ابتكار

أصل الخوارزميات التي نستخدمها كل يوم

أصل الخوارزميات التي نستخدمها كل يوم


اذكر الخوارزميات وستتلاشى عيون معظم الناس ببساطة. لكن في الحقيقة لا ينبغي لهم ذلك. الخوارزميات ليست مثيرة للاهتمام فقط عند النظر إليها ، ولكنها أيضًا مهمة للغاية لتشغيل عالمنا الرقمي الحديث.

كما تعلم ، تُستخدم الخوارزميات على نطاق واسع في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر. لكن قد تتفاجأ عندما تعلم ذلك أنت شخصيا تستخدمها أيضًا طوال الوقت.

توفر الخوارزميات إجراءً خطوة بخطوة للقيام بأشياء ، مثل الحسابات الرياضية. لكنك تستخدمه أيضًا عندما تفعل شيئًا مثل خبز كعكة.

بمعناها الحديث ، تُستخدم الخوارزميات في التحديدات الرياضية ومعالجة البيانات والاستدلال الآلي على سبيل المثال لا الحصر. ببساطة ، بدونهم ، سيعمل العالم الحديث بشكل مختلف تمامًا بالفعل.

ذات صلة: كيف تعمل خوارزميات تداول الأسهم؟

هنا سوف نستكشف ، باختصار شديد ، التاريخ الرائع والطويل للخوارزميات. سننظر في أصل الخوارزميات ، بما في ذلك أصل الخوارزميات ، ونلقي نظرة خاطفة على بعض أهمها. سنأخذك أيضًا في جولة سريعة للتعرف على بعض استخداماتها في العالم الحديث. دعنا نتعثر ، نحن؟

ما هي الخصائص الرئيسية للخوارزمية؟

كما ذكرنا سابقًا ، فإن الخوارزمية هي في الأساس سلسلة من الخطوات المستخدمة لحل مهمة معينة. لكي يتم اعتبار الخوارزمية صحيحة حقًا ، يجب أن يكون لها ثلاث خصائص مهمة:

  • يجب أن تكون محدودة. إذا لم تنتهي الخوارزمية أبدًا ، فإن محاولة حل مشكلة ما تكون عديمة الفائدة
  • يجب أن تحتوي على تعليمات محددة جيدًا. يجب تحديد كل خطوة في التسلسل بدون غموض
  • من الواضح أنها يجب أن تكون فعالة. يجب أن يحل التسلسل ما يفترض أن يحل باتساق أو يحل. يجب أيضًا أن يكون من الممكن تحقيقه يدويًا باستخدام قلم رصاص وورقة فقط

نستخدم الخوارزميات كل يوم ، ولكن قد لا تلاحظ ذلك. أي وصفة تستخدمها لإعداد وجبتك المفضلة ، أو المسار الذي تستخدمه للانتقال من A إلى B ، أو عملية البحث عن وصفتك أو المسار عبر الإنترنت ، كلها تستفيد من الخوارزميات على مستوى ما.

ما هو أصل كلمة خوارزمية؟

مصطلح "الخوارزمية" له أصل مثير للاهتمام في اللغة الإنجليزية. في القرن التاسع ، أصبح العالم المؤثر وعالم الفلك والجغرافيا وعالم الرياضيات محمد بن موسى الخوارزمي معروفًا بإسهاماته في دراسة الجبر. إنها لاتينية اسمه ، والتي تعني "موطن خوارزم" (بلدة في آسيا الوسطى ، على طول حدود تركمانستان وأوزبكستان الحالية) بالفارسية ، أعطت اللغة الإنجليزية كلمة خوارزمية.

كتب الخوارزمي كتابًا باللغة العربية عن الأرقام الهندوسية العربية ، تُرجم لاحقًا إلى اللاتينية. الترجمة اللاتينية للكتاب بعنوان Algoritmi de numero Indorum (باللغة الإنجليزية،الخوارزمي في فن الحساب الهندوسي). الكلمة اللاتينية algoritmi ثم تمت ترجمته إلى اللغة الإنجليزية باسم "الخوارزمية".

الخوارزمييُعرف أيضًا ، لدى البعض ، بـ "أبو الجبر" ويُنسب إليه الفضل على نطاق واسع باعتباره الرجل الذي أدخل الرياضيات المعقدة إلى الغرب بعد سقوط روما.

ومن المثير للاهتمام أنه يبدو أيضًا أن الخوارزمي مبني على عمل عالم موسيقي هندي أقدم معروف باسم براهماجوبتا.

