Как компютрите вземат решения: двоичната истина, за която никой не говори

Как компютрите вземат решения: двоичната истина, за която никой не говори

Превключвателят в коридора ви

Нека ви разкажа една история за превключвателя на лампата в коридора ви. Сигурно сте го натискали хиляди пъти, без да се замислите. Нагоре, лампата светва. Надолу, лампата угасва. Просто, нали?

Този скромен превключвател, който едва забелязвате, крие тайната на това как работи всеки компютър в света. Не отчасти. Не метафорично. Всъщност, буквално, напълно.

Виждате ли, този превключвател може да бъде само в две положения: включен или изключен. Никога по средата. Никога „донякъде включен“. Или токът тече и крушката светва, или не тече и коридорът ви остава тъмен. Два избора. Това е всичко.

И от тези милиарди прости превключватели с „да“ или „не“, „включено“ или „изключено“, получаваме всичко:

Всичко това идва от превключватели, които се включват и изключват наистина, наистина бързо.

Звучи твърде просто, за да е истина? Останете с мен. Ще ви покажа как нещо толкова елементарно като превключвател създава нещо, което изглежда като магия.

Проблемът с ресторанта

Представете си, че се обаждате в любимия си ресторант, за да направите резервация за вечеря. Човекът, който вдига, започва да ви задава въпроси:

Сега си представете различно обаждане:

Забелязахте ли какво се случи? Персоналът на ресторанта реши къде да ви настани, или дали изобщо може да ви настани, като ви зададе прости въпроси с „да" или „не". Всеки отговор беше двоичен: да или не. И въз основа на тези отговори те взеха решение, което изглежда сложно.

Точно така, и имам предвид точно така, вашият компютър взема всяко свое решение. Той задава милиони въпроси с „да" или „не", изключително бързо, и използва отговорите, за да реши какво да прави.

Сложни решения, взети от купища и купища прости въпроси с „да" или „не", на които се отговаря по-бързо, отколкото можете да мигнете.

Защо само две? Ключът с три положения, който съсипа всичко

Може би се чудите: защо само да и не? Защо не три възможности? Или десет? Нямаше ли това да направи компютрите по-умни?

Ето една история, която обяснява защо това не работи.

През 40-те и 50-те години на миналия век, когато хората за първи път строяха компютри, някои инженери си помислиха: „Хей, защо да се ограничаваме до включено и изключено? Нека направим ключове с три положения: изключено, средно и включено!"

Изглеждаше умно. Повече възможности, повече мощност, нали?

Все едно питаш някого „Вкъщи ли си?“ срещу „По скалата от 1 до 10 колко си вкъщи?“. Първият въпрос си има ясен отговор. Вторият е просто объркващ.

Затова компютрите използват две положения, включено и изключено, защото това е единственият начин да се направи нещо надеждно. И наричаме тези две положения „1“ и „0“ или „да“ и „не“ или „вярно“ и „невярно“. Различни думи, една и съща идея: двоичност. Два избора.

Тайните модели: Как „да“ и „не“ изграждат всичко

Добре, значи имаме милиарди превключватели, които могат да са включени или изключени. Как стигаме оттам до, да речем, разпознаването на гласа ти, когато питаш телефона си за утрешното време?

Тайната е в комбинирането на превключватели в модели, които отговарят на конкретни видове въпроси. Нека ти покажа няколко, използвайки неща, които вече знаеш.

Банковият трезор: И двата ключа са задължителни

Знаеш как във филмите банковият трезор изисква двама души с два различни ключа, и двамата трябва да завъртят ключовете си по едно и също време, за да се отвори трезорът?

Това е един модел, който компютрите използват постоянно. Те проверяват: вярно ли е условие А И вярно ли е условие Б? Само ако И ДВЕТЕ са „да“, компютърът казва „да“.

Къщата с две врати: Всяка една става

Сега си представи, че къщата ти има входна врата и задна врата. Можеш да влезеш, ако входната врата е отключена ИЛИ ако задната врата е отключена ИЛИ ако и двете са отключени. Трябва ти само поне един начин да влезеш.

Това е друг модел. Компютърът проверява: вярно ли е условие A ИЛИ е вярно условие B? Ако поне едно от двете е вярно, компютърът казва „да“.

Денят на обратното: Обърни го

Помниш ли как играеше на ден на обратното като дете? Всичко означава обратното на нормалното си значение.

Стълбищните лампи: Размяната

Ето го любимият ми пример, защото се обзалагам, че си го използвал, без да осъзнаваш какво те учи за компютрите.

