Jak komputery podejmują decyzje: binarna prawda, o której nikt ci nie mówi

Jak komputery podejmują decyzje: binarna prawda, o której nikt ci nie mówi

Włącznik światła w twoim przedpokoju

Opowiem ci historię o włączniku światła w twoim przedpokoju. Na pewno przełączałeś go tysiące razy, nie zastanawiając się nad tym ani chwili. W górę, światło się zapala. W dół, światło gaśnie. Proste, prawda?

Ten skromny włącznik, ten, którego ledwo zauważasz, kryje w sobie sekret działania każdego komputera na świecie. Nie w przenośni. Nie metaforycznie. Dosłownie, całkowicie, w stu procentach.

Widzisz, ten włącznik może znajdować się tylko w dwóch pozycjach: włączony lub wyłączony. Nigdy w połowie. Nigdy „trochę włączony". Albo prąd płynie i żarówka świeci, albo nie płynie i twój przedpokój pozostaje ciemny. Dwie możliwości. I tyle.

I z tych miliardów prostych przełączników tak-nie, włącz-wyłącz, powstaje wszystko:

Wszystko to pochodzi z włączników przełączających się naprawdę, naprawdę szybko.

Brzmi zbyt prosto, żeby było prawdziwe? Zostań ze mną. Pokażę ci, jak coś tak podstawowego jak włącznik światła tworzy coś, co wygląda jak magia.

Problem z restauracją

Wyobraź sobie, że dzwonisz do swojej ulubionej restauracji, aby zarezerwować stolik na kolację. Osoba, która odbiera, zaczyna zadawać ci pytania:

A teraz wyobraź sobie inną rozmowę:

Zauważyłeś, co się właśnie stało? Personel restauracji zdecydował, gdzie Cię posadzić, albo czy w ogóle może Cię posadzić, zadając proste pytania, na które odpowiedź brzmi tak lub nie. Każda odpowiedź była binarna: tak albo nie. A na podstawie tych odpowiedzi podjęli decyzję, która wydaje się skomplikowana.

Dokładnie tak, i to naprawdę dokładnie tak, Twój komputer podejmuje każdą pojedynczą decyzję. Zadaje miliony pytań typu tak lub nie, niewiarygodnie szybko, i na podstawie odpowiedzi decyduje, co zrobić.

Złożone decyzje, podejmowane na podstawie stosów i stosów prostych pytań typu tak lub nie, na które odpowiedź padła szybciej, niż mrugniesz okiem.

Dlaczego tylko dwie? Wyłącznik z trzema pozycjami, który wszystko zepsuł

Możesz się zastanawiać: dlaczego tylko tak i nie? Dlaczego nie mieć trzech opcji? Albo dziesięciu? Czy to nie uczyniłoby komputerów mądrzejszymi?

Oto historia, która wyjaśnia, dlaczego to nie działa.

W latach 40. i 50. XX wieku, kiedy ludzie dopiero budowali komputery, niektórzy inżynierowie pomyśleli: „Hej, po co się ograniczać do włączone i wyłączone? Zróbmy wyłączniki z trzema pozycjami: wyłączony, średni i włączony!”

Wydawało się to sprytne. Więcej opcji, więcej mocy, prawda?

To jak pytanie „Jesteś w domu?" zamiast „W skali od 1 do 10, na ile jesteś w domu?" Pierwsze pytanie ma jasną odpowiedź. Drugie jest po prostu mylące.

Dlatego komputery używają dwóch pozycji, włączonej i wyłączonej, bo to jedyny sposób, żeby coś było niezawodne. I nazywamy te dwie pozycje „1" i „0" albo „tak" i „nie", albo „prawda" i „fałsz". Inne słowa, ta sama idea: system binarny. Dwa wybory.

Sekretne wzorce: jak „tak" i „nie" budują wszystko

Dobra, mamy miliardy przełączników, które mogą być włączone lub wyłączone. Jak się stąd dostajemy do, powiedzmy, rozpoznawania twojego głosu, gdy pytasz telefon o jutrzejszą pogodę?

Sekret polega na łączeniu przełączników we wzorce, które odpowiadają na konkretne rodzaje pytań. Pokażę ci kilka, używając rzeczy, które już znasz.

