Máy móc có thể làm được những gì

2

---

running_head:
folio:

R.S.GUTER
CÁI GÌ
UMENOT
XE Ô TÔ

Thời điểm khác nhau - ma khác nhau
lốp xe khác nhau cho những chiếc xe khác nhau
khả năng. Rõ ràng là lần đầu tiên

3

Cỗ máy của nhân loại nên được coi là một hòn đá thông thường, vật thể giống khỉ của chúng ta dùng để bẻ gãy các loại hạt (hoặc thứ gì đó chắc chắn tương đương, chẳng hạn như đầu của một con vật), và một cây gậy đơn giản, đóng vai trò như một đòn bẩy để di chuyển một hòn đá nặng khi cần loại bỏ một con vật hoặc một củ rễ ăn được bên dưới nó.

Heron xứ Alexandria, sống vào khoảng thế kỷ thứ nhất sau Công Nguyên (ông đã nghĩ ra công thức tính diện tích hình tam giác và phương pháp xấp xỉ liên tiếp để trích căn bậc hai), đã chế tạo một chiếc máy có thể mở được cửa. Vào thời điểm đó không có thang máy, nhưng có lẽ câu chuyện về thang máy sẽ không khiến Heron ngạc nhiên lắm. Nhưng sẽ khó khăn hơn nhiều khi nói với anh ấy về tự động hóa hoặc điện thoại.

Tương tự như vậy, một kỹ sư từ những năm ba mươi của thế kỷ chúng ta sẽ không ngạc nhiên lắm trước câu chuyện về các vệ tinh nhân tạo của Trái đất bay vào những năm sáu mươi, nhưng câu chuyện về một cỗ máy chẩn đoán bệnh nhân, dịch các văn bản khoa học từ tiếng Anh sang tiếng Nga, chứng minh các định lý, chơi cờ đam và cờ vua, sáng tác thơ và nhạc, sẽ gặp phải sự ngờ vực sâu sắc và tự nhiên.

Người đọc hẳn đã biết rằng chúng ta đang nói về máy tính điện tử, loại “kế toán khách quan” này của thời đại chúng ta.

Mọi người đã nghĩ đến việc tạo ra những “cỗ máy tư duy” từ lâu. Nó đã được trình bày và cố gắng thực hiện ở một mức độ nào đó bởi tu sĩ người Tây Ban Nha Raymond Lull (thế kỷ XIII), nhà khoa học người Pháp Blaise Pascal (1623-1662), và nhà toán học và triết học vĩ đại người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716). Tuy nhiên, vào thời đó những nỗ lực này đã không và không thể thành công.

Nhiều nhà văn cũng không vượt qua được những suy nghĩ này. Hãy nhớ đến nhà châm biếm tuyệt vời người Anh Jonathan Swift (1667-1745) và hành trình của Gulliver đến Laputa. Trong số những người mang nhiều ý tưởng khác nhau, giả khoa học và bị chế giễu theo quan điểm của tác giả ), người đọc cũng gặp một giáo sư nào đó đang làm việc “… trong một dự án với mục tiêu nâng cao kiến ​​​​thức suy đoán với sự trợ giúp của các hoạt động kỹ thuật và cơ khí… Với sự trợ giúp của phát minh của mình, người đàn ông vô dụng nhất, chỉ bỏ ra một khoản chi phí nhỏ và dành một chút nỗ lực thể chất, có thể viết sách về triết học, vị trí, chính trị, luật, toán học và thần học mà hoàn toàn không có sự uyên bác và tài năng*).

Điều tò mò là hình đi kèm với “cỗ máy” được Swift mô tả lại gây bất ngờ

*) Tuy nhiên, cách đây vài năm tạp chí “Công nghệ dành cho giới trẻ” đã lựa chọn chương này của “Những chuyến du hành của Gulliver”. Mẫu này chứa một số lượng lớn các ý tưởng đã bị Swift chế giễu, nhưng đã được áp dụng trong những năm của chúng ta, cho đến việc “xây nhà bắt đầu từ mái nhà”, hiện đã được các nhà máy xây dựng nhà ở Leningrad sử dụng thành công.