Познаваш ли стълбища с ключове за лампата и долу, и горе? Можеш да превключиш който и да е ключ, за да включиш или изключиш лампата. Качваш се горе на тъмно, превключваш горния ключ, лампата светва. Слизаш долу, превключваш долния ключ, лампата угасва.

И има и другата страна на това: проверка дали две неща са ЕДНАКВИ. Като съвпадащи пароли или проверка дали лицето ти днес изглежда като лицето ти вчера. Еднакви? Да. Различни? Не.

Тези прости модели, тези прости начини за комбиниране на отговорите „да“ или „не“, са градивните елементи на всичко, което компютърът ви прави. Всичко.

Вашата сутрешна кафе машина (и защо е по-умна, отколкото си мислите)

Нека поговорим за нещо, което вероятно използвате всяка сутрин: кафе машина. Обикновеният вид с таймер.

Пълните я с вода и смляно кафе преди лягане. Настройвате таймера за 7 сутринта. Лягате си. И като по магия се събуждате с прясно кафе.

Откъде машината знае кога да започне да вари?

Тя си задава въпроси с „да“ или „не“, постоянно, цяла нощ:

Хиляди пъти в секунда, същият въпрос. И в мига, в който отговорът се промени от „не“ на „да“, машината действа.

Вашият компютър прави същото, но с милиони въпроси, задавани едновременно:

Милиони въпроси с „да“ или „не“, задавани милиарди пъти в секунда, и компютърът реагира в мига, в който някой отговор се промени.

Ето защо телефонът ви изглежда толкова отзивчив. Той всъщност не е умен. Просто задава въпроси наистина, наистина, наистина бързо.

Разликата между скъпо и евтино (която никой не ви казва)

Ето нещо, което може да ви изненада: не всички начини за задаване на въпроси с „да“ или „не“ струват еднакво.

Представете си, че се опитвате да разберете дали имате достатъчно пари, за да купите нещо. Бихте могли:

И двата начина ти дават отговор. Но вариант А отнема много повече време и усилия, нали?

Компютрите са изправени пред същия избор. За някои задачи могат да приложат бързия подход с един поглед: бързо, просто, почти не харчи батерия. За други задачи правят бавния, прецизен подход с броене на всяка стотинка: точно, но изразходва много батерия и отнема повече време.

Някои компании (като Dweve и няколко други) изграждат системи, които използват бързия начин, когато има смисъл. Резултатът? Батерията на телефона ти издържа дни, вместо часове. Приложенията ти реагират мигновено, вместо да забиват. И личните ти данни могат да останат на телефона ти, вместо да бъдат изпращани до сървърите на някоя компания.

Същите резултати, много по-голяма ефективност. Всичко това, защото използват прости въпроси с „да“ или „не“ вместо сложни изчисления.

Когато телефонът ти разпознава лицето ти (ежедневното чудо)

Нека поговорим за нещо, което изглежда като магия: отключването на телефона с поглед.

Когато настроиш това за първи път, телефонът ти прави няколко снимки на лицето ти. Но ето какво не прави: не съхранява тези снимки. Вместо това гледа лицето ти като приятел, който се опитва да те запомни.

След това превръща всички тези наблюдения в модел. Пръстов отпечатък, но за лицето ви.

По-късно, когато искате да отключите телефона си, камерата отново ви поглежда. Измерва същите неща. И тогава играе играта на съвпадение, за която говорихме по-рано:

Хиляди такива проверки, изключително бързо. И ако достатъчно отговори са „да“, телефонът казва: „Това е същият човек!“ и се отключва.

Няма достатъчно съвпадения? „Това е различен човек“ и си остава заключен.

И тъй като всичко е въпроси с „да“ или „не“ (тази характеристика същата ли е като записаната?), всичко може да стане направо на телефона ви. Бързо. Лично. Без нужда от интернет. Моделът на лицето ви никога не напуска устройството ви.

Това е силата на простите въпроси с „да“ или „не“, направени наистина, наистина бързо.

Какво означава това за ежедневието ви (практическата част)

Добре, компютрите използват въпроси с „да“ или „не“, за да вземат решения. Чудесно. Но защо това трябва да ви интересува?

Защото засяга неща, с които се сблъсквате всеки божи ден.

Това не са бъдещи ползи. Това се случва сега. Изгражда се по-добър софтуер, който зачита начина, по който всъщност работят въпросите с „да“ или „не“.

100-те милиарда решения, които не сте забелязали

Искате ли да чуете нещо невероятно? Докато четяхте тази статия, компютърът ви е взел около 100 милиарда решения.

