המדע מסתמך על דוגמנות מחשבים - אז מה קורה כשזה לא בסדר?

המדע מסתמך על דוגמנות מחשבים - אז מה קורה כשזה לא בסדר?

החל מהגילוי המרה של פניצילין לתיאוריות היחסות ומכניקת הקוונטים, המדע התקדם במהירות מעוררת מחשבות עוד לפני שהיו מחשבים. חלק גדול מכך נוגע לחוסן של השיטה המדעית: תוצאות מדעיות מקבלות תוקף על ידי שכפול והרחבה על ידי מדענים אחרים.

אבל האופן בו אנו עושים מדע משתנה - אנו מסתמכים כעת יותר ויותר על דגמי מחשב מורכבים כדי להבין את הטבע. ומתברר כי כמעט בלתי אפשרי לשחזר דגמים אלה - כלומר אבן המגע החשובה של המדע מאתגרת. אז מה ההשלכות בעולם האמיתי של שינוי זה ומה נוכל לעשות בנידון?

המדע הקדם-מודרני - המכונה "פילוסופיית הטבע" - היה אמפירי. מדע אמפירי משתמש בתצפיות בעבר כדי לבחון תחזיות לגבי העתיד, אשר עשוי להיבחן. טיכו ברהה, אסטרונום דני בן המאה ה- XN, הצליח לערוך תצפיות מדויקות ומקיפות על השמים בדרך זו.

המדע המודרני, לעומת זאת, הוא תיאורטי. המדע התיאורטי גם עושה תחזיות, אך הוא נובע מהם ממודלים מתמטיים ולא מתצפיות קודמות. חשוב על חוקי התנועה של אייזק ניוטון, כגון חוק הכבידה ההפוך.

לדוגמא, יש משוואה המתארת ​​את מסלול כדור הארץ סביב השמש. ניתן להשתמש במשוואה זו לבניית מודל מחשב שבתוכו תוכלו פשוט לחבר משתנים מסוימים ולראות כיצד הפיתרון משתנה. אתה יכול פשוט לחבר תאריך עתידי ולקרוא את מיקום כדור הארץ בתאריך זה. אתה יכול גם להשתמש באותה תוכנית כדי לדגמן מערכות פלנטאריות אחרות - הכל מבוסס על אותה מתמטיקה. כל שעליכם לעשות הוא לחבר המונים שונים ותכונות שונות אחרות של הגופים המעורבים.

משוואות מתמטיות כאלה נהדרות כאשר הן זמינות - אך לעיתים קרובות הן אינן כאלה. לדוגמה, אנו יודעים שאין משוואה פשוטה הפותרת את מה שמכונה "בעיה עם שלושה גוף", המתאר שלושה גופים המסתובבים זה בזה ומשפיעים זה על ידי כוחות הכבידה - כמו הירח, האדמה והשמש.

חלק ניכר מהמדע הנוכחי עוסק במערכות מורכבות עוד יותר, ובאופן דומה חסר פתרונות מדויקים. מודלים כאלה צריכים להיות "חישוביים" - המתארים כיצד מערכת משתנה מרגע לרגע. אך אין דרך לקבוע את המצב המדויק בזמן כלשהו בעתיד מלבד "לדמות" את התפתחותה בדרך זו. חיזוי מזג אוויר הוא דוגמא מוכרת; עד הופעת המחשבים ב- 1950, אי אפשר היה לחזות מזג אוויר עתידי מהר יותר ממה שקרה בפועל.

בדרך כלל המדע העכשווי מורכב מתכנית של מודל מתמטי המתאר מערכת מורכבת, ואז הפיכתו לסימולציה חישובית, והפעלת הסימולציה כדי לבצע תחזיות על מנת לאמת את המודל.

כאשר הדוגמנות נכשלת

דוגמנות משמשת בתחומים מדעיים - החל מאסטרופיזיקה ו- חיזוי אקלים לביואינפורמטיקה וכלכלה. אבל יש ויכוח הולך וגובר על העובדה שקשה לאמת את המדע הזה באמצעות רבייה.

מסתבר שפשוט אין בתיאור שיטות ניסוי במילים. זה גם בגלל ששפות טבעיות כמו אנגלית פשוט מעורפלות מדי לתיאור חישובים בצורה מדויקת. אחרי הכל, יש סיבה מדוע מתכנתים משתמשים בשפות תכנות. אחד האתגרים הגדולים ביותר בפיתוח תוכנה הוא בהמרת דרישות מעורפלות למפרטי התנהגות מדויקים.


 קבל את הדוא"ל האחרון

מגזין שבועי השראה יומית

בני אדם - אפילו מדענים - הם ככלות הכל נופלים. הפיכת כל מידע לתוכנית כמעט תמיד מציגה באגים לאורך הדרך. לדוגמה, מדענים רבים תלויים בכלי חקר נתונים כמו גיליונות אלקטרוניים, אשר נועדו לנוחות השימוש ולא לחוסן. זה קל מאוד פשוט לסכם את טווח התאים הלא נכון בגיליון אלקטרוני, מבלי לקבל אזהרות. זה היה אחד ליקויים מתודולוגיים בעיתון שהמפלגה הרפובליקנית האמריקאית נהגה לבסס על מדיניות הצנע שלו.

