Problemi matematikor që rrezikon botën

Nga Gemma Church

Nuk është e lehtë të parashikohet saktësisht se çfarë duan njerëzit dhe kur do ta duan. Ne jemi duke kërkuar krijesa, duke pritur që bota të japë zgjidhje të shpejta për problemet tona gjithnjë e më komplekse dhe të larmishme moderne.

Gjatë dekadave të fundit, hulumtuesit kanë zhvilluar një gamë të zgjidhjeve mjaft efektive matematikore, që mund të shpërndajnë burime në një shumëllojshmëri industrish dhe skenarësh, në mënyrë që ata të mund të përpiqen të jenë në të njëjtin hap me kërkesat e përditshme.

Por kur një akordim i bërë në një kohë ndikon në ato pasuese, problemi bëhet dinamik dhe kalimi i kohës duhet të konsiderohet si pjesë e ekuacionit.

Kjo hedh një çelës matematikor në veprim, duke kërkuar që këto zgjidhje tani të marrin parasysh natyrën ndryshuese dhe të paqartë të botës reale.

Problemet e tilla njihen kolektivisht si probleme dinamike të shpërndarjes së burimeve.

Ato shfaqen kudo që gjeni një burim të kufizuar, që duhet të caktohet në kohë reale.

Nëse jeni duke pritur për një taksi, ose një dërgesë të ditëve të ardhshme, lista e problemeve dinamike të shpërndarjes së burimeve dhe aplikimet e tyre në përditshmëri është “pothuajse e pafund”, sipas Warren Powell, një inxhinier në Universitetin Princeton, i cili ka hetuar këto probleme që nga vitet 1980 .

Por probleme të tilla nuk janë të lidhura vetëm me dhënien e asaj që njërëzit duan, në kohën që e kërkojnë.

Ato gjithashtu do të jenë thelbësore për trajtimin e disa prej çështjeve më themelore dhe komplekse në botë, duke përfshirë ndryshimet klimatike, pasi ato na ndihmojnë të ndajmë burimet e shpeshta dhe të varfëruara të planetit tonë në mënyrat më efikase.

Por le të shohim së pari një shembull të thjeshtuar për të parë se çfarë është një problem dinamik i shpërndarjes së burimeve dhe çfarë e bën kaq të vështirë zgjidhjen.

Imagjinoni që po gatuani për darkë rosto për familjen tuaj prej katër vetësh.

Ju keni përgatitur viçin me të gjitha zbukurimet përkatëse, të sigurt në njohurinë se është pjata e preferuar e familjes.

Por, sapo të jeni gati të shërbeni, vajza juaj njofton se është vegjetariane, partneri/partnerja juaj thonë se do të vonohet, dhe djali ju thotë se është i ftuar tek “disa miq” për darkë gjithashtu.

Pastaj, qeni juaj shkon jashtë me mishin e gjedhit ndërsa ju jeni duke u përpjekur në mënyrë të dëshpëruar për të gjetur një mënyrë të përmbushni