اليوم ، تم توسيع معنى مصطلح الخوارزمية ليشمل أي طريقة حساب. هذا هو الحال بشكل خاص من منتصف القرن العشرين فصاعدًا حيث يتم استخدامه بشكل شائع للإشارة إلى الحوسبة.

ما هو أصل الخوارزميات؟

في حين أن المصطلح قديم ، إلا أن تفكيرنا الحديث حول الخوارزميات لم يظهر إلى حيز الوجود إلا مع ظهور واستخدام المتغيرات في الرياضيات. لقد تم استخدامها منذ آلاف السنين في الواقع.

وفقًا للسجلات التاريخية والتحف الأثرية ، ربما تم إنشاء أول خوارزمية يمكن التعرف عليها من قبل البابليين حول 1600 ق. تم تسجيل هذه الخوارزميات على ألواح طينية في شكل مخطوطة ، وتم استخدام هذه الخوارزميات في التحليل وإيجاد الجذور التربيعية وما إلى ذلك ، وكانت بسيطة جدًا وفقًا لمعايير اليوم.

أنتج إقليدس العظيم "الخوارزمية الإقليدية" الشهيرة حوله 300 ق، تبعه إراتوستينس في 200 ق بما يسمى "غربال إراتوستينس". تم وصف القضاء على Gaussian بواسطة Lui Hui in 263 م و Brahmagupta طور Chakravala في 628 م.

على مدى القرون التالية ، بنى العالم الإسلامي على الإغريقية والهندية والصينية القديمة لتطوير تحليل التشفير والتشفير والأصفار الأكثر تعقيدًا.

حدث التقدم الحقيقي للخوارزمية الحديثة خلال منتصف الثورة الصناعية المتأخرة. في هذا الوقت ، اخترع جورج بول بشكل خاص الجبر الثنائي ، وهو أساس كود الكمبيوتر الحديث.

أنتجت Ada Lovelace أول "برنامج كمبيوتر" في أربعينيات القرن التاسع عشر. قام ألفريد نورث وايتهيد وبرتراند راسل بتبسيط وتضخيم عمل الفيلسوف والمنطق جيران فريدريش لودفيج جوتلوب فريج في مبادئ الرياضيات (1910-1913). يعود الفضل إلى Frege في بناء نظام رسمي يستخدم تحليل البيانات الكمية وإضفاء الطابع الرسمي على فكرة "الدليل" بالمعنى الذي نستخدمه اليوم.

قام آلان تورينج بإضفاء الطابع الرسمي على مفهوم الخوارزمية لأول مرة في عام 1936 باستخدام آلة تورينج سيئة السمعة. مهدت إضافة حساب لامدا الخاص بكنيسة ألونزو الطريق لعلوم الكمبيوتر الحديثة.

العالم لن يكون هو نفسه مرة أخرى.

ما هي بعض الأمثلة على الاستخدام اليومي للخوارزميات؟

كما رأيت ، لا تتمتع الخوارزميات بتاريخ طويل فحسب ، بل إنها أجزاء أساسية من الحياة اليومية الحديثة. حتى بدون ظهور أجهزة الكمبيوتر ، فمن المحتمل أن تلعب الخوارزميات من نوع ما دورًا رئيسيًا في روتينك اليومي.

ومع ذلك ، إليك بعض الأمثلة على الخوارزميات المستخدمة في الحياة اليومية. يرجى ملاحظة أن الأمثلة التالية ليست بترتيب معين وأن القائمة ليست شاملة.

1. الوصفات خوارزميات أساسية ولكنها شائعة جدًا

من فنجان الشاي المتواضع إلى طبق اللحم البقري الأكثر تعقيدًا ، فإن الوصفات عبارة عن سلسلة من الإرشادات لإنشاء بعض أهم الأشياء في حياتك - الأطعمة والمشروبات.

في معظم الحالات ، يمكن أن "تنحني" القواعد حسب ذوقك ، ولكن غالبًا ما يؤدي التجاهل التام للوصفة إلى نتيجة نهائية فاشلة أو معيبة.