**) J. St. và ft., Du hành đến một số nơi trên thế giới của Lemusius Gulliver, ban đầu là bác sĩ phẫu thuật và sau đó là thuyền trưởng của một số con tàu, GIHL, M., 1967, tr. 217.

4

nhớ ma trận của một máy tính hiện đại.
Thật dễ dàng để xác minh điều này bằng cách so sánh hình minh họa chiếc máy của Swift mà chúng tôi mượn từ ấn bản tiếng Nga năm 1947 (và có lẽ là sao chép bản gốc Swift tương ứng) với một bức ảnh ma trận của bản ghi nhớ, được chụp mười năm sau.

Nhưng nếu “máy logic” có thể được gọi là sản xuất, thì nhu cầu về máy tính giúp con người đếm là rõ ràng, và đó là lý do tại sao chúng được tạo ra cách đây khá lâu.

Rõ ràng, việc đếm bắt đầu “trên các ngón tay”, vì vậy ngón tay nên được coi là cỗ máy tính toán đầu tiên (hoặc nguyên thủy). Bước tiếp theo của các máy tính trước đây phải được coi là bàn tính tính toán và bàn tính Nga, đã được đưa ra cho đến ngày nay, nơi các con số được biểu thị bằng những viên sỏi hoặc xương đặt trên kim đan. Việc tính toán trên các thiết bị này được thực hiện hoàn toàn bằng tay nên bàn tính nên được sử dụng như một thiết bị để thuận tiện cho việc tính toán chứ không phải như một chiếc máy tính toán.

Lịch sử của máy tính bắt đầu từ năm 1642, khi Blaise Pascal phát minh ra bánh xe đếm thứ mười và cơ chế tự động chuyển từ cấp này sang cấp khác. Ý tưởng về cơ chế chuyển giao này ngày nay vẫn được sử dụng trên các máy bàn phím desktop, về cơ bản không có bất kỳ thay đổi nào. Nhưng trình độ công nghệ vào thời điểm đó quá thấp để tạo ra các cơ chế và thiết bị hoạt động đáng tin cậy. Phải mất khoảng một trăm năm mươi năm nữa để thực hiện những ý tưởng này và tạo ra những chiếc máy tính có thể sử dụng được trong thực tế.

Năm 1874, kỹ sư người Nga V. T. Odner đã phát minh và chế tạo một máy đo góc, sử dụng các bánh răng có số răng thay đổi để hiển thị các con số. Năm 1878, nhà toán học vĩ đại người Nga P. L. Chebyshev (1821-1894) đã phát minh ra máy số học có cơ chế chuyển liên tục từ cấp này sang cấp khác. Năm 1891, việc sản xuất công nghiệp máy đo số học Odhner bắt đầu. Sự thành công của thiết kế này được chứng minh bằng việc việc sản xuất máy đo số học Felix thủ công, về cơ bản không khác gì máy đo số học của Odner, chỉ được thay thế vào giữa những năm 50 bằng việc sản xuất máy đo số học cơ điện.

Máy cộng cũng đã trở nên phổ biến.

5

Barrows, được sản xuất vào năm 1885. Sau đó, một số lượng lớn các máy tính khác nhau đã được tạo ra và đang được tạo ra, cung cấp cơ giới hóa việc đếm, đầu tiên là bằng tay và sau đó là động cơ điện chạy bằng điện. Tuy nhiên, chúng đều có điều khiển thủ công: với mỗi thao tác, người vận hành máy phải nhập các số được yêu cầu vào máy và cho biết thao tác cần thực hiện bằng cách nhấn phím * tương ứng).

