Питер Макоуэн - Вычислительное мышление - Метод решения сложных задач

Конечно же, перед началом вам надо убедиться, что у вас есть лампа, ковер и выключатель. Вы указываете на лампу, пытаясь угадать первый предмет (когда номер попытки — 1), ковер при угадывании второго предмета (когда номер попытки — 2) и выключатель для третьего раза (когда номер попытки — 3). Последнее утверждение по умолчанию — на случай, если вас попросят найти четвертый, пятый или даже шестой предмет. Некоторых людей невозможно удовлетворить! К этому вы не готовы, но правильное алгоритмическое мышлениедолжно обеспечить варианты на любой случай. Поэтому у вас есть отговорка по умолчанию, если кто-то из зрителей будет настаивать на продолжении после трех заготовленных чудес ясновидения: «Мои экстрасенсорные возможности истощены. Прошу прощения, я не могу продолжать».

Этот алгоритм сопоставления с образцомв большинстве случаев позволит вам развлечь аудиторию, но иногда возникают проблемы. Логика наших рассуждений должна быть безупречной в каждой детали. Возможно, вы подумаете, что охватили все варианты, но если вторым предметом, выбранным аудиторией, окажется красивый ковер, который вы хотели использовать как второй сигнал? В алгоритме сопоставления с образцомпоявляется проблема. Незапланированная в нашем алгоритме неожиданность. Получается, надо показать на ковер — а потом снова показать на ковер! Это будет выглядеть не слишком-то волшебно.

Конечно, во время фокуса вы как человек будете импровизировать на ходу и выкручиваться с помощью юмора — например, действительно два раза покажете на ковер и пошутите на эту тему. Но если вы запрограммировали робота-фокусника, который точно следует алгоритму, то все будет выглядеть глупо. Робот сможет пошутить только в том случае, если вы предусмотрели возможные проблемы и добавили в алгоритм код для соответствующих шуток.

Итак, если робот-фокусник не справится с задачей, это не конец света. Но если бы речь шла об алгоритме сопоставления с образцом, который определяет, выполнены ли в правильном порядке все разнообразные действия, необходимые для выпуска посадочных шасси воздушного судна, и в нем возникла бы похожая проблема, случай был бы совсем другим. Продумать все вероятные ситуации и предусмотреть для них встроенное сопоставление с образцом сложнее, чем представляется, но программистам это необходимо, чтобы их программное обеспечение работало правильно.

В так называемых системах с особыми требованиями к безопасности эксплуатации есть целый ряд образцов, которые обязательно нужно найти и на которые нужно правильно отреагировать, — например, в ПО для больниц, для управления ядерными реакторами или самоуправляемых машин нового поколения. Если мы просто учтем массу возможных вариантов, то все равно нам не удастся охватить все. Поэтому в информатике используются логическоеи аналитическое мышлениеи создаются математические способы анализа таких систем — например, они могут базироваться на идеях, которые мы применили к решению головоломок в главе 4. Математика обеспечивает нам более мощный инструмент для поиска образцов в системе. Потом пишутся программы, реализующие логическое мышление, основанное на математике. Компьютеры гораздо лучше нас изучают возможности и ничего при этом не упускают. Компьютеры в огромных объемах занимаются за нас вычислительным мышлением.

Давайте рассмотрим другой тип фокусов, основанных на сопоставлении с образцом, — тип, который работает всегда (всегда, всегда, всегда), потому что нам известны математические принципы, стоящие за его закономерностями. В математике как таковой крайне важна способность видеть и понимать закономерности, а потом превращать их в общие факты, которые называют теоремами, — здесь мы снова наблюдаем метод обобщения, относящийся к вычислительному мышлению (основы вычислительного мышления были почерпнуты в самых разных источниках). Математика хорошо сочетается с магией, и, как только математики и программисты находят закономерности, фокусники могут использовать их в магических трюках.

Предложите трем друзьям ввести произвольное число в калькуляторы (или мобильные телефоны, если в них есть калькулятор). Скажите, что вы в точности предскажете, на какие числа будет делиться выбранное произвольное число. В калькуляторе можно указать абсолютно любое трехзначное число. Это их выбор. Однако этот выбор нужно держать в тайне от вас.