют это неряшливое поведение, то мы можем использовать эмпиризм для исправления предвзятости и повышения справедливости и беспристрастности фирм и государства (и государственно-частных партнерств). Если, с другой стороны, практика продолжается как есть, она заканчивается чем-то вроде кафкианского кошмара, когда мы делаем что-то, «потому что так говорит компьютер», и называем это честным, «потому что так говорит компьютер».0004

«Общая тенденция к положительным результатам будет преобладать»

Джонатан Грудин , главный исследователь Microsoft, сказал: «Мы, наконец, достигаем состояния симбиоза или партнерства с технологиями. Алгоритмы не контролируются; люди создают и корректируют их. Однако положительные эффекты для одного человека могут быть отрицательными для другого, а отследить причины и следствия может быть сложно, поэтому нам придется постоянно работать, чтобы понять и отрегулировать баланс. В конечном счете, большинство ключевых решений будут политическими, и я с оптимизмом смотрю на то, что общая тенденция к положительным результатам будет преобладать, учитывая огромный потенциал роста использования технологий. Я меньше беспокоюсь о преобладании плохих актеров, чем о непреднамеренных и незамеченных негативных последствиях, подкрадывающихся к нам».

«Безликие системы больше заинтересованы в наблюдении и рекламе, чем в реальных услугах»

Док Серлс , журналист, спикер и директор проекта VRM в Центре Беркмана Гарвардского университета, писал: «Самая большая проблема с алгоритмами сегодня — это черный ящик. характер некоторых из крупнейших и наиболее значимых из них. Примером является тот, который используется Dun & Bradstreet для определения кредитоспособности. Методы, лежащие в основе принимаемых им решений, совершенно непрозрачны не только для тех, чья кредитоспособность оценивается, но и для большинства людей, управляющих алгоритмом. Только программисты могут точно знать, что делает алгоритм, и даже они могут не понимать, что происходит. В некоторых случаях невозможно точно сказать, почему или как достигается решение с помощью алгоритма. И даже если ответственные лица точно знают, как работает алгоритм, они будут называть это коммерческой тайной и скрывать. Непрозрачность алгоритмов и иногда огромные системы, стоящие за ними, уже вызывает протест. Многие законодатели и регулирующие органы также хотят, чтобы, например, обширные серверные фермы Google и Facebook были более широко известны и поняты. Эти объекты имеют размер, масштаб и в некотором роде важность атомных электростанций и нефтеперерабатывающих заводов, но практически не контролируются регулирующими органами. Это изменится. В то же время изменится и размер сущностей, использующих алгоритмы. Они будут становиться все меньше и больше по мере того, как все больше ответственности за индивидуальную жизнь будет уходить от безликих систем, которые больше заинтересованы в наблюдении и рекламе, чем в реальных услугах».

Призыв к #AlgorithmicTransparency

Марк Ротенберг , исполнительный директор Информационного центра электронной конфиденциальности, заметил: «Основная проблема принятия решений на основе алгоритмов — отсутствие подотчетности. Машины буквально стали черными ящиками — даже разработчики и операторы не до конца понимают, как производится продукция. Проблема еще больше усугубляется «цифровым сциентизмом» (моя фраза) — непоколебимой верой в надежность больших данных. «Алгоритмическая прозрачность» должна стать фундаментальным требованием для принятия всех решений на основе ИИ. Существует более серьезная проблема с увеличением количества результатов, основанных на алгоритмах, помимо риска ошибки или дискриминации, — растущая непрозрачность процесса принятия решений и растущая неподотчетность человека. Нам нужно противостоять реальности, что сила и авторитет переходят от людей к машинам. Вот почему #AlgorithmicTransparency — одна из величайших задач нашей эпохи».

Данные «будут использованы различными способами»

Ричард Столлман , член Зала славы Интернета и президент Фонда свободного программного обеспечения, сказал: «На людей будут оказывать давление, чтобы они передавали все личные данные, которые алгоритмы судить. Собранные данные будут использоваться по-разному: компаниями, которые их собирают, мошенническими сотрудниками, взломщиками, которые крадут данные с сайта компании, и государством через письма национальной безопасности. Я слышал, что люди, которые отказываются быть использованными Facebook, в некотором роде подвергаются дискриминации. Возможно, скоро им будет отказано во въезде, например, в США. Даже если США на самом деле этого не сделают, люди будут опасаться, что это произойдет. Сравните это с оценкой социального послушания пользователей Интернета в Китае».

