Kako računalniki sprejemajo odločitve: binarna resnica, o kateri nihče ne govori

Kako računalniki sprejemajo odločitve: binarna resnica, o kateri nihče ne govori

Stikalo za luč v vašem hodniku

Povedal vam bom zgodbo o stikalu za luč v vašem hodniku. Verjetno ste ga preklopili že na tisoče krat, ne da bi o tem dvakrat razmišljali. Gor, luč se prižge. Dol, luč se ugasne. Preprosto, kajne?

To skromno stikalo za luč, tisto, ki ga komaj opazite, skriva skrivnost tega, kako deluje vsak računalnik na svetu. Ne približno. Ne metaforično. Dejansko, dobesedno, popolnoma.

Vidite, to stikalo je lahko samo v dveh položajih: prižgano ali ugasnjeno. Nikoli na pol. Nikoli "malo prižgano." Ali elektrika teče in žarnica sveti, ali pa ne teče in vaš hodnik ostane temen. Dve možnosti. To je vse.

In iz teh milijard preprostih stikal z odgovoroma da ali ne, prižgano ali ugasnjeno, dobimo vse:

Vse to izhaja iz stikal, ki se preklapljajo gor in dol res, res hitro.

Se sliši preveč preprosto, da bi bilo res? Ostanite z menoj. Pokazal vam bom, kako nekaj tako osnovnega, kot je stikalo za luč, ustvari nekaj, kar je videti kot čarovnija.

Problem z restavracijo

Predstavljajte si, da kličete svojo najljubšo restavracijo, da bi rezervirali mizo za večerjo. Oseba, ki se oglasi, vam začne postavljati vprašanja:

Zdaj pa si predstavljajte drug klic:

Ste opazili, kaj se je pravkar zgodilo? Osebje restavracije se je odločilo, kam vas bo posedlo oziroma ali vas sploh lahko posede, tako da vam je zastavilo preprosta vprašanja z odgovorom da ali ne. Vsak odgovor je bil binaren: da ali ne. Na podlagi teh odgovorov pa so sprejeli odločitev, ki se zdi zapletena.

Povsem tako, in mislim dobesedno povsem tako, se vaš računalnik odloča pri vsaki posamični odločitvi. Zastavi si milijone vprašanj z odgovorom da ali ne, neverjetno hitro, in na podlagi odgovorov se odloči, kaj bo storil.

Zapletene odločitve, sprejete na podlagi kupov in kupov preprostih vprašanj z odgovorom da ali ne, na katere je odgovorjeno hitreje, kot lahko trenete z očmi.

Zakaj samo dve možnosti? Tripozicijsko stikalo, ki je vse pokvarilo

Morda se sprašujete: zakaj samo da in ne? Zakaj ne bi imeli treh možnosti? Ali desetih? Ali ne bi bili računalniki potem pametnejši?

Tukaj je zgodba, ki pojasni, zakaj to ne deluje.

V štiridesetih in petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so ljudje šele začeli graditi računalnike, so si nekateri inženirji mislili: "Hej, zakaj bi se omejevali na vklop in izklop? Naredimo stikala s tremi položaji: izklop, srednje in vklop!"

Se je zdelo pametno. Več možnosti, več moči, kajne?

To je kot da bi nekoga vprašali »Ali si doma?« v primerjavi z vprašanjem »Na lestvici od 1 do 10, koliko si doma?« Prvo vprašanje ima jasen odgovor. Drugo je samo zmedeno.

Zato računalniki uporabljajo dve poziciji, vklopljeno in izklopljeno, ker je to edini način, da naredimo nekaj zanesljivega. In ti dve poziciji imenujemo »1« in »0« ali »da« in »ne« ali »pravilno« in »napačno«. Različne besede, ista ideja: binarno. Dve izbiri.

Skrivni vzorci: kako da in ne zgradita vse

V redu, torej imamo na milijarde stikal, ki so lahko vklopljena ali izklopljena. Kako pridemo od tam do, recimo, prepoznavanja vašega glasu, ko telefon vprašate za jutrišnjo vreme?

Skrivnost je v združevanju stikal v vzorce, ki odgovarjajo na določene vrste vprašanj. Naj vam pokažem nekaj primerov z uporabo stvari, ki jih že poznate.

Bančni trezor: potrebna sta oba ključa

Veste, kako v filmih bančni trezor potrebuje dve osebi z dvema različnima ključema in morata oba obrniti svoja ključa natanko istočasno, da se trezor odpre?

To je vzorec, ki ga računalniki nenehno uporabljajo. Preverijo: ali je pogoj A pravilen IN ali je pogoj B pravilen? Šele če sta OBA da, računalnik reče da.

Hiša z dvema vhodoma: zadostuje eden

Zdaj si predstavljajte, da ima vaša hiša sprednja in zadnja vrata. Lahko vstopite, če so sprednja vrata odklenjena ALI če so zadnja vrata odklenjena ALI če so oboja odklenjena. Potrebujete samo vsaj eno pot noter.

To je še en vzorec. Računalnik preveri: ali velja pogoj A ALI velja pogoj B? Če je vsaj eden odgovor da, računalnik odgovori da.

Dan obratno: obrni vse skupaj

Se spomniš, kako si se kot otrok igral igro dan obratno? Vse pomeni nasprotje tega, kar običajno pomeni.

Luči na stopnišču: zamenjava

To je moj najljubši primer, ker sem prepričan, da si ga že uporabil, ne da bi se zavedal, kaj nas uči o računalnikih.

Poznaš stopnišča s stikali za luči tako spodaj kot zgoraj? S katerim koli stikalom lahko prižgeš ali ugasneš luč. Pojdi po temi po stopnicah navzgor, obrni zgornje stikalo, luč se prižge. Pojdi nazaj dol, obrni spodnje stikalo, luč se ugasne.

In obstaja še druga plat tega: preverjanje, ali sta dve stvari ENAKI. Kot pri ujemanju gesel ali preverjanju, ali tvoj obraz danes izgleda kot tvoj obraz včeraj. Enako? Da. Različno? Ne.

Ti preprosti vzorci, ti preprosti načini združevanja odgovorov da ali ne, so gradniki vsega, kar vaš računalnik počne. Prav vsega.

Vaš jutranji aparat za kavo (in zakaj je pametnejši, kot si mislite)

Pogovorimo se o nečem, kar verjetno uporabljate vsako jutro: aparatu za kavo. Tistem preprostem s časovnikom.

Zvečer ga napolnite z vodo in mleto kavo. Nastavite časovnik na 7. uro zjutraj. Greste spat. In kot po čudežu se zbudite ob sveži kavi.

Kako aparat ve, kdaj naj začne kuhati?

Ves čas, vso noč, si zastavlja vprašanja z odgovorom da ali ne:

Na tisoče krat na sekundo isto vprašanje. In v trenutku, ko se odgovor spremeni iz ne v da, aparat ukrepa.

Vaš računalnik počne isto, le da se na milijone vprašanj odvija hkrati:

Milijoni vprašanj z odgovorom da ali ne, zastavljenih milijardokrat na sekundo, in računalnik se odzove v trenutku, ko se kateri koli odgovor spremeni.

Zato se zdi vaš telefon tako odziven. Pravzaprav ni pameten. Le zastavlja vprašanja res, res, res hitro.

Razlika med dragim in poceni (ki vam je nihče ne pove)

Nekaj, kar vas bo morda presenetilo: vsi načini zastavljanja vprašanj z odgovorom da ali ne niso enako dragi.

Predstavljajte si, da poskušate ugotoviti, ali imate dovolj denarja, da nekaj kupite. Lahko bi:

Oba pristopa ti data odgovor. Toda možnost A zahteva veliko več časa in truda, kajne?

Računalniki so pred isto izbiro. Pri nekaterih opravilih lahko uporabijo hiter pogled: hitro, preprosto, skoraj nič baterije. Pri drugih opravilih izberejo počasen, natančen pristop s štetjem vsakega centa: natančno, a porabi veliko baterije in traja dlje.

Nekatera podjetja (kot so Dweve in nekatera druga) gradijo sisteme, ki uporabljajo hitri način, kadar koli je to smiselno. Rezultat? Baterija vašega telefona zdrži dneve namesto ur. Vaše aplikacije se odzivajo takoj, namesto da zaostajajo. In vaši osebni podatki lahko ostanejo na vašem telefonu, namesto da bi bili poslani na strežnike nekega podjetja.

Enaki rezultati, veliko večja učinkovitost. Vse zato, ker uporabljajo preprosta vprašanja z odgovorom da ali ne, namesto zapletenih izračunov.

Ko vaš telefon prepozna vaš obraz (vsakdanji čudež)

Pogovorimo se o nečem, kar se zdi kot čarovnija: odklepanje telefona s pogledom.

Ko to prvič nastavite, vaš telefon posname nekaj fotografij vašega obraza. A tega ne stori: teh fotografij ne shrani. Namesto tega pogleda vaš obraz kot prijatelj, ki se vas poskuša spomniti.

Nato vse te ugotovitve pretvori v vzorec. Prstni odtis, vendar za vaš obraz.

Kasneje, ko želite odkleniti telefon, vas kamera spet pogleda. Izmeri iste stvari. Nato pa zaigra igro ujemanja, o kateri smo govorili prej:

Na tisoče teh preverjanj, neverjetno hitro. In če je dovolj odgovorov pritrdilnih, telefon reče: »To je ista oseba!« in se odklene.

Premalo ujemanj? »To je nekdo drug,« in ostane zaklenjen.

In ker gre vse za vprašanja da ali ne (ali je ta značilnost enaka shranjeni?), se lahko vse zgodi kar na vašem telefonu. Hitro. Zasebno. Brez potrebe po internetu. Vzorec vašega obraza nikoli ne zapusti vaše naprave.

To je moč preprostih vprašanj da ali ne, izvedenih res, res hitro.

Kaj to pomeni za vaše vsakdanje življenje (praktični del)

V redu, torej računalniki uporabljajo vprašanja z odgovoroma da ali ne, da se odločajo. Lepo. Toda zakaj bi vas to skrbelo?

Ker vpliva na stvari, s katerimi se srečujete čisto vsak dan.

To niso prihodnje koristi. To se dogaja zdaj. Nastaja boljša programska oprema, ki upošteva, kako vprašanja z odgovoroma da ali ne dejansko delujejo.

100 milijard odločitev, ki jih niste opazili

Želite slišati nekaj neverjetnega? Medtem ko ste brali ta članek, je vaš računalnik sprejel približno 100 milijard odločitev.

To ni pretiravanje. Vaša naprava preverja stvari milijardokrat na sekundo. Ali se zaslon dotika? Ali prihajajo novi podatki? Ali naj se ta črka prikaže v tej barvi? Ali uporabnik drsi? Ali naj naložimo več besedila? Ali je čas za preverjanje novih e-poštnih sporočil? Ali je baterija v redu?

Vse to se dogaja tako hitro, da tega sploh ne opaziš. Vse so vprašanja z odgovorom da ali ne, na milijarde njih, ki sodelujejo, da ustvarijo to, kar vidiš.

To so le milijarde drobnih stikal, ki postavljajo vprašanja z odgovorom da ali ne in sledijo pravilom, ki smo jih zasnovali ljudje. Preprosta vprašanja, na katera se odgovarja neverjetno hitro, ustvarjajo iluzijo nečesa pametnega.

Kar je, če pomisliš, bolj impresivno, kot če bi bilo dejansko pametno. Ker smo to zgradili mi. Navadni ljudje smo z idejami in inženiringom ustvarili stroje, ki sprejmejo milijarde popolnih odločitev na sekundo, pri čemer ne uporabljajo nič bolj zapletenega kot stikala za luč.

Zakaj se je vse začelo s stikalom za luč

Se spomniš, ko sem ti na začetku povedal o stikalu za luč na hodniku? Zdaj veš, zakaj sem začel tam.