Skarbiec bankowy: potrzebne oba klucze

Wiesz, jak w filmach skarbiec bankowy wymaga dwóch osób z dwoma różnymi kluczami i obie muszą przekręcić swoje klucze dokładnie w tym samym momencie, żeby skarbiec się otworzył?

To jeden ze wzorców, których komputery używają bez przerwy. Sprawdzają: czy warunek A jest prawdziwy ORAZ czy warunek B jest prawdziwy? Tylko jeśli OBA są prawdziwe, komputer mówi „tak".

Dom z dwojgiem drzwi: wystarczą jedne

Teraz wyobraź sobie, że twój dom ma drzwi frontowe i tylne. Możesz wejść, jeśli drzwi frontowe są odblokowane LUB jeśli tylne są odblokowane LUB jeśli oboje są odblokowane. Potrzebujesz tylko co najmniej jednej drogi do środka.

To kolejny wzorzec. Komputer sprawdza: czy warunek A jest prawdziwy LUB czy warunek B jest prawdziwy? Jeśli przynajmniej jedno jest prawdą, komputer odpowiada „tak”.

Dzień na opak: odwróć to

Pamiętasz, jak w dzieciństwie bawiłeś się w „dzień na opak”? Wszystko znaczy coś odwrotnego niż zwykle.

Światła na klatce schodowej: zamiana

To mój ulubiony przykład, bo założę się, że używałeś tego, nie zdając sobie sprawy, czego uczy nas to o komputerach.

Znasz klatki schodowe z włącznikami światła na dole i na górze? Możesz przełączyć którykolwiek z nich, aby włączyć lub wyłączyć światło. Wchodzisz po ciemku na górę, przełączasz górny włącznik, światło się zapala. Schodzisz na dół, przełączasz dolny włącznik, światło gaśnie.

I jest też druga strona tego medalu: sprawdzanie, czy dwie rzeczy są TAKIE SAME. Na przykład porównywanie haseł albo sprawdzanie, czy twoja twarz dzisiaj wygląda tak samo jak wczoraj. Takie same? Tak. Różne? Nie.

Te proste wzorce, te proste sposoby łączenia odpowiedzi „tak” i „nie”, to elementy budulcowe wszystkiego, co robi twój komputer. Wszystkiego.

Twój poranny ekspres do kawy (i dlaczego jest mądrzejszy, niż myślisz)

Porozmawiajmy o czymś, czego prawdopodobnie używasz każdego ranka: ekspresie do kawy. Tym prostym, z timerem.

Wieczorem nalewasz wodę i wsypujesz kawę mieloną. Ustawiasz timer na 7:00. Idziesz spać. I jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki budzisz się przy świeżo zaparzonej kawie.

Skąd maszyna wie, kiedy zacząć parzyć?

Zadaje pytania „tak” lub „nie”, bez przerwy, przez całą noc:

Tysiące razy na sekundę, to samo pytanie. I w chwili, gdy odpowiedź zmienia się z „nie” na „tak”, maszyna działa.

Twój komputer robi to samo, ale z milionami pytań zadawanych jednocześnie:

Miliony pytań „tak” lub „nie”, zadawanych miliardy razy na sekundę, a komputer reaguje w chwili, gdy zmieni się którakolwiek odpowiedź.

Dlatego Twój telefon wydaje się taki responsywny. Wcale nie jest mądry. Po prostu zadaje pytania naprawdę, naprawdę, naprawdę szybko.

Różnica między drogim a tanim (o której nikt Ci nie mówi)

Oto coś, co może Cię zaskoczyć: nie wszystkie sposoby zadawania pytań „tak” lub „nie” kosztują tyle samo.

Wyobraź sobie, że próbujesz ustalić, czy masz dość pieniędzy, żeby coś kupić. Mógłbyś:

Oba dają odpowiedź. Ale opcja A wymaga znacznie więcej czasu i wysiłku, prawda?

Komputery stoją przed tym samym wyborem. Przy niektórych zadaniach mogą zastosować szybkie spojrzenie: szybko, prosto, prawie bez zużycia baterii. Przy innych wykonują powolne, dokładne przeliczanie każdego grosza: precyzyjnie, ale za to z dużym zużyciem baterii i dłuższym czasem działania.