Люди должны жить с результатами алгоритмов, «даже если они боятся рисков»

Дэвид Кларк , член Зала славы Интернета и старший научный сотрудник Массачусетского технологического института, ответил: «Я вижу, что положительные результаты перевешивают отрицательные, но проблема будет заключаться в том, что некоторые люди будут страдать от негативных последствий, возможно, очень серьезных, и обществу придется решать, как справляться с этими последствиями. Эти результаты, вероятно, будут различаться по характеру и по нашей способности понять, почему они произошли, и эта реальность напугает некоторых людей. Но, как мы видим сегодня, люди считают, что они должны использовать Интернет, чтобы быть частью общества. Даже если они боятся последствий, люди признают, что должны жить с результатами этих алгоритмов, даже если они боятся рисков».

‘Будут затронуты ВСЕ сферы жизни. Каждый. Одинокий. One»

Баратунде Терстон , научный сотрудник медиа-лаборатории Массачусетского технологического института, обозреватель Fast Company и бывший цифровой директор The Onion, написал: «Главные положительные изменения: становится еще более связным и полным. 2) Ошибки, возникающие в результате ошибок в человеческом суждении, «знании» или времени реакции, будут значительно сокращены. Назовем это принципом «роботы водят лучше людей». Нынешние водители будут ныть, но через 50 лет никто не захочет садиться за руль, когда они смогут использовать это время в пути, чтобы испытать неотличимую от реальности иммерсивную виртуальную среду, наполненную кучей ботов Бейонсе.

«3) Коррупция, существующая сегодня в результате человеческого обмана, значительно сократится — взятки, взяточничество, кумовство. Если алгоритмы построены хорошо и надежно, возможность вставить эту неэффективность (например, нанять какого-нибудь идиота, потому что он ваш двоюродный брат) должна исчезнуть. 4) В целом мы должны добиться гораздо более эффективного распределения ресурсов, в том числе дорогих (в долларах или экологических затратах) ресурсов, таких как ископаемое топливо. По сути, алгоритмическое понимание начнет влиять на дизайн наших домов, городов, транспортных сетей, уровней производства, обработки отходов и многого другого. В мире много лишнего, где у каждого американца есть машина, которой он никогда не пользуется. Мы должны стать намного более энергоэффективными, как только уменьшим избыточность процессов, разработанных человеком.

«Но будут негативные изменения: 1) Будет увеличена скорость взаимодействий и объем обрабатываемой информации — все станет быстрее. Ни одно из достижений в области эффективности, обеспечиваемых технологиями, никогда не приводило к большему количеству досуга, отдыха или счастья. Мы просто будем больше делать покупки, больше работать, решать больше вещей, потому что наша способность делать все это возрастет. Это похоже на добавление полос к шоссе в качестве решения для управления дорожным движением. Когда вы это делаете, вы просто поощряете больше людей водить машину. Настоящая хитрость заключается в том, чтобы не добавлять больше автомобильных полос, а построить мир, в котором меньшему количеству людей нужно или хочется водить машину.

«2) Будет алгоритмическое и информационно-ориентированное угнетение. Учитывая, что эти системы будут разработаны явно несовершенными и предвзятыми людьми, мы, вероятно, создадим новые и гораздо менее заметные формы дискриминации и угнетения. Создатели этих алгоритмов и сборщики данных, используемых для их тестирования и запуска, не имеют полного понимания культуры, ценностей и разнообразия. Они забудут проверить свое распознавание изображений на темной коже или свои медицинские диагностические инструменты на азиатских женщинах или своих транспортных моделях во время крупных спортивных мероприятий в густом тумане. Мы будем считать, что машины умнее, но поймем, что они такие же тупые, как и мы, но лучше скрывают это.

«3) Целые группы людей будут исключены и они, скорее всего, не узнают о параллельной реальности, которую не испытывают. Все сферы жизни будут затронуты. Каждый. Одинокий. Один.»

