Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Основной принцип работы компьютера не многим отличается от принципа действия карманного калькулятора. Допустим, мы задаем калькулятору задачу: сложить числа 3 и 5. Мы должны для этого нажать на клавиши «3», «+» и «5», а затем на знак равенства «=». Калькулятор таким образом «узнает», что от него требуется результат сложения чисел «3» и «5». Имея же дело с компьютером, мы даем ему следующие команды: «Возьми одно число (в нашем случае это число «3»). Возьми второе число («5»). Сложи их друг с другом. Покажи полученный результат.»

Всю процедуру можно разделить на два этапа: первым будет выбор задаваемых чисел (например, чисел «3» и «5»), вторым — непосредственно вычисление. Выбранные нами слагаемые можно представить в виде шаров с написанными на них числами; предположим, что каждый такой шар находится в отдельной ячейке. В этом случае процесс вычисления может выглядеть следующим образом: «Возьми число «3» из первой ячейки и прибавь к нему число «5» из второй ячейки. Помести результат в следующую, третью, ячейку». При более сложных вычислениях алгоритм может стать более сложным; скажем, число из третьей ячейки необходимо будет умножить на число из четвертой и т. д. Основная задача, таким образом, каждый раз остается очень простой, однако при этом достигается большая амплитуда вариаций, поскольку мы можем и изменять числа в каждой из ячеек, и продолжать сам алгоритм. Можно, допустим, дать компьютеру команду «сохрани полученный результат снова в первой ячейке» и построить таким образом так называемый цикл, который обеспечит непрерывное повторение заданного вычислительного процесса. Например, так можно вычислить значение произведения 2×2×2×2×...

У программиста, работающего с «большими» компьютерами, используемыми в научных расчетах, те же две задачи: с одной стороны, он программирует отдельные операции — шаги, которые должен выполнить компьютер (сложение, вычитание, умножение и деление, к примеру), а с другой стороны, программист обеспечивает машину новыми данными, которые она обрабатывает в соответствии с заданной последовательностью вычислительных операций.

Собственно говоря, работа программиста заключается лишь в формировании перечня самих вычислительных операций. «Скормить» же машине новые данные, по сути дела, совсем не сложно: нужно лишь распределить нужные числа по соответствующим отдельным ячейкам. Во многих случаях достаточно оказывается короткой программы, включающей в себя относительно небольшое количество операций, позволяющее, тем не менее, обработать большие объемы информации — например при расчете банковских процентов, страховых взносов, заработной платы и т. п. Если же речь идет о более сложных вычислительных задачах, программы становятся значительно длиннее, а затраты рабочего времени высококвалифицированных специалистов, соответственно, колоссально увеличиваются. Возникает вопрос: нельзя ли с целью экономии человеческих ресурсов создать такой компьютер, который мог бы программировать себя сам? Однако сначала следует сказать еще несколько слов о программировании машин человеком.

Хотя отдельные вычислительные операции в высшей степени просты, их можно комбинировать между собой множеством различных способов. Можно выстраивать уже упоминавшиеся циклы, которые должны, допустим, приводить к тому, что приближенные вычисления будут производиться машиной до тех пор, пока результат их не покажется ей достаточно точным. В качестве примера таких вычислений можно привести процесс извлечения корня.