באופן דומה א מחקר שנערך לאחרונה בגיליונות האלקטרוניים 15,770 שפורסמו במהלך חקירת התאגיד האמריקני אנרון הראו כי ל- 24% מגיליונות האלקטרוניים הכוללים לפחות פורמולה אחת היו באגים ברורים, כמו הוספת תאים ריקים.

במדעי הטבע, משקף האקלים של מאדים, בדיקת חלל שהושקה ב- 1998 לחקר האקלים במאדים, אבדה שנה לאחר מכן מכיוון שחלק אחד מתוכנת הבקרה השתמש בטעות בקיסרי במקום ביחידות מטריות. מחקר נוסף מתוך תשעה יישומים עצמאיים של אותו ניסוי במדעי הגיאוגרפיה - תוך שימוש באותו מערך נתונים, אלגוריתמים ושפת תכנות - הראו מעט מאוד הסכמה בתוצאות שהתקבלו.

יתרה מזאת, גם אם קורא עבודת מחקר יכול לפרש בהצלחה את המשמעות המדויקת של הכותב, ואז לתרגם אותה ללא תקנה לתוכנית, עדיין יש מלכודות בהוצאה לפועל. מחלקה אחת קשה של בעיות קשה נובעת מהאופן שבו מחשבים מטפלים במספרים: למרות שהם יכולים לתפעל מספרים שלמים כמו 42 ו- -17 בדיוק מדויק, טכניקות סטנדרטיות לתמרון מספרים אמיתיים כגון ≈≈3.14 ו- √2≈1.414 מאפשרים דיוק משוער בלבד. משמעויות אלה פירושן שדרכים שוות ערך לחישוב אותו ערך יכולות להיות מניבים תוצאות שונות.

אז מה ניתן לעשות? אם אפילו מפתחי תוכנה מומחים אינם יכולים לייצר תוכנה נכונה באופן אמין, איזו תקווה יש לתכנתים חובבים כמו מדענים?

קו עבודה אחד הוא לייצר כלים לעיצוב שפות תכנות "ספציפיות לתחום", שכל אחת מהן מותאמת לסוג מסוים של בעיות, כמו התנהגות סוכנים בשווקים כלכליים או פיזור תרופות על פני תאים. מטרתן להקל על המומחים הרבה יותר לתאר חישובים ישירות במונחים מוכרים, ולא צורך לקודד אותם בעקיפין בשפת תכנות לשימוש כללי.

גישה שנייה מבקשת לתכנן מערכות "סוג" אקספרסיביות יותר אך עדיין ידידותיות למשתמש לתוכניות. אלה יקלו על תפיסת שגיאות "מטופשות", כמו תאים ריקים בגיליונות אלקטרוניים, או שילוב ערכים ביחידות שונות. זה לא יכול לשלול את כל שגיאות ההיגיון. שורה שלישית היא פיתוח ספריות קוד שמישות לחשבון חשבון מדויק, הימנעות מבעיות הקירוב.

יש סיכוי שגישות אלו יכולות לעזור לתקן את הבעיה קדימה, או לפחות לחסל חלק מהסיכון. אחרי הכל, העולם זקוק למדעים ומדענים זקוקים למחשבים - זה לא צפוי להשתנות בקרוב.

על המחבר

ג'רמי גיבונס, פרופסור למחשוב, אוניברסיטת אוקספורד. ראש נושא מחקר שפות תכנות.

מאמר זה הופיע במקור ב"שיחה "

ספר קשור:

at InnerSelf Market ואמזון

 