Призыв к «отраслевой реформе» и «более разумным режимам регулирования»

Технолог Анил Дэш сказал: «Лучшие части алгоритмического влияния сделают жизнь лучше для многих людей, но худшие эксцессы действительно навредят самым маргинализированным непредсказуемым образом. Нам потребуется как отраслевая реформа в технологических компаниях, создающих эти системы, так и гораздо более продуманные режимы регулирования для решения возникающих сложных проблем».

«Мы — общество, которое берет направление жизни с наших ладоней»

Джон Маркофф , автор книги «Машины любящей благодати: поиски точки соприкосновения между людьми и роботами» и старший автор The New York Times отмечает: «Меня больше всего беспокоит отсутствие алгоритмической прозрачности. Мы все больше становимся обществом, которое берет свое жизненное направление с наших ладоней – наших смартфонов. Алгоритмически генерируется руководство по всему, от того, что является лучшим корейским барбекю, до того, кого выбрать для супруга. Однако мало что известно о ценностях и мотивах разработчиков этих систем».

Исправьте «организационный, общественный и политический климат, который мы создали»

Данах Бойд , основатель Data & Society, прокомментировал: «Алгоритм сам по себе ничего не значит. На карту поставлено то, как создается и используется «модель». Модель состоит из набора данных (например, обучающих данных в системе машинного обучения) вместе с алгоритмом. Алгоритм ничто без данных. Но модель тоже ничто без варианта использования. Одна и та же технология может быть использована для расширения прав и возможностей людей (например, для выявления людей в группе риска) или для причинения им вреда. Все зависит от того, кто и для каких целей использует информацию (например, социальные службы или полиция). К сожалению, я подозреваю, что из-за нездоровой динамики власти в нашем обществе результаты будут гораздо более проблематичными — механизмы, ограничивающие возможности людей, сегментирующие и разделяющие людей на неравные группы, а также использующие слежку, чтобы заставить людей оказаться в более угнетающих ситуациях. Но так не должно быть. То, что поставлено на карту, имеет мало общего с технологией; это имеет непосредственное отношение к организационному, общественному и политическому климату, который мы создали».

У нас уже есть алгоритмическая проблема: Кредитные баллы

Хеннинг Шульцринн , член Зала славы Интернета и профессор Колумбийского университета, отметил: «У нас уже есть ранние индикаторы трудностей с алгоритмическим принятием решений, а именно кредитные баллы. . Их расчеты непрозрачны, и затем они использовались для всех видов целей, далеких от выдачи кредитов, таких как решения о трудоустройстве или сегментация клиентов для различного обращения. Они пропускают много частной информации и раскрываются намеренно или по небрежности организациям, которые действуют не в интересах потребителя. Исправление данных является трудным и трудоемким процессом, поэтому маловероятно, что оно будет доступно для людей с ограниченными ресурсами. Неясно, как предлагаемые алгоритмы решают эти хорошо известные проблемы, учитывая, что они часто не подпадают под действие каких-либо правил. Во многих областях входные переменные являются либо грубыми (и часто косвенными для расы), такими как домашний почтовый индекс, либо чрезвычайно инвазивными, такими как ежеминутный мониторинг поведения вождения. Учитывая отсутствие законов о конфиденциальности, в целом у организаций, которые могут наблюдать за нашим поведением, таких как рекламные брокеры, есть все стимулы для монетизации поведенческой информации. Как минимум, учреждения, которые имеют широкое общественное влияние, должны будут раскрывать используемые входные переменные, то, как они влияют на результат, и подлежать проверке, а не только исправления отдельных записей. Честный, поддающийся проверке анализ затрат и выгод, измеряющий повышение эффективности или лучшие результаты против потери конфиденциальности или непреднамеренной дискриминации, позволит избежать принятия решений «поверьте нам, это будет замечательно, и это ИИ!».

Алгоритмы «создают ценность и сокращают расходы» и будут улучшаться

Роберт Аткинсон , президент Фонда информационных технологий и инноваций, сказал: «Как и практически все технологии прошлого, алгоритмы будут создавать ценность и сокращать расходы в гораздо большей степени любых затрат. Более того, по мере того, как организации и общество получат больше опыта в использовании алгоритмов, появятся естественные силы для улучшения и ограничения любых потенциальных проблем».

