كل ما تريد معرفته حول الخوارزميات

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

ما هي الخوارزميات؟

تم تقديم الخوارزمية الأولى في كتاب "الجبر والمقابلة" للخوارزمي وتأتي كلمة الخوارزمية من اسم الخوارزمي، غالبًا ما يظهر مصطلح الخوارزمية في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر.

لماذا نستخدم الخوارزمية؟ وماذا تعمل؟

• تستخدم الخوارزمية في الرياضيات لتحديد الخطوات التي يجب اتباعها للوصول إلى نتيجة

على سبيل المثال، عندما تريد العثور على متوسط الرقمين 3 و5، يجب عليك أولاً إجراء العملية (3 + 5) ثم إجراء عملية "النتيجة الناتجة / 2" في التسلسل.

• في علوم الكمبيوتر، الخوارزمية موجودة في كل مكان في البرامج، على سبيل المثال:

جميع العمليات التي يتم إجراؤها في وضع عدم الاتصال على الكمبيوتر.

• • الألعاب التي يتم تشغيلها.
  • تشغيلالبرامج.
  • مواقع الويب.
  • تطبيقات الهاتف المحمول.
  • الروبوتات.

باختصار يتم تنفيذ كل عملية في البيئة الافتراضية باستخدامها.

الخوارزمية وعلاقتها بعلم الحاسوب

الخوارزمية هي قلب كل لغات البرمجة، يمكن تنفيذها من خلال لغات البرمجة.

بغض النظر عن اللغة ومنطقة الاستخدام المستخدمة في البرنامج، لا يوجد برنامج بدون خوارزمية.

في البرنامج، يتم تعريف جميع المدخلات القادمة من الخارج لكي تعمل الخوارزمية على أنها "متغيرات"، تحدث الحلقات والعمليات في الخوارزمية من خلال هذه المتغيرات.

يجب تحديد جميع الاحتمالات في الخوارزمية وواضحة، ولا ينبغي ترك أي احتمال للصدفة.

مخططات التدفق- الرسوم البيانية:

يجب أن تكون كل خوارزمية بسيطة بما يكفي ليتم كتابتها على الورق، يمكن تمثيل الخوارزميات كنص في النثر أو في المخططات الانسيابية.

تسمح مخططات التدفق بنقل تشغيل الخوارزمية بالتتابع، مع إظهار العلاقة بين السبب والنتيجة.

تنقسم الخوارزمية إلى عدة أنواع، نظرًا لتنوع المجالات العملية، وهنا 7 أنواع منها أساسية، والباقي يكون مشتق من الخوارزمية الأساسية:

1. الخوارزمية البسيطة.

2. خوارزمية فرق تسد.

3. خوارزمية البرمجة الديناميكية.

4. خوارزمية تراجعية.

5. خوارزمية الجشع.

6. خوارزمية هجوم القوة العمياء.

7. خوارزمية عشوائية.

وهناك خوارزمية ترتبط بالذكاء الاصطناعي وعلم التشفير، ويتم تحسينها وتطويرها مع تطور العلم.

هل يمكن للخوارزمية أن تخطئ؟

إن الأجرة التي يمكن الحصول عليها باستخدام هذه الأدوات التاريخية الجديدة مدهشة، لكنها بلا شك بعيدة عن الكمال.

• قد يبدو هذا واضحًا في تجارب الأشخاص الذين يتلقون نصائح حول المنتجات التي لا يرغبون في شرائها على الإنترنت أو فيلم لا يرغبون في مشاهدته.
• ونحن منجذبون إلى الوعود المشرقة التي تقدمها لنا التكنولوجيا الجديدة.
• كانت هناك تقارير تفيد بأن بعض الفنادق تفكر في إلغاء استخدام مفاتيح البطاقة الإلكترونية كمفتاح لتمكين نزلاء الفندق من دخول غرفهم واستخدام تقنية التعرف على الوجه بدلاً من ذلك.
• حتى لو تم استخدام هذه الطريقة حوالي 90 % من الوقت، في فندق به مئات الغرف، سيستمر حوالي عشرة عملاء في الصعود والنزول على السلالم للمساعدة عندما لا يتم فتح أبواب غرفهم وهذا بالتأكيد ليس الخيار الأفضل لإقامة مريحة في فندق.
• ومع ذلك، يمكن أن يكون لهذه الأخطاء عواقب وخيمة، على سبيل المثال، إذا تم استخدام الخوارزمية لتصفية المسارات الوظيفية للمتقدمين للوظائف، أو تخصيص مزايا معينة وتوزيعها، أو تقييم أداء المعلمين، فإن الأخطاء الحتمية يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الناس، خاصة عندما نعتد على الاعتماد المفرط على قرارات الكمبيوتر.
• لقد سمعنا جميعًا قصصًا عن أشخاص يتبعون توجيهات برامج الملاحة الخاصة بهم ويقفون في النهاية في مفاجأة إما على طريق مغلق أو على حافة منحدر في البحر.
• يمكننا أن نضحك بسهولة على مثل هذه الأخطاء، ولكن من المهم هنا أن نكون صادقين مع أنفسنا، معتقدين أنه من الصعب تجنب إدماننا على استخدام التكنولوجيا.
• ويمكن أن تكون هذه مشكلة حقيقية عندما تبدأ في استخدام الخوارزمية التي يمكن أن تولد مواقف معيبة حيث تكون حياة الناس في خطر.