Това не е преувеличение. Устройството ви проверява неща милиарди пъти в секунда. Докосва ли се екранът? Пристигат ли нови данни? Трябва ли тази буква да се появи в този цвят? Превърта ли потребителят? Трябва ли да заредим още текст? Време ли е да проверим за нови имейли? Батерията наред ли е?

Всичко това се случва толкова бързо, че не го забелязвате. Всичко е въпроси с „да“ или „не“, милиарди от тях, работещи заедно, за да създадат това, което виждате.

Това са просто милиарди малки ключове, които задават въпроси с „да“ или „не“ и следват правила, създадени от нас, хората. Прости въпроси, на които се отговаря невероятно бързо, създаващи илюзията за нещо умно.

Което, ако се замислите, е по-впечатляващо, отколкото ако наистина беше умно. Защото ние го създадохме. Обикновени хора, използвайки идеи и инженерство, създадоха машини, които вземат милиарди безупречни решения в секунда, използвайки нищо по-сложно от ключове за осветление.

Защо Всичко Започна с Ключа за Осветление

Помните ли какво ви казах за ключа за осветление в коридора в началото? Сега разбирате защо започнах оттам.

Този ключ може да бъде само в две положения. Включен или изключен. И това ограничение, тази простота, е точно причината да работи надеждно всеки път, когато го натиснете.

Вашите снимки. Вашите съобщения. Вашите карти. Вашето банкиране. Вашите видео разговори със семейството. Всичко това, на най-дълбоко ниво, е просто ключове, които се включват и изключват, задаващи въпроси с „да“ или „не“, милиарди пъти в секунда.

Не е магия. По-добро е от магия. Човешката изобретателност е взела нещо толкова просто като ключа за лампата и е построила с него съвременния свят.

Какво трябва да запомните

Ако ви се струва много, ето какво е важно:

1. 1 Компютрите използват въпроси с „да“ или „не“ за всичко. Всяко решение, колкото и сложно да изглежда, е изградено от милиони прости отговори с „да“ или „не“. Като резервацията в ресторанта, но милиони пъти по-бързо.
2. 2 Простото е надеждно. Две позиции (включено/изключено, да/не) работят перфектно всеки път. Три или повече позиции биха били ненадеждни и биха причинили грешки. Ето защо всеки компютър, създаван някога, използва двоична система.
3. 3 Комбинациите от модели създават сложността. Онези пет модела, за които говорихме (банков трезор, две врати, обратен ден, стълбище, игра на съвпадение), се комбинират по милиарди начини, за да създадат всичко, което компютърът ви прави.
4. 4 Не всички подходи струват еднакво. Някои начини на изчисление използват много повече батерия и време от други. Най-ефективният начин често е най-простият: бързи проверки с „да“ или „не“ вместо сложни изчисления.
5. 5 Това засяга ежедневието ви. Живот на батерията, поверителност, скорост, въздействие върху околната среда, разходи. Всичко това е пряко повлияно от това дали приложенията ви използват ефективни изчисления с „да“ или „не“, или разточителни сложни изчисления.
6. 6 Простите изчисления с „да“ или „не“ осигуряват поверителност. Когато нещата са достатъчно ефективни, за да работят на телефона ви, данните ви никога не трябва да напускат устройството ви. Без облак. Без изпращане на снимките или гласа ви до сървърите на компании.
7. 7 Бъдещето се връща към основите. След години на правене на всичко по сложния начин, умните инженери осъзнават: за много задачи простите въпроси с „да“ или „не“ работят по-добре, по-бързо и по-ефективно.

Изводът

Компютърът ти, независимо дали е телефонът, лаптопът или друго устройство, взема милиарди решения всяка секунда. И всяко едно от тях се свежда до да или не, включено или изключено, 1 или 0.

Не е по-сложно от ключа за осветлението в коридора. Просто са милиарди такива ключове, работещи заедно, невероятно бързо.

Това не е технология на бъдещето. Случва се сега. Следващият ти телефон или следващата актуализация на приложение може вече да използва тези ефективни подходи с да или не.

И всичко води началото си от нещо толкова просто, колкото ключа за осветлението. Включено или изключено. Да или не. Най-простият възможен избор, повтарян милиарди пъти в секунда, създава всичко, което възприемаш като дигиталния свят.

Така че следващия път, когато щракнеш ключа в коридора, си спомни: използваш точно същата идея, която прави смартфона ти умен. Проста, надеждна и някак си абсолютно блестяща.