«Цель должна заключаться в том, чтобы помочь людям сомневаться в авторитетах»

Джудит Донат из Гарвардского центра Беркмана Кляйна по вопросам Интернета и общества ответила: «Данные могут быть неполными или неверными, а алгоритмы могут включать ложные предположения. Опасность все большей зависимости от алгоритмов заключается в том, что процесс принятия решений становится пророческим: непрозрачным, но бесспорным. Решение — дизайн. Процесс должен быть не черным ящиком, в который мы загружаем данные, а на выходе приходит ответ, а прозрачным процессом, предназначенным не только для получения результата, но и для объяснения того, как он пришел к этому результату. Системы должны быть в состоянии создавать четкий, разборчивый текст и графику, которые помогают пользователям — читателям, редакторам, врачам, пациентам, заявителям на получение кредита, избирателям и т. д. — понять, как было принято решение. Системы должны быть интерактивными, чтобы люди могли изучить, как изменение данных, предположений, правил повлияет на результаты. Алгоритм не должен быть новым авторитетом; цель должна состоять в том, чтобы помочь людям сомневаться в авторитетах».

Делайте больше для обучения программистов с разными взглядами на мир

Эми Уэбб , футуролог и генеральный директор Future Today Institute, написала: «Чтобы заставить наши машины думать, мы, люди, должны помогать им учиться. Наряду с другими предварительно запрограммированными обучающими наборами данных наши личные данные используются, чтобы помочь машинам принимать решения. Однако не существует стандартных этических требований или предписаний для разнообразия, и в результате мы уже начинаем видеть, как в настоящем разворачивается более мрачное будущее. Можно привести слишком много примеров, но я перечислю некоторые из них: потенциальные заемщики, которым отказывают в банках, люди с именами, позволяющими идентифицировать себя с чернокожими, видят себя в объявлениях о поиске криминального прошлого, люди, которым отказывают в страховании и медицинском обслуживании. В большинстве случаев эти проблемы возникают из-за ограниченного мировоззрения, а не потому, что программисты по своей сути расисты. Алгоритмы имеют неприятную привычку делать именно то, что мы им приказываем. А что происходит, когда мы приказываем нашим машинам учиться у нас? И начать принимать решения самостоятельно? Единственный способ справиться с алгоритмической дискриминацией в будущем — инвестировать в настоящее. Подавляющее большинство кодеров белые и мужчины. Корпорации должны делать больше, чем просто публиковать отчеты о прозрачности своих сотрудников — они должны активно инвестировать в женщин и цветных людей, которые вскоре станут следующим поколением работников. И когда наступит день, они должны выбрать новых сотрудников как по их навыкам, так и по их мировоззрению. Университеты должны удвоить свои усилия не только по набору разнообразных студентов — администраторы и преподаватели должны поддерживать их до выпуска. И не только студенты. Университеты должны диверсифицировать свои факультеты, чтобы студенты видели свое отражение в своих преподавателях».

Влияние в краткосрочной перспективе будет отрицательным; в более долгосрочной перспективе оно будет положительным

Джамаис Касио , выдающийся научный сотрудник Института будущего, заметил: «Влияние алгоритмов в раннюю переходную эпоху будет в целом отрицательным, поскольку мы (люди, человеческое общество и экономика ) попытаться научиться интегрировать эти технологии. Предвзятость, ошибки, коррупция и многое другое сделают реализацию алгоритмических систем хрупкой и сделают использование этих сбоев для злого умысла, политической власти или лулзов сравнительно легким. К тому времени, когда переход закрепится (вероятно, через 20 лет, может быть, чуть меньше), многие из этих проблем будут преодолены, а вспомогательные приспособления (например, потенциальное повышение универсального базового дохода) начнут приносить общую пользу. Другими словами, краткосрочная (в этом десятилетии) негативная, более долгосрочная (следующее десятилетие) позитивная».

