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

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

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

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

Проблемът за отчетливите елементи

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

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

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

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

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

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

Как работи?

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

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

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

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

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

Прост подход

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обратно в сайта X

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

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
Мащабни протести в Париж затвориха Лувъра и изкараха 70 000 полицаи по улиците

Мащабни протести в Париж затвориха Лувъра и изкараха 70 000 полицаи по улиците

Свят Преди 40 минути

Властите мобилизираха 70 000 служители на силите за сигурност, бронирани машини и водни оръдия на фона на студентски и синдикални недоволства и рекордния спад в рейтинга на Еманюел Макрон

Преустановиха движението на влаковете през Централна гара София

Преустановиха движението на влаковете през Централна гара София

България Преди 1 час

Отменени са крайградските пътнически влакове, пътуващи по направленията София – Перник – София и София – Костенец – София

Германският канцлер Фридрих Мерц

Фридрих Мерц: Русия и екстремистите оказват мащабен натиск върху Германия

Свят Преди 1 час

Германският канцлер Фридрих Мерц обяви мерки за намаляване на цената на тока в Мюнхен и бе категоричен, че няма да сътрудничи с крайнодясната „Алтернатива за Германия“

Варна и Констанца стават център на нов европейски хъб за сигурност в Черно море

Варна и Констанца стават център на нов европейски хъб за сигурност в Черно море

България Преди 1 час

България и Франция подновяват стратегическото си партньорство и настояват за двоен мораториум срещу атаките над търговски кораби в Черно море

Картината "Звездна нощ" на Ван Гог

Астрономическата загадка зад „Звездна нощ“ – измислено небе или реален космос

Любопитно Преди 1 час

Повече от век се смяташе, че емблематичното произведение на Винсент ван Гог „Звездна нощ“ е резултат от въображение, предишни скици и спомени от гледките иззад решетките на прозореца в спалнята му в психиатричната болница във Франция

Меган Маркъл

Истината за Меган Маркъл: Беше демонизирана, сега вече знаем какво е знаела

Свят Преди 2 часа

С години херцогинята на Съсекс беше подложена на огромен натиск и критики в британските и американските медии, особено поради отчуждението от 82-годишния си баща, Томас Маркъл-старши

Започва следващата елиминационна фаза на звездния турнир в “Игри на волята”

Започва следващата елиминационна фаза на звездния турнир в “Игри на волята”

Любопитно Преди 2 часа

Ваня Запрянова и Светлин Митев ще спорят за място на полуфиналите с Цвети Станева и Николай Начев-Дино

Страховита Хелоуин седмица с премиерни заглавия по KINO NOVA

Страховита Хелоуин седмица с премиерни заглавия по KINO NOVA

Любопитно Преди 2 часа

От понеделник до събота филмовият канал ще превземе ефира с най-мрачните трилъри и психологически хоръри – в един, от които ще блести и Мария Бакалова

Мая Манолова

От екскурзии до лекарства: КЗП започва масови проверки след граждански сигнали

България Преди 3 часа

От ученическата раница до фризьорския стол – изглежда, че никой сектор не е имунизиран от сигнали за поскъпване, които достигат до Комисията за защита на потребителите (КЗП)

Какво е „тампониране“ – тактиката, с която заловиха заподозрените за убийството на Слави Бинев

Какво е „тампониране“ – тактиката, с която заловиха заподозрените за убийството на Слави Бинев

България Преди 4 часа

Задържането на заподозрените за днешното убийство на бизнесмена Слави Бинев на автомагистрала „Тракия“ постави отново във фокуса на общественото внимание една от най-сложните и опасни специализирани полицейски маневри – „тампонирането“

Любомир Николов

МВР: Бинев е застрелян с един изстрел в главата

България Преди 4 часа

Главният секретар на МВР Комисар Любомир Николов даде информация за убийството на бизнесмена Слави Бинев пред журналисти. Като най-вероятен мотив той посочи неуредени финансови отношения

Снимката е илюстративна

С минута мълчание за убития Слави Бинев откриха международния турнир по таекуондо в София

България Преди 5 часа

13-ият международен турнир „Рамус София къп“ в зала „Левски София“ започна с почит към убития президент на Българската федерация по таекуондо Слави Бинев. Спортната общност е разтърсена, докато полицията разследва престъплението

Слави Бинев

Кой бе убитият Слави Бинев: Спорт, нощен бизнес и политика в един живот

България Преди 5 часа

Бизнесменът, който съчетаваше таекуондото, нощния живот от 90-те и висшата политика, бе застрелян в столицата

Първи случаи на грип в България: Лекари предупреждават за опасни усложнения

Първи случаи на грип в България: Лекари предупреждават за опасни усложнения

България Преди 6 часа

Грипът се различава от останалите вирусни инфекции по внезапното начало и тежките симптоми. Заболяването може да започне в рамките на часове с висока температура, втрисане, силна отпадналост, главоболие и болки в очите и гърлото