Một hướng khác trong sự phát triển của máy toán học được thể hiện bằng cái gọi là máy liên tục hoặc máy tương tự. Ý tưởng đầu tiên của họ là quy tắc trượt nổi tiếng và các máy đo kế hoạch và logometer khác nhau được thiết kế để tìm diện tích phẳng và chiều dài của các đường cong phẳng. Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các máy liên tục được thiết kế để thực hiện các hoạt động phân biệt và xen kẽ. Năm 1912, nhà khoa học, nhà toán học và thợ đóng tàu vĩ đại người Nga A. N. Krylov (1863-1945) đã thiết kế những cỗ máy cho các phương trình vi phân lời giải. Tất cả chúng đều dựa trên các yếu tố cơ học. Với sự phát triển của kỹ thuật điện và đá điện, các máy analog được chế tạo với việc sử dụng rộng rãi các thành phần điện và điện tử đã trở nên rất phổ biến.

Một đại diện thực sự của máy tính điện tử hiện đại phải được coi là những chiếc máy được thiết kế vào khoảng năm 1830 bởi giáo sư Charles Babbage của Đại học Cambridge. Ý tưởng của Babbage hóa ra không khả thi về mặt kỹ thuật vào thời điểm đó và trên thực tế, chiếc máy của ông chưa bao giờ hoạt động. Nhưng nó đã chứa tất cả các thiết bị cơ bản mà một máy tính hiện đại có. Cuối cùng, vào cuối những năm bốn mươi, tức là cách đây hơn hai mươi năm, những chiếc máy tính điện tử đầu tiên sử dụng đèn điện đã xuất hiện.

Đối với máy tính điện tử, có hai loại chính

6

Các đặc điểm chính là tốc độ thực hiện các phép tính số học và dung lượng bộ nhớ. Các máy tính điện tử đầu tiên của Liên Xô BESM, M-2, Strela, Ural có tốc độ 200-2000 phép tính số học mỗi giây và dung lượng bộ nhớ 1024-2048 ô. Những máy này là máy ống và mỗi máy có vài nghìn ống chân không.

Các máy phân phối của Nibaulier cuối những năm 60 là BESM-4, M-220, Minsk-22, Razdan-3 với tốc độ khoảng 25.000 phép tính số học mỗi giây và dung lượng RAM 8192-32.768 ô. Máy BESM-6, với RAM 32.768 ô, đã có tốc độ lên tới một triệu phép tính số học mỗi giây. Trong các máy này, ống chân không đã được thay thế hoàn toàn bằng các phần tử bán dẫn (bóng bán dẫn), có thể tích nhỏ hơn đáng kể và yêu cầu ít năng lượng hơn đáng kể.

Việc sử dụng bóng bán dẫn đã giúp tạo ra các máy bàn phím điện tử để bàn cỡ nhỏ có thể thay thế các máy cơ điện. Chúng được phân biệt bởi tốc độ cao và hoàn toàn không có tiếng ồn, điều này rất quan trọng đối với các phòng thí nghiệm điện toán lớn. Vì vậy, các máy điện tử bàn phím máy tính để bàn đang bắt đầu thay thế các máy cơ điện. Những chiếc xe của chúng tôi “Vyatka”, “Iskra”, “Orbita” và một số loại khác đã trở nên phổ biến rộng rãi.

Những thành công đầu tiên trong việc tạo ra máy tính đã giúp chúng ta có thể sử dụng chúng cho các công việc đặc biệt mới. bài toán đủ loại.

Ít nhất về mặt lý thuyết, không khó lắm để “xây dựng” một máy tính thành máy điều khiển. Hãy xem xét bài toán về việc kiểm soát một số công nghệ xử lý, ví dụ: quy trình sản xuất một chất hóa học trong một lò phản ứng đặc biệt.