История будет меняться

Майк Либхольд , старший научный сотрудник и выдающийся научный сотрудник Института будущего, прокомментировал: «Будущее влияние алгоритмов на нашу жизнь со временем будет меняться по мере того, как мы осваиваем новые компетенции. Темпы принятия и распространения будут очень неравномерными, в зависимости от естественных переменных географии, окружающей среды, экономики, инфраструктуры, политики, социологии, психологии и, что наиболее важно, образования. Рост человеческих преимуществ машинного интеллекта будет в наибольшей степени ограничиваться нашей коллективной компетенцией по проектированию и эффективному взаимодействию с машинами. Как минимум, нам нужно научиться формировать эффективные вопросы и задачи для машин, как интерпретировать ответы и как просто обнаруживать и исправлять машинную ошибку».

Сделать алгоритмы «понятными, предсказуемыми и управляемыми»

Бен Шнайдерман , профессор компьютерных наук Университета Мэриленда, писал: «Хорошо спроектированные алгоритмы расширяют человеческие возможности, но они должны быть понятными, предсказуемыми и управляемыми. . Это означает, что они должны быть прозрачными, чтобы пользователи могли понять последствия их использования, и они должны подвергаться постоянной оценке, чтобы критики могли оценивать предвзятость и ошибки. Каждой системе требуется ответственное контактное лицо/организация, которая поддерживает/обновляет алгоритм и социальную структуру, чтобы сообщество пользователей могло обсуждать свой опыт».

В ключевых случаях предоставьте пользователю контроль

Дэвид Вайнбергер , старший научный сотрудник Гарвардского центра Беркмана Кляйна по вопросам Интернета и общества, сказал: выше человеческих возможностей понять их. Это нормально, когда ставки невелики, например, в случае рекомендации книги. Там, где ставки высоки, например, при алгоритмической фильтрации ленты новостей, нам нужно быть гораздо более осторожными, особенно когда стимулы для создателей не соответствуют интересам отдельных лиц или более широких социальных благ. В этих последних случаях предоставление большего контроля пользователю представляется крайне целесообразным».

Основы практического алгоритма | Блестящий

1. Строительные блоки

   Суть того, как ученые-компьютерщики передают алгоритмические идеи.

   1. Сборка программ

      Если вы хотите, чтобы компьютер взаимодействовал с миром, вам нужно написать программу.

   2. Борьба с повторением

      Хотите помочь повторять задачи? Запрограммируйте компьютер, чтобы он сделал это за вас.

   3. Проверка орфографии

      Напишите программу для создания собственной программы проверки орфографии.

2. Алгоритмы массива

   Мастер повторения через понимание алгоритмов, которые манипулируют массивами.

   1. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Работа с числами

      Большинство алгоритмов хранят числа и управляют ими с помощью назначаемых переменных.

   2. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Массивы

      Массивы имеют решающее значение для понимания алгоритмов, обрабатывающих наборы информации.

   3. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Поиск в массиве

      Массивы могут хранить большое количество информации. Чтобы узнать, что там, вам просто нужно посмотреть!

   4. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Двоичный поиск

      Поиск в середине отсортированного массива требует некоторой смекалки, но может сэкономить вам много работы.

3. Скорость алгоритмов

   Частью изучения алгоритмов является умение предсказывать, насколько быстро или медленно они работают.

   1. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Программы синхронизации с секундомером

      В науке иногда лучше всего провести эксперимент!

   2. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Операции подсчета

      Узнайте, почему ученые-компьютерщики говорят о «стоимости», а не о «времени».

   3. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Лучший, худший и средний случай

      Алгоритмы не всегда имеют предсказуемые затраты. Чтобы подготовиться к худшему или надеяться на лучшее, вам нужно знать, что это такое!

   4. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Сравнение алгоритмов

      Обозначение Big O — это простое обозначение, которое помогает ученым-компьютерщикам сравнивать алгоритмы и реализации.

4. Стабильное соответствие

   Теперь у вас есть инструменты для понимания и анализа важных алгоритмов, в том числе алгоритмов, которые могут изменить ход жизни людей.

   1. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Задача о стабильном сопоставлении

      Откройте для себя простую проблему, с которой каждый год сталкивается каждая клиническая больница и студент-медик.

   2. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Использование жадности

      Отдельный заявитель может принять наилучшее решение с помощью жадного алгоритма.

   3. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Алгоритм отложенного принятия

      Алгоритм Гейла-Шепли использует отдельные жадные решения для получения глобального сопоставления.

   4. В комплекте с
      Brilliant Premium

      Корректность

      Алгоритм получения стабильного паросочетания хорош только в том случае, если он выдает стабильное паросочетание!

