ما فائدة الخوارزميات؟

الخوارزميات موجودة في كل مكان في حياتنا الرقمية، ولكن قلة من الناس يفهمون حقًا ما تفعل. ببساطة، الخوارزمية هي دليل استخدام حاسوبي—سلسلة من الخطوات الدقيقة التي تخبر البرنامج بكيفية حل مشكلة أو إنجاز مهمة معينة. إنها مثل وصفة طبخ، ولكن لأجهزة الكمبيوتر.

جوانب مختلفة من الخوارزميات

في مجال الحاسوب، لا يكون الخوارزمية غامضة أبداً. إنها تعليمات واضحة جداً توجه الأنظمة الحاسوبية عبر عمليات متنوعة. بعض الخوارزميات بسيطة - مثل إجراء طرح بين عددين، على سبيل المثال. بينما البعض الآخر معقد للغاية، مثل حساب أسرع مسار بين عدة مدن أو تحليل ملايين البيانات في الوقت الحقيقي.

يستفيد الرياضيون ومهندسو الحاسوب من الخوارزميات منذ زمن بعيد، لكن فائدتها تتجاوز هذه المجالات. تُستخدم أيضًا في الشبكات العصبية البيولوجية، والأجهزة الإلكترونية، وبالطبع، في تكنولوجيا البلوكشين.

كيف يعمل الخوارزم؟

كل خوارزمية لها نقطة انطلاق ونقطة وصول. تأخذ المدخلات ( البيانات الأولية )، وتطبق الخطوات المحددة مسبقًا، وتنتج مخرجات ( النتيجة ). تكمن جماليات النظام في قابليته للتكرار: إذا قمت بتشغيل نفس الخوارزمية بنفس البيانات، ستحصل على نفس النتيجة بالضبط.

عندما تعمل عدة خوارزميات معًا، يمكنها تنفيذ مهام أكثر طموحًا بكثير. ومع ذلك، هناك تسوية: كلما كانت المهمة أكثر تعقيدًا، زادت الموارد الحاسوبية التي تطلبها الخوارزمية - بمعنى آخر، كلما احتجت إلى مزيد من القوة الحاسوبية لتشغيلها.

قياس أداء الخوارزمية

معياران يسمحان بتقييم جودة الخوارزمية: دقتها وفعاليتها.

الدقة تعني أن الخوارزمية تنتج فعليًا الحل الصحيح للمشكلة المطروحة. يمكن أن تكون الخوارزمية دقيقة في حساباتها ولكن غير فعالة في استخدام مواردها.

الكفاءة هي قدرة الخوارزمية على إنجاز مهمتها باستخدام أقل وقت وموارد ممكنة. غالباً ما يستخدم علماء الحاسوب تقنية رياضية تُعرف بالتحليل اللانهائي لمقارنة خوارزميات مختلفة، بغض النظر عن لغة البرمجة أو الأجهزة المستخدمة.

الخوارزميات في البلوكشين : حالة البيتكوين

في عالم البلوكتشين، تلعب الخوارزميات دورًا حاسمًا. خذ البيتكوين كمثال: يعتمد نظامه على خوارزمية إثبات العمل (PoW)، وهو عنصر مركزي في عملية التعدين.

يؤدي خوارزمية إثبات العمل (PoW) لبيتكوين ثلاث وظائف أساسية في نفس الوقت. إنها تتحقق من المعاملات التي تتداول على الشبكة، وتؤمن سلسلة الكتل بأكملها من خلال جعل الهجمات غير ممكنة من الناحية الاقتصادية، وتحافظ على الإجماع - مما يضمن أن جميع العقد في الشبكة تتحدث نفس اللغة وتعمل بطريقة منسقة.

بدون هذا الخوارزم، لا يمكن أن يعمل بيتكوين. إنه الذي يضمن سلامة كل معاملة وثبات تاريخ الكتل.

الاستنتاج

تعتبر الخوارزميات الأسس غير المرئية للعالم الرقمي الحديث. من الحسابات البسيطة إلى تأمين سلسلة الكتل العالمية، فإنها تنظم تقريبًا كل ما تفعله أجهزة الكمبيوتر. فهم كيفية عملها يعني فهم كيفية عمل تقنيتنا بالفعل.