Niektóre firmy (takie jak Dweve i kilka innych) budują systemy, które korzystają z szybkiego sposobu, kiedy tylko ma to sens. Efekt? Bateria twojego telefonu wystarcza na dni, a nie godziny. Aplikacje odpowiadają natychmiast, zamiast się zacinać. A twoje dane osobowe mogą zostać na telefonie, zamiast trafiać na serwery jakiejś firmy.

Te same wyniki, znacznie większa wydajność. Wszystko dzięki prostym pytaniom „tak lub nie" zamiast skomplikowanych obliczeń.

Gdy Twój Telefon Rozpoznaje Twoją Twarz (Codzienny Cud)

Porozmawiajmy o czymś, co wydaje się magią: odblokowywaniu telefonu samym spojrzeniem.

Kiedy to skonfigurujesz, telefon robi kilka zdjęć twojej twarzy. Ale czego nie robi? Nie przechowuje tych zdjęć. Zamiast tego patrzy na twoją twarz jak przyjaciel, który próbuje cię zapamiętać.

Potem zamienia wszystkie te obserwacje we wzór. Odcisk palca, ale dla Twojej twarzy.

Później, gdy chcesz odblokować telefon, aparat patrzy na Ciebie ponownie. Mierzy te same rzeczy. A potem gra w grę w dopasowywanie, o której mówiliśmy wcześniej:

Tysiące takich sprawdzeń, niewiarygodnie szybko. A jeśli wystarczająco wiele odpowiedzi brzmi „tak", telefon mówi: „To ta sama osoba!" i odblokowuje się.

Za mało dopasowań? „To ktoś inny" i pozostaje zablokowany.

A ponieważ to wszystko są pytania „tak czy nie" (czy ta cecha jest taka sama jak zapisana?), może się to odbyć bezpośrednio na Twoim telefonie. Szybko. Prywatnie. Bez potrzeby internetu. Wzór Twojej twarzy nigdy nie opuszcza Twojego urządzenia.

To jest potęga prostych pytań „tak czy nie", wykonywanych naprawdę, naprawdę szybko.

Co to oznacza w Twoim codziennym życiu (praktyczna strona)

Dobra, komputery używają pytań typu „tak lub nie", żeby podejmować decyzje. Fajnie. Ale dlaczego miałoby Cię to obchodzić?

Bo wpływa na rzeczy, z którymi masz do czynienia każdego dnia.

To nie są korzyści z przyszłości. To dzieje się teraz. Powstaje lepsze oprogramowanie, które szanuje to, jak naprawdę działają pytania „tak lub nie".

100 miliardów decyzji, których nie zauważyłeś

Chcesz usłyszeć coś niesamowitego? Podczas gdy czytałeś ten artykuł, Twój komputer podjął około 100 miliardów decyzji.

To nie przesada. Twoje urządzenie sprawdza rzeczy miliardy razy na sekundę. Czy ekran jest dotykany? Czy docierają nowe dane? Czy ta litera powinna pojawić się w tym kolorze? Czy użytkownik przewija stronę? Czy powinniśmy załadować więcej tekstu? Czy nadszedł czas na sprawdzenie nowych wiadomości? Czy bateria jest w porządku?

Wszystko dzieje się tak szybko, że tego nie zauważasz. Wszystkie te pytania, na które odpowiadasz „tak" lub „nie", miliardy ich, współpracują ze sobą, aby stworzyć to, co widzisz.

To tylko miliardy maleńkich przełączników, które odpowiadają na pytania „tak" lub „nie", przestrzegając zasad, które my, ludzie, zaprojektowaliśmy. Proste pytania, na które odpowiada się niewiarygodnie szybko, tworzą iluzję czegoś mądrego.

Co, jeśli się nad tym zastanowić, jest bardziej imponujące niż gdyby to było naprawdę mądre. Ponieważ to my to zbudowaliśmy. Zwykli ludzie, wykorzystując pomysły i inżynierię, stworzyli maszyny, które podejmują miliardy doskonałych decyzji na sekundę, używając niczego bardziej skomplikowanego niż włączniki światła.

Dlaczego to wszystko zaczęło się od włącznika światła

Pamiętasz, jak na początku opowiedziałem ci o włączniku światła w przedpokoju? Teraz wiesz, dlaczego od niego zacząłem.