Лучшие онлайн-курсы по алгоритмам [2022]

Курсы по алгоритмам развивают вашу способность формулировать процессы для решения проблем и эффективно реализовывать эти процессы в программном обеспечении. Вы научитесь разрабатывать алгоритмы поиска, сортировки и оптимизации и применять их для ответов на практические вопросы….

Разработка программного обеспечения

Мобильная и веб -разработка

Компьютерная безопасность и сети

Дизайн и продукт

Заработать степень

. Структуры и алгоритмы

Автоматизация

Компьютерное программирование

Оптимизация

Самые популярные курсы по алгоритмам

Explore MasterTrack® Certificates

Most Popular Certificates in Algorithms

Beginner Algorithms Courses

Top Rated Algorithms Courses

Frequently Asked Questions about Algorithms

• An algorithm is a step- пошаговый процесс, используемый для решения проблемы или достижения желаемой цели. Это простая концепция; вы используете свои собственные алгоритмы для повседневных задач, таких как принятие решения о том, ехать ли на работу на машине или на метро, ​​или определение того, что вам нужно в продуктовом магазине. Программное обеспечение является примером гораздо более мощных алгоритмов, в которых вычислительные ресурсы используются для параллельного выполнения нескольких сложных алгоритмов для решения задач гораздо более высокого уровня.

  По мере того, как компьютеры становятся все более и более мощными, алгоритмы помогают им жить собственной жизнью — буквально! Методы машинного обучения основаны на алгоритмах, которые со временем обучаются и совершенствуются без помощи программиста. Эти методы можно использовать для обучения алгоритмов относительно простым задачам, таким как распознавание изображений или автоматизация и оптимизация бизнес-процессов. И в своей самой сложной форме эти алгоритмы лежат в основе создания возможностей глубокого обучения и искусственного интеллекта, которые, по мнению многих экспертов, изменят наш мир даже больше, чем появление Интернета!‎

• Научиться понимать и применять алгоритмические методы для решения задач — невероятно важный навык для решения сложных вычислительных задач, и изучение этой области требует более специализированных предварительных условий, чем некоторые курсы информатики, ориентированные на программирование.

  Учащиеся должны быть знакомы с написанием кода на распространенных языках программирования, таких как C, Javascript и Python. Однако также важно иметь хорошие навыки дискретной математики, такие как логика, множества, функции и графики. Также полезно начать с основ структур данных, которые представляют собой изучение того, как организовывать, управлять и хранить данные, чтобы обеспечить эффективный доступ — важнейшую основу любого эффективного алгоритма.‎

• Поскольку алгоритмы занимают центральное место во многих видах компьютерного программирования, профессионалы, обладающие навыками в этой области, могут работать на высокооплачиваемых должностях в самых разных компаниях. Например, опыт работы с алгоритмами важен для работы специалистом по данным — одной из самых востребованных профессий в сфере технологий.

  Другие задания по алгоритмам более специализированы. Технологические компании, работающие с искусственным интеллектом или другими передовыми приложениями, могут нанимать инженеров по алгоритмам, инженеров по машинному обучению, инженеров по программному обеспечению для автоматизации и инженеров по компьютерному зрению. Есть также узкоспециализированные вакансии в компаниях, работающих с приложениями Интернета вещей (IoT), например инженеры по компьютерному зрению, инженеры по алгоритмам медицинских устройств и инженеры по беспилотным автомобилям.‎

• В Интернете легко найти множество курсов компьютерного программирования и кодирования, но курсы по алгоритмам более специализированы и менее распространены, чем курсы по изучению популярных языков программирования, таких как Python или Javascript.

  Вводные курсы по структурам данных и алгоритмам — хорошее место для начала, часто после выполнения предварительных требований по дискретной математике и основам компьютерного программирования. Студенты более высокого уровня могут захотеть продолжить изучение более специализированных тем, таких как машинное обучение и обучение с подкреплением, нейронные сети и глубокое обучение, а также разработка искусственного интеллекта.