Quá trình của quá trình được xác định bởi trạng thái bên trong lò phản ứng: nồng độ của chất ban đầu và chất thu được, nhiệt độ và áp suất bên trong lò phản ứng, v.v. Kiểm soát quá trình thường bao gồm việc thay đổi các thông số được kiểm soát, chẳng hạn như tốc độ cấp liệu và nhiệt độ. Trong điều khiển thủ công, người vận hành, dựa trên số đọc của thiết bị, xác định trạng thái của quy trình tại một thời điểm nhất định và sau khi xác định các giá trị của các tham số có thể điều chỉnh có lợi nhất cho trạng thái nhất định, đưa chúng đến các giá trị cần thiết.

Để tự động điều khiển quá trình như vậy, cần phải tạo ra một máy tính có đặc tính thay đổi của thiết bị

7

xác định trạng thái của quá trình và các thiết bị điều khiển. Sau khi nhận được thông tin về trạng thái của quy trình từ các bộ thay đổi, máy sẽ mở rộng chế độ có lợi nhất cho một trạng thái nhất định và di chuyển các thiết bị điều khiển đến các vị trí cần thiết, đồng thời việc tính toán và điều chỉnh như vậy có thể được lặp lại sau một khoảng thời gian nhất định.

Tất nhiên, trong quá trình triển khai thực tế kế hoạch như vậy, nhiều khó khăn có thể và thực sự xảy ra, nhưng việc vượt qua chúng, như người ta nói, đã là “một vấn đề kỹ thuật”.

Đặc biệt quan trọng là việc sử dụng máy tính điện tử tốc độ cao để điều khiển các quy trình tốc độ cao. Nhiều quy trình trong số này yêu cầu chuyển động điều tiết hàng chục hoặc hàng trăm lần mỗi giây; Nếu không tính đến các máy tốc độ cao thì việc điều chỉnh các quy trình như vậy nói chung là không thể. Nhưng chủ đề này xứng đáng được thảo luận chi tiết hơn và chúng ta sẽ thực hiện điều này trong một trong những số tiếp theo của tạp chí.

Các ứng dụng “phi tính toán” khác nhau của máy tính hiện đại khá rộng và đa dạng. Chẳng hạn, rất thú vị khi sử dụng chúng để dịch văn bản từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác. Chúng tôi chỉ có thể đưa ra ở đây một mô tả gần đúng về nguyên tắc hoạt động của một chương trình như vậy. Nhưng ngay cả từ sự ước tính gần đúng như vậy, người ta cũng có thể tưởng tượng ra những kết quả đầy đủ và những khó khăn hiện có.

Hãy tưởng tượng hai ngôn ngữ bao gồm cùng một số từ không thay đổi khi suy giảm hoặc chia động từ và tất cả đều có nghĩa (trong tiếng Nga, hầu hết tất cả các từ đều có nghĩa; ví dụ: trong các ngôn ngữ châu Âu khác có một số từ dịch vụ không có ý nghĩa độc lập. Ví dụ, chúng bao gồm der hoặc ein trong nghĩa của bài viết bằng tiếng Đức, the - trong tiếng Anh, v.v.). Chúng ta hãy giả định thêm rằng mỗi từ trong một ngôn ngữ có chính xác một bản dịch sang ngôn ngữ khác. Về mặt toán học, điều này có nghĩa là có sự tương ứng một-một giữa các từ của hai ngôn ngữ được đề cập.

Nếu chúng ta cũng cho rằng thứ tự các từ trong câu là không quan trọng đối với cả hai ngôn ngữ (điều này gần giống như tình huống trong tiếng Nga, trong đó các từ trong câu có thể được sắp xếp lại khá tùy ý, không giống như nhiều ngôn ngữ khác, nơi thứ tự của chúng được quy định bởi cấu trúc ngữ pháp và ý nghĩa của cụm từ viết có thể thay đổi do sắp xếp lại các từ), thì việc viết một chương trình dịch thuật khá đơn giản đối với những ngôn ngữ như vậy.