אולי גם תאהב

עקוב אחר InnerSelf ב

אייקון פייסבוקאייקון טוויטרסמל YouTubeאייקון אינסטגרםסמל pintrestאייקון rss

 קבל את הדוא"ל האחרון

מגזין שבועי השראה יומית

שפות זמינות

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

קולות פנימיים

ליקוי ירח, 12 במאי 2022
סקירה אסטרולוגית והורוסקופ: 23 - 29 במאי 2022
by פאם יונגאנס
כתב העת האסטרולוגי השבועי מבוסס על השפעות פלנטריות ומציע נקודות מבט ו ...
05 21 מחדש את הדמיון בזמנים מסוכנים 5362430 1920
פיתול מחדש של הדמיון בזמנים מסוכנים
by נטורזה גבריאל קראם
בעולם שלעתים קרובות נראה ככוונה להרוס את עצמו, אני מוצא את עצמי אוצר יופי - מהסוג...
קבוצה של אנשים רב-גזעיים עומדים לתמונה קבוצתית
שבע דרכים בהן תוכל להראות כבוד לצוות המגוון שלך (וידאו)
by קלי מקדונלד
כבוד הוא בעל משמעות עמוקה, אבל לא עולה כלום לתת. הנה דרכים בהן תוכל להדגים (ו...
פיל הולך מול שמש שוקעת
סקירה אסטרולוגית והורוסקופ: 16 - 22 במאי 2022
by פאם יונגאנס
כתב העת האסטרולוגי השבועי מבוסס על השפעות פלנטריות ומציע נקודות מבט ו ...
תמונה של ליאו בוסקליה מעל כריכת ספרו: לחיות, לאהוב וללמוד
איך לשנות את חייו של מישהו בכמה שניות
by ג'ויס ויסל
חיי השתנו באופן דרמטי כשמישהו לקח את השניה הזו כדי להצביע על היופי שלי.
צילום מורכב של ליקוי ירח מלא
סקירה אסטרולוגית והורוסקופ: 9 - 15 במאי 2022
by פאם יונגאנס
כתב העת האסטרולוגי השבועי מבוסס על השפעות פלנטריות ומציע נקודות מבט ו ...
05 08 פיתוח חשיבה חמלה 2593344 הושלם
פיתוח חשיבה מלאת חמלה כלפי עצמי ואחרים
by מארי ט 'ראסל, InnerSelf.com
כשאנשים מדברים על חמלה, הם בעיקר מתייחסים לחמלה כלפי אחרים... על...
אדם כותב מכתב
לכתוב את האמת ולאפשר לרגשות לזרום
by ברברה ברגר
כתיבת דברים היא דרך טובה לתרגל אמירת אמת.
כל מה שאנחנו עושים הוא בחירה: להיות מודעים לבחירות שלנו
כל מה שאנחנו עושים הוא בחירה: להיות מודעים לבחירות שלנו
by מארי ט 'ראסל, InnerSelf.com
לפני כמה ימים נתתי לעצמי "טוב לדבר עם" ... אמרתי לעצמי שאני באמת צריך להתאמן ...
מדוע החגים אינם חשובים
מדוע החגים אינם חשובים ...
by אלן כהן
אני רוצה להציע שהחגים לא באמת חשובים ואין שום דבר שאתה באמת צריך ...
כיצד אנו עוברים מעיני העתיד אגוצנטריות למרכז נשמה?
כיצד אנו עוברים מעיני העתיד אגוצנטריות למרכזי נשמה?
by ביל פלוטקין, דוקטורט.
חוסר משמעות והגשמה אישית הוא אנדמי למערביים וממערביים עכשוויים ...

הנקראים ביותר

עיניים מנבאות בריאות 4 9
מה שהעיניים שלך מגלות על הבריאות שלך
by ברברה פירשיונק, אוניברסיטת אנגליה רוסקין
מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, פיתחו אפליקציה לסמארטפון שיכולה...
בנייה מחדש של סביבה 4 14
איך ציפורים מקומיות חוזרות ליערות העירוניים המשוחזרים של ניו זילנד
by אליזבת אליוט נואי, אוניברסיטת לינקולן ועוד
עיור, והרס בית הגידול שהוא כרוך בו, הוא איום גדול על ציפורים מקומיות...
סיפור הסבל והמוות מאחורי איסור ההפלות והלגליזציה של אירלנד
סיפור הסבל והמוות מאחורי איסור ההפלות והלגליזציה של אירלנד
by Gretchen E. Ely, אוניברסיטת טנסי
אם בית המשפט העליון של ארה"ב יבטל את רו נגד ווייד, ההחלטה משנת 1973 שאיפשרה הפלה ב...
כמה שינה אתה צריך 4 7
כמה שינה אתה באמת צריך
by ברברה ז'קלין סאהקיאן, אוניברסיטת קיימברידג', ועוד
רובנו נאבקים לחשוב טוב אחרי שנת לילה גרועה - מרגישים ערפל ולא מצליחים לבצע...
היתרונות של מי לימון 4 14
האם גמילה ממי לימון או ימריץ אותך?
by Evangeline Mantzioris, אוניברסיטת דרום אוסטרליה
אם אתם מאמינים לאנקדוטות באינטרנט, שתיית מים פושרים עם שפריץ מיץ לימון היא...
חברות נותנות אמון שמחות 4 14
מדוע אגודות אמון הן בסך הכל מאושרות יותר
by אנג'מין רדקליף, אוניברסיטת נוטרדאם
בני אדם הם חיות חברתיות. המשמעות היא, כמעט כעניין של הכרח הגיוני, שבני האדם...
כלכלה 4 14
5 דברים שכלכלנים יודעים, אבל נשמעים שגויים לרוב האנשים האחרים
by רנו פוקארט, אוניברסיטת לנקסטר
דבר מוזר במקצוע שלנו הוא שכאשר אנו הכלכלנים האקדמיים מסכימים במידה רבה עם כל אחד...
ללמוד לשים לב 4 14
האסטרטגיות והפרצות החיים הללו יכולות לעזור לכל אחד עם בעיות קשב
by רוב רוזנטל, אוניברסיטת קולורדו
בגלל הזרם הקבוע של משוב שלילי שאנשים מקבלים לגבי הפרודוקטיביות שלהם,...

עמדות חדשות - אפשרויות חדשות

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | שוק InnerSelf
זכויות יוצרים © 1985 - פרסומי 2021 InnerSelf. כל הזכויות שמורות.