  В дополнение к курсам Coursera предлагает короткие проекты с пошаговыми инструкциями, чтобы вы могли попрактиковаться и отточить свои навыки. ‎

• Навыки и опыт, которые вы, возможно, захотите получить, прежде чем приступить к изучению алгоритмов, могут включать в себя фундаментальные знания компьютеров, информатики и как алгоритмы работают через входы и выходы. Алгоритмы, в некотором смысле, являются жизненной силой компьютерной обработки. Они образуют ряд инструкций, которые пользователь компьютера дает компьютеру для преобразования набора фактов или данных в полезную информацию для пользователя компьютера. Алгоритмы также используются в современных системах рекомендаций по потоковому вещанию. Базовое понимание того, как работают алгоритмы, от сортировки данных до отображения информации на экранах, является важным компонентом изучения этого подробного предмета.‎

• Люди, которые лучше всего подходят для работы, связанной с алгоритмами, это инженеры по информатике, специалисты по данным, математики и статистики, обладающие навыками решения количественных задач, а также солидным опытом и страстью к математике. Эти специалисты могут быть выпускниками со степенью магистра или даже доктора компьютерных наук. Эти люди, лучше всего подходящие для работы, связанной с алгоритмами, также могут иметь большой опыт в области динамического программирования, анализа данных, структуры данных и языков программирования, таких как Python и Java.‎

• Возможно, вы поймете, подходят ли вам алгоритмы, если разбираетесь в основах компьютерных наук и в том, как они относятся к алгоритмической обработке. Эти основы будут включать понимание компьютерной архитектуры, структур данных, математики и логики. Информация, полученная в этих областях, может включать массивы, связанные списки, двоичные деревья, теорию множеств и линейные уравнения. финансовый трейдинг, искусственный интеллект и квантовые вычисления. Это может быть помимо других важных тем, таких как глубокое обучение, математические уравнения и статистика. Их знание может помочь вам понять, как алгоритмы взаимодействуют с компьютерами.‎

Этот FAQ был доступен только в информационных целях. Учащимся рекомендуется провести дополнительные исследования, чтобы убедиться, что курсы и другие полномочия соответствуют их личным, профессиональным и финансовым целям.

Искусства и гуманитарные науки

338 курсов

Бизнес

1095 курсов

Data Science

425 курсов

Информационные технологии

 def binary_search (обр, значение, смещение = 0)
  середина = (длина обр.) / 2
  
  if value < arr[mid] binary_search(arr[0...mid], value, offset) elsif value > arr[mid]
     двоичный_поиск (обр [(середина + 1)..-1], значение, смещение + середина + 1)
  
  еще
     смещение возврата + середина
  конец

конец
 

 def merge_sort (массив)
  вернуть массив, если array.length == 1

  mid_point = массив.длина/2
  слева = массив [0... середина_точки]
  справа = массив [mid_point..-1]

  слияние (сортировка слиянием (слева), сортировка слиянием (справа))

конец
 

 слияние по определению (слева, справа)
    объединенный_арр = []

    пока не осталось.пусто? && право.пусто?
      если левая.длина == 0
        merged_arr << правый.shift
      Эльсиф право.длина == 0
        merged_arr << влево.shift
      elsif слева[0] <= справа[0]
        merged_arr << влево.shift
      elsif справа[0] <= слева[0]
        merged_arr << правый.shift
      конец
    конец
    слитный_arr
конец
 

 Узел = Struct.new(:data, :next_node)

def insert_node (головка, узел, местоположение)
  текущий_узел = голова
  текущее_местоположение = 0

  до текущего_местоположения == местоположение
    предыдущий_узел = текущий_узел
    текущий_узел = текущий_узел.следующий_узел
    текущее_местоположение += 1
  конец

  если предыдущий_узел
    предыдущий_узел.следующий_узел = узел
    узел.следующий_узел = текущий_узел
  еще
    узел.следующий_узел = текущий_узел
  конец

  глава

конец

def delete_node (голова, местоположение)
  текущий_узел = голова
  текущее_местоположение = 0

  до текущего_местоположения == местоположение
    предыдущий_узел = текущий_узел
    текущий_узел = текущий_узел.следующий_узел
    текущее_местоположение += 1
  конец

  если предыдущий_узел
    предыдущий_узел. следующий_узел = текущий_узел.следующий_узел
  еще
    голова = текущий_узел.следующий_узел
  конец

  глава
конец