Chỉ cần mang từ điển vào ô tô là đủ. Điều này có thể được thực hiện, ví dụ, theo cách gián tiếp này. Zanuterum từ từ của ngôn ngữ đầu tiên theo một cách nào đó, chẳng hạn như theo thứ tự bảng chữ cái. Các từ của ngôn ngữ thứ hai được đánh số bằng cùng một số sao cho các từ tương ứng của hai ngôn ngữ có cùng một số. Bây giờ tất cả những gì còn lại là tạo một chương trình mà máy có thể tìm số của nó dựa trên từ đã nhập của ngôn ngữ đầu tiên, sau đó theo số tương ứng với từ trong ngôn ngữ thứ hai và in ra. Điều này sẽ tạo ra một chương trình dịch thuật.

Tất nhiên, đối với các ngôn ngữ hiện có, tình hình phức tạp hơn nhiều. Trước hết, các từ thường có tính biến hình và trật tự các từ trong câu không hề dửng dưng. Do đó, ngoài từ điển, chương trình phải chứa một danh sách khá chi tiết các quy tắc ngữ pháp cho cả hai ngôn ngữ, điều này sẽ cho phép:

1. phân tích cú pháp câu đã nhập, xác định chủ ngữ, vị ngữ và

8

Thành viên phụ của câu và bộc lộ tính cách của họ;

2. kiểm tra từng từ, tách từ gốc của nó và tìm dạng cơ bản (danh từ số ít cho danh từ, v.v.);

3. sau khi dịch từng từ sang ngôn ngữ khác bằng từ điển, hãy sắp xếp các từ của ngôn ngữ khác trong câu đã dịch theo thứ tự mong muốn;

4. thay đổi từng từ theo hình thức mong muốn (số, trường hợp, v.v. hoặc các hình thức ngữ pháp khác tùy thuộc vào phần của lời nói).

Từ đó, rõ ràng là một chương trình dịch thuật đòi hỏi kiến ​​​​thức khá toàn diện về cấu trúc của ngôn ngữ (cấu trúc ngôn ngữ học), và thậm chí đạt đến trạng thái có thể được trình bày hoàn toàn hình thức - đối với máy móc. Bây giờ chúng tôi không có kiến ​​​​thức về ngôn ngữ như vậy.

Nhưng tất cả những điều này, như người ta nói, chỉ là hoa. Những thành quả của dịch máy sẽ chín muồi khi chúng ta nghĩ về từ điển một cách chi tiết hơn. Cho đến lúc đó, chúng tôi giả định rằng có sự tương ứng 1-1 giữa các từ trong hai ngôn ngữ. Như chúng ta biết, trong thực tế điều này không hề xảy ra.

Trước hết, mọi ngôn ngữ đều có từ đồng nghĩa - đây là tên của các từ có nhiều nghĩa khác nhau. Ví dụ: từ “nhổ” trong tiếng Nga có thể có bốn nghĩa khác nhau: nhổ có thể sắc, nâu nhạt hoặc có màu cát hoặc có thể là một tính từ ngắn (từ “xiên”). Rõ ràng là ở đây không thể dịch riêng từng từ được nữa, và nước này làm cho từ điển trở nên phức tạp hơn mô tả ở trên; Việc đánh số từ đơn giản sẽ không hiệu quả ở đây.

Khó khăn hơn nữa là sự hiện diện của các từ đồng nghĩa, tức là một số từ có cùng nghĩa hoặc chính xác hơn là gần giống nhau về nghĩa, chẳng hạn như “tuyệt vời”, “xuất sắc” và “tuyệt vời”. Thông thường, chúng có thể hoán đổi cho nhau, nhưng có những trường hợp cần phải chọn một từ từ nhiều từ đồng nghĩa và một số từ khác và các quy tắc ngữ pháp đã thu thập phải được bổ sung các quy tắc để chọn bản dịch mong muốn từ một số từ có trong từ điển, phối hợp lựa chọn này với các từ khác của văn bản. Việc xây dựng các quy tắc như vậy đã khá khó khăn.

Về vấn đề này, chúng ta có thể nói thêm rằng việc phân tích từ theo từng phần của lời nói có thể gặp phải những khó khăn cần thiết. Ví dụ, dường như không có độc giả nào nghi ngờ rằng “glass” là một danh từ trung tính, đứng trong trường hợp chỉ định … cho đến khi anh ta gặp một cụm từ trong đó nó biến thành một động từ một cách nguy hiểm. Ví dụ, một cụm từ như vậy có thể như sau: “Dầu tràn ra bàn và chảy thành dòng xuống sàn nhà”. Ở đây một lần nữa, khi xem xét một từ, chúng ta phải thêm những từ khác.

Vì vậy, vẫn có khá nhiều người yêu cầu sự cho phép của bạn để tạo các chương trình dịch chính thức từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác. Như một trong những chuyên gia làm việc trong lĩnh vực này đã nói một cách khéo léo, “trước hết, bạn cần học cách dịch tốt từ tiếng Nga sang tiếng Nga”. Tuy nhiên, chúng tôi đã có khá nhiều và thậm chí còn đang học hỏi nhiều hơn nữa.

Một trong những cách thực sự để đơn giản hóa bản dịch bài toán là sự tồn tại của phạm vi văn bản đang được xem xét. Nếu chúng ta giới hạn trong những văn bản liên quan đến một lĩnh vực kiến ​​thức nhất định thì sẽ cần một cuốn từ điển đơn giản hơn để dịch chúng.

9

Nó có thể có ít từ hơn và ít đa dạng hơn để dịch từng từ. Ngoài ra, cấu trúc cú pháp của câu trong trường hợp này ít đa dạng hơn, điều này cũng giúp công việc trở nên dễ dàng hơn. Chúng tôi đã thực hiện một số chương trình “thu hẹp” như vậy để dịch từ tiếng Pháp hoặc tiếng Anh sang tiếng Nga.

Muộn hơn một chút so với công việc dịch máy, nghiên cứu bắt đầu trong lĩnh vực tài liệu máy, tức là việc sử dụng máy tính để ghi lại các định lý hoặc chính xác hơn là để suy ra một trong những phát biểu khác từ những người khác. Đồng thời, tôi quyết định không chỉ về những tuyên bố đã biết.

Tại hội nghị chuyên đề quốc tế về lập trình heuristic vào tháng 2 năm 1967, nhà toán học người Mỹ G. Gelernter đã nói về việc ông biên soạn một chương trình ghi lại các định lý của hình học cơ bản. Làm việc với chương trình này, máy tạo tài liệu

la định lý, giá trị của nó trước đây người lập trình chưa biết.

Định lý đã được chứng minh được hình thành như sau. Từ một đỉnh của hình vuông không nằm trên đường chéo của nó, vẽ hai đoạn thẳng nối đỉnh với trung điểm của các cạnh đối diện. Người ta nói rằng các đoạn này chia đường chéo thành ba phần bằng nhau (xem hình). Tất nhiên, định lý này không quá khó và có lẽ độc giả sẽ có thể tự mình chứng minh được. Nhưng bằng chứng này sẽ không phải là lần đầu tiên - lần đầu tiên định lý này được chứng minh bằng máy tính điện tử.

Ở Liên Xô, một số chương trình thuộc loại này cũng đã được tạo ra, đặc biệt là các chương trình chứng minh các định lý số học, cho phép (điều này đặc biệt thú vị đối với học sinh lớp 9) sử dụng phương pháp quy nạp toán học.

Thậm chí còn có nhiều chương trình thú vị hơn với sự trợ giúp của máy tính điện tử có thể chơi các trò chơi bài, domino, cờ đam và cờ vua. Chúng tôi sẽ không nói ở đây về những thành tựu có được trong lĩnh vực này mà dự định dành một bài viết riêng cho những vấn đề này. Theo cách tương tự, việc sử dụng máy tính hiện đại trong các vấn đề nhận dạng và chẩn đoán xứng đáng được phân tích chi tiết hơn. Chúng ta sẽ làm điều này sau một chút.