2. عمليات البحث على الإنترنت هي استخدام يومي شائع جدًا للخوارزميات

بالطبع ، إذا كنت لا تعرف هذه الوصفة عن ظهر قلب ، فيمكنك دائمًا "Google it!". أدى ظهور الإنترنت إلى الحاجة الهائلة لتخزين البيانات المعقدة ووظائف البحث ، لسهولة التذكر. لكن كيف يتم تحقيق ذلك؟ لقد خمنت ذلك من خلال الخوارزميات. تستخدم فهرسة محرك البحث وترتيب الصفحات وما إلى ذلك خوارزميات معقدة لتحليل طلبك وإنشاء قائمة من الاقتراحات. بينما نأخذ هذا النوع من الخدمة كأمر مسلم به اليوم ، فإن الخوارزميات المستخدمة خلف الكواليس معقدة جدًا في الواقع.

3. شاركه! تستخدم الوظائف أيضًا خوارزميات ذكية

لنفترض أنك قررت ما تريد طهيه ، ووجدت الوصفة ، واتبعتها ، وبنجاح ، تجرؤ على القول ببراعة ، وقم بإنشائها. ماذا الان؟ بينما من المحتمل أن يجلس معظمهم ويأكلونها ، قد يرغب الآخرون في التقاط صورة أولاً ومشاركتها مع العالم. كل من عملية التقاطه في "فيلم" ، وتحميله على الإنترنت ومشاركته مع أصدقائك ، كلها تستخدم أشكالًا ذكية من الخوارزميات.

يستخدم البرنامج الموجود على هاتفك الذكي أوامر الخوارزمية لتشغيل الكاميرا وتخزين الصورة. بعد ذلك ، باستخدام تطبيقك المفضل ، يتدخلون مرة أخرى لضغط صورتك وتحميلها وعرضها وعرضها على العالم. تتطلب كل مرحلة من هذه المهمة التي تبدو بسيطة الآلاف ، إن لم يكن الملايين ، من سطور التعليمات البرمجية لإكمال كل خطوة بشكل مثالي في كل مرة. مذهل حقا.

4. الحساب الأساسي هو شكل آخر من أشكال الخوارزمية

حتى الحساب الأساسي ، مثل الحساب ، هو شكل من أشكال الخوارزمية أيضًا. عندما تضرب رقمين معًا ، لنقل مرتين ، فإنك تتبع أيضًا بعض الإجراءات الأساسية للوصول إلى نتيجة نهائية - المنتج.

وينطبق الشيء نفسه على أي وقت تتلقى فيه تغييرًا عند شراء شيء ما نقدًا في متجر ، أو تقطيع بيتزا ، أو مشاركة كيس من الحلويات بين الأصدقاء ، أو حساب حصتك من الفاتورة في المطعم أو البار.

تستخدم كل هذه الإجراءات خوارزميات أساسية جدًا لجعلها ممكنة.

5. تستخدم جميع برامج الكمبيوتر الخوارزميات في بعض المستويات

عندما ترسل بريدًا إلكترونيًا ، تكتب وثيقة كلمة ، تدخل البيانات في جدول بيانات أو قاعدة بيانات ، كل هذه العمليات تستخدم الخوارزميات لتعمل. بينما تشكل الخوارزميات رمز التشغيل الأساسي لهذه البرامج ، قد تجد أنك تكتب بعضًا منها بنفسك.

خذ جداول البيانات على سبيل المثال. هل تجد أنك تستخدم بشكل شائع الدالة SUM () أو أي شكل آخر من أشكال صيغة معالجة البيانات؟ في كل مرة تقوم فيها بذلك ، فإنك تستخدم حرفيًا خوارزمية للوصول إلى نتيجة نهائية - شكل مجموع منتج رياضي.

ربما أنت مستخدم أكثر تقدمًا ولا يحب شيئًا أكثر من الاستفادة من VLOOKUP أو Concatenation أو حتى إنشاء وحدات ماكرو؟ ناهيك عن استخدام الصيغ المتداخلة أو استخدام عبارات if. هذه كلها تستخدم الخوارزميات للقيام بالمزايدة حرفياً.

لا يزال هنا؟ Phew ، هذا يكفي تمامًا ليوم واحد ، ولم نتطرق حتى إلى التشفير والأمان والإجراءات الطبية وقواعد البيانات وألعاب الكمبيوتر وتحليل البيانات ونمذجة الكمبيوتر وبالطبع الذكاء الاصطناعي!

هناك العديد من الاستخدامات الأخرى للخوارزميات في العالم الحديث وتصفحها جميعًا خارج نطاق اختصاص هذه المقالة. لكننا واثقون من أنه يمكنك التفكير في بعض الخوارزميات الهامة للغاية التي ربما تستخدمها كل يوم.


شاهد الفيديو: الخوارزميات الكاملة PLL ج1