هل الخوارزمية منحازة؟

بالطبع الخوارزمية تعتمد في المقال الأول على الرياضيات، ولكن هذا لا سنفي أنها قد تكون منحازة أحيانًا.

لنضرب لك مثالًا على ذلك:

• تشير الخوارزمية المستخدمة في عمليات التوظيف الأولية إلى أنه من المرجح أن يبقى الأشخاص في الشركة إذا كان الوقت الذي يقضونه في رحلتهم إلى المنزل من العمل أقصر، وهذا يخلص إلى أن جميع الأشخاص الذين يعيشون بعيدًا عن العمل بمسافة أكثر من ساعة قد أبعدوا من الاستنتاج.
• يبدو مثل هذا القرار عادلاً ومقبولًا في بادئ الأمر، لكن النتيجة كانت أن أولئك الذين يمكنهم العيش في وسط المدينة بالقرب من مكان هم فقط من الأثرياء.
• مما يعني أن الخوارزمية دفعت بشكل غير عادل أولئك الذين ينتمون إلى خلفيات اجتماعية واقتصادية أقل عند التقدم للوظيفة، وهذا النوع من التحيز غير المرغوب فيه يمكننا أن نراه في كل مكان.

مثال آخر:

• إذا قمت بتطوير خوارزميات لتحديد الخلايا السرطانية في أنسجة الثدي، بناءً على بيانات من الدراسات الاستقصائية التي أجريت في المستشفيات حيث يكون غالبية المرضى من أصل قوقازي، سيكون لديك نتيجة خاطئة تقريبًا عند تشخيص المرض لسيدة من عرق آخر.
• وبالمثل، فإن تقنية التعرف على الوجه، التي تم تصميمها واختبارها على مجموعات متجانسة من الأشخاص الذين يفتقرون إلى التنوع، تصبح غير فعالة إلى حد كبير في تمييز ملامح الوجه للأشخاص ذوي البشرة الداكنة.

العواقب قد تكون وخيمة

• لا يتعلق الأمر فقط بإزعاجك عن فتح هاتفك المغلق، أو عدم قدرة المركبات ذاتية القيادة على التعرف على (أو تجنب) بعض المشاة، أو التعرف على الوجه، أو الأجهزة موجودة عند بوابات دخول المطار، وتعمل فقط مع نوع معين من الأشخاص، لكن هذه الخوارزمية ستخلق أنظمة أتمتة في مجتمع غير متكافئ.
• لحسن الحظ، على مدار العامين الماضيين، ركز العاملون في الخوارزميات بشكل أكبر على هذا الأمر ويحاولون بنشاط تحسينه.

متى تعلم أن الخوارزمية على صواب؟

هناك اتجاه مثير للقلق للخوارزمية القائمة على العلوم الزائفة، ولحسن الحظ هناك طرق للتشخيص، أولًا ابدأ بطرح السؤال البسيط على نفسك: كيف تعلم الخوارزمية متى تكون على حق؟

هذا سؤال يمكن الإجابة عليه بسهولة باستخدام خوارزمية مناسبة، مثل التعرف على الوجوه: هناك احتمالان لأن تكون الشخص الذي تبحث عنه الخوارزمية أم لا.

لذلك تعرف الخوارزمية متى يكون من المناسب تحديد ملامح وجهك.

على العكس من ذلك، هناك خوارزمية تدعي أنها قادرة على تحديد مشاعر الشخص من خلال مقطع فيديو.

ويتم استخدامها في المحادثات لتقييم ما إذا كان شخص ما مناسبًا للشركةـ إذًا كيف يمكن أن تعرف أنها تستنتج على مشاعر الشخص بشكل صحيح؟

في هذه الحالة هناك احتمال كبير أن الخوارزمية المستخدمة في هذه العملية خاطئة، حيث يصعب على الإنسان أحيانًا وصف مشاعره فما بالك بالخوارزمية!.