To stikalo je lahko samo v dveh položajih. Vklopljeno ali izklopljeno. In prav ta omejitev, ta preprostost, je razlog, da zanesljivo deluje vsakič, ko ga preklopiš.

Tvoje fotografije. Tvoja sporočila. Tvoji zemljevidi. Tvoje bančništvo. Tvoji video klici z družino. Vse to je na najgloblji ravni le preklapljanje stikal, postavljanje vprašanj z odgovorom da ali ne, na milijarde krat na sekundo.

Ni čarovnija. Je nekaj boljšega od čarovnije. Je človeška iznajdljivost, ki vzame nekaj tako preprostega, kot je stikalo za luč, in z njim zgradi sodobni svet.

Kaj si morate zapomniti

Če se zdi to veliko, je tukaj tisto, kar je pomembno:

1. 1 Računalniki za vse uporabljajo vprašanja z odgovorom da ali ne. Vsaka odločitev, ne glede na to, kako zapletena se zdi, je sestavljena iz milijonov preprostih odgovorov da ali ne. Kot tista rezervacija v restavraciji, le milijonkrat hitreje.
2. 2 Preprosto je zanesljivo. Dva položaja (vklopljeno/izklopljeno, da/ne) delujeta popolno vsakič. Trije ali več položajev bi bili nezanesljivi in bi povzročali napake. Zato vsak računalnik, kar jih je bilo kdaj zgrajenih, uporablja dvojiški sistem.
3. 3 Vzorci se združujejo v zapletenost. Tistih pet vzorcev, o katerih smo govorili (bančni trezor, dvoje vrat, obrnjen dan, stopnišče, igra spominjanja), se združuje na milijarde načinov, da ustvari vse, kar vaš računalnik počne.
4. 4 Vsi pristopi niso enako potratni. Nekateri načini računanja porabijo veliko več baterije in časa kot drugi. Najučinkovitejši način je pogosto najpreprostejši: hitra preverjanja z odgovorom da ali ne namesto zapletenih izračunov.
5. 5 To vpliva na vaše vsakdanje življenje. Življenjska doba baterije, zasebnost, hitrost, vpliv na okolje, stroški. Na vse to neposredno vpliva to, ali vaše aplikacije uporabljajo učinkovito računanje z odgovori da ali ne ali potratne zapletene izračune.
6. 6 Preprosto računanje z odgovori da ali ne omogoča zasebnost. Ko so stvari dovolj učinkovite, da delujejo na vašem telefonu, vašim podatkom ni treba nikoli zapustiti vaše naprave. Brez oblaka. Brez pošiljanja vaših fotografij ali glasu na strežnike podjetij.
7. 7 Prihodnost se vrača k osnovam. Po letih početja vsega na zapleten način pametni inženirji spoznavajo: za mnoge naloge preprosta vprašanja z odgovorom da ali ne delujejo bolje, hitreje in učinkoviteje.

Bistvo

Vaš računalnik, pa naj bo to telefon, prenosnik ali katera koli druga naprava, vsako sekundo sprejme na milijarde odločitev. In vsaka od teh odločitev se na koncu zvede na da ali ne, vklopljeno ali izklopljeno, 1 ali 0.

Ni nič bolj zapleteno kot stikalo za luč na hodniku. Le na milijarde teh stikal deluje skupaj, neverjetno hitro.

To ni tehnologija prihodnosti. Dogaja se zdaj. Vaš naslednji telefon ali naslednja posodobitev aplikacije morda že uporabljata te učinkovite pristope z da ali ne.

In vse se na koncu zvede na nekaj tako preprostega, kot je stikalo za luč. Vklopljeno ali izklopljeno. Da ali ne. Najpreprostejša možna izbira, ponovljena milijardokrat na sekundo, ustvarja vse, kar si predstavljate kot digitalni svet.

Zato se naslednjič, ko prižgete stikalo za luč na hodniku, spomnite: uporabljate popolnoma isto zamisel, ki vaš pametni telefon dela pameten. Preprosto, zanesljivo in nekako popolnoma briljantno.