Ten przełącznik może znajdować się tylko w dwóch pozycjach. Włączony lub wyłączony. I właśnie to ograniczenie, ta prostota, sprawia, że działa niezawodnie za każdym razem, gdy go używasz.

Twoje zdjęcia. Twoje wiadomości. Twoje mapy. Twoja bankowość. Twoje rozmowy wideo z rodziną. Wszystko to, na najgłębszym poziomie, to tylko przełączniki włączające się i wyłączające, odpowiadające na pytania „tak" lub „nie", miliardy razy na sekundę.

To nie magia. To coś lepszego niż magia. To ludzka pomysłowość, która bierze coś tak prostego jak włącznik światła i buduje z tego nowoczesny świat.

Co musisz zapamiętać

Jeśli wydaje ci się, że to dużo, oto co jest najważniejsze:

1. 1 Komputery opierają się na pytaniach „tak lub nie”. Każda decyzja, nawet ta najbardziej skomplikowana, składa się z milionów prostych odpowiedzi „tak” lub „nie”. Jak ta rezerwacja w restauracji, ale miliony razy szybciej.
2. 2 Prostota jest niezawodna. Dwa stany (włączony/wyłączony, tak/nie) działają bezbłędnie za każdym razem. Trzy lub więcej stanów byłyby zawodne i powodowałyby błędy. Dlatego każdy komputer, jaki kiedykolwiek powstał, używa systemu binarnego.
3. 3 Wzorce łączą się, tworząc złożoność. Te pięć wzorców, o których rozmawialiśmy (sejf bankowy, dwoje drzwi, dzień przeciwieństw, schody, gra w dopasowywanie), łączy się na miliardy sposobów, tworząc wszystko, co robi Twój komputer.
4. 4 Nie wszystkie metody kosztują tyle samo. Niektóre sposoby obliczeń zużywają znacznie więcej baterii i czasu niż inne. Najbardziej wydajny sposób jest często najprostszy: szybkie sprawdzenia „tak lub nie” zamiast skomplikowanych obliczeń.
5. 5 To wpływa na Twoje codzienne życie. Żywotność baterii, prywatność, szybkość, wpływ na środowisko, koszt. Na wszystko to bezpośrednio wpływa to, czy Twoje aplikacje korzystają z wydajnych obliczeń „tak lub nie”, czy też z marnotrawnych, skomplikowanych kalkulacji.
6. 6 Proste obliczenia „tak lub nie” umożliwiają zachowanie prywatności. Gdy rzeczy są na tyle wydajne, by działać na Twoim telefonie, Twoje dane nigdy nie muszą opuszczać Twojego urządzenia. Żadnej chmury. Żadnego wysyłania zdjęć czy głosu na serwery firmowe.
7. 7 Przyszłość to powrót do podstaw. Po latach robienia wszystkiego w skomplikowany sposób, mądrzy inżynierowie dostrzegają, że w przypadku wielu zadań proste pytania „tak lub nie” sprawdzają się lepiej, szybciej i wydajniej.

Sedno sprawy

Twój komputer, czy to telefon, laptop, czy jakiekolwiek inne urządzenie, podejmuje miliardy decyzji co sekundę. A każda z tych decyzji sprowadza się do tak lub nie, włączone lub wyłączone, 1 lub 0.

To nic bardziej skomplikowanego niż twój włącznik światła na korytarzu. To po prostu miliardy takich włączników, działających razem, niewiarygodnie szybko.

To nie jest technologia przyszłości. To dzieje się teraz. Twój następny telefon, Twoja następna aktualizacja aplikacji, mogą już korzystać z tych wydajnych metod opartych na zasadzie tak-nie.

A wszystko to sprowadza się do czegoś tak prostego jak włącznik światła. Włączone lub wyłączone. Tak lub nie. Najprostszy możliwy wybór, powtarzany miliardy razy na sekundę, tworzący wszystko, co uważasz za świat cyfrowy.

Więc następnym razem, gdy klikniesz włącznik światła na korytarzu, pamiętaj: używasz dokładnie tej samej idei, która sprawia, że Twój smartfon jest inteligentny. Prosta, niezawodna i, co ciekawe, absolutnie genialna.