ramy  2019-07-09 09:42:12  云计算 |   查看评论   

算法初光乍现

 

19岁时,高德纳在《抓狂杂志》上发布了他的第一篇技术论文《The Potrzebie System of Weights and Measures》。他在电脑科学成为一门学问前,就已经是位电脑科学家,他在位於克里夫兰,现在称为凯斯西储大学的学校攻读数学。他查看了校内IBM 650的示范程序,这是一部十进制制的大型电脑,并从中发掘了一些缺陷,便重新编写了软件与教科书。在一项附属计划中,他编写电脑程序替篮球队跑统计数据,帮助他们拿下联赛冠军,更赢得「电子教练」的称号。

 

暑假期间,高德纳编写编译器所得的收入,比教授一整年的薪水还要多。编译器就像个翻译机,能将高级程序语言转换成低阶程序语言,并於过程中进行改良。在电脑科学领域里,「最佳化」着实是门艺术,高德纳有一句格言,「草率的最佳化实属万恶根源。」

 

最终,高德纳自己成为了「编译器」,并无意间开拓出一门他称之为「算法分析」的新领域。有间出版社雇用他撰写一本关於编译器的书,但最后却演变成收录他所有编写电脑程序知识的书籍── 一本关於算法的书。

高德纳

▲《电脑程序设计艺术》2013年被科学杂志收录进「塑造上世纪科学」的书本名单之中。

 

「文艺复兴时期,人们开始好奇算法这个词的起源。」高德纳说,「早期的语言学家透过组合algiros(痛苦)及arithmos(数字)等字词,试图推导出它的由来。」高德纳继续说道,「事实上,九世纪波斯教科书作者阿布.阿卜杜拉.穆罕默德.伊本.穆萨.花拉子米的着作中,曾出现这个词的拉丁语版本『Algorithmi』。」1979年时,高德纳曾亲自前往乌兹别克斯坦,朝圣花拉子米的故乡。

 

刚开始写作时,高德纳其实只想写成一本书。没过多久,电脑科学遇上爆炸性的发展,所以他重新构想了这部作品,决定重着成7卷的长篇巨着。现在他将每一卷编纂成多个分册。接下来要出版的是「第四卷的第五册」,涵盖「回溯法」、「舞蹈链」算法,原订2018年圣诞节推出,不过后来推延到2019年4月,因为他挖掘出越来越多有趣的问题,希望能一并收录进书中。

 

为了尽早完成这本着作,高德纳非常重视时间安排。他55岁退休,极少参与公众活动,甚至删除了公开信箱。安德雷.布罗德回忆道,即便在1980年代早期,高德纳也十分注重时间管理。

 

高德纳一般在周五上午与学生会面,接着他会到赢咖4概念创立者约翰.麦卡锡的实验室度过夜晚时光,他可以使用那里闲置的电脑。当数码出版问世,他看见心爱的着作在屏幕上呈现的样貌时,简直吓坏了,而决定担负起开发TeX电脑排版系统的重责大任,现在这套系统仍是所有科学刊物的黄金标准。有人认为这是高德纳对世界最伟大的贡献,更是自古腾堡以来,印刷术史上最大的贡献。

 

快乐是主要目标

 

这条长达十年的曲折过程,发生在电脑需要与他人共享,在夜晚跑得更快的那个年代。高德纳决定颠倒日夜行程,并将与学生的会面改成晚上8点至午夜。安德雷.布罗德忆起当时,「我告诉女朋友因为周五晚上10点必须和教授碰面,所以没办法在一起时,她觉得『这件事简直蠢到家了。』」

 

当高德纳现身时,他一定会全心全意投入在眼前的事情上。「在他身边就会让你感到很愉快。」微软研究院董事总经理珍妮佛.蔡司提到,「他是团体里最出色的。如果有人既温暖又有深度,那个人就是高德纳。」

 

高德纳居住在史丹佛,他接受客人於周日来访。他空出一整天是非常难得的一件事──他通常只有下午1点至4点间,称为「模除午睡时间」(modulo nap time)的时段有空闲。这天,高德纳会很早起床,前往帕罗奥图第一路德教堂讲授周日课程,并在开车回程途中,对数学进行哲学上的思考。

 

「我永远不可能知道所有事。」高德纳说,「如果我无所不知,或者一无所知,我的生活品质都会比现在糟糕许多。」接着他带我参观了他那栋「加州现代风格」的屋子。这栋房屋是他和妻子高精兰於1970年时建造。他的办公室乱七八糟地堆放着大量随身碟,还装饰着由身为平面设计师的妻子制作的情人节心型艺术品。最令我印象深刻的是音乐房,环绕着他订制的812根音管的管风琴。最后我们还开了拼图派对、喝了点啤酒,为这天收尾。

 

拼图与游戏──动笔撰写一本关於超现实数的中篇小说、谱写一部90分钟的管风琴多媒体作品《幻想启示录》(Fantasia Apocalyptica)──都是高德纳的兴趣。他的书中有一段名为「拼图与现实世界」,他把这段内容寄给了麻省理工学院的一对父子档,艺术家马丁.德梅以及电脑科学家艾瑞克.德梅,因为高德纳使用了他们的「算法拼图字体」。

 

「我非常激动。」艾瑞克.德梅说,「能出现在这本书里是我的荣幸。」他提到一句高德纳的名言,同时也是「和算法同乐」双年会的座右铭,「快乐也许是一直以来的主要目标。」

 

算法的「反扑」

 

 

不过接着,德梅表示,这个领域开始追求实用了,工程师、科学家和艺术家正携手合作,他们使用德梅父子为摺纸与弯曲连接杆设计的数学摺纸方法,解决现实问题,例如蛋白质折叠、赢咖4、安全气囊等。

 

当然,繁琐的算法也会造成现实问题。人类编写的算法能够解决的问题越来越困难,但同时也创造出有着Bug与偏见的代码,这些已经够麻烦了。更令人担忧的,或许是那些并非出自人手,而是机器学习后编写的代码。

 

工程师们依旧训练着机器,提供它们数据。(数据是偏见与Bug的新领域,而且这里的Bug与偏见更难被发现与修复)然而,就如麻省理工学院媒体实验室研究人员凯文.斯拉文所说,「我们现在编写的算法连自己都无法理解,这形成了一个非常独特的时代,我们服从於那些源自人类,但我们却不理解的概念、行动与成果。」正如斯拉文经常提到的,「如果你是算法,那么未来一片光明。」

 

如果你深谙高德纳知识的算法,未来就更加光明。「今天,工程师使用高德纳和其他专家的成果,作为他们算法的部分内容,接着将所有他们需要的其他东西整合在一起。」Google研究总监彼德.诺米格说。

 

「AI也是如此,只是整合的过程会基於数据自动化完成,而非经由工程师之手。你想让AI能够透过数据,整合一切得到最佳答案,但你必须决定这些内容是什么,很有可能发生全部内容出自高德纳着作其中一页或一个章节的情况,因为这是完成某些任务的最好办法。」

 

幸运的是,高德纳坚持完成着作。他估算还得再花25年才能完成《电脑程序设计艺术》,尽管这个数字从1980年起就没变过了。编写算法的算法,会在书中占据一页或一个篇章吗?「绝对不会。」高德纳说。

 

「我担心算法会在世界上变得太过重要。」他补充,「起初电脑科学家担忧没人肯听他们的话。现在我则忧心听我们话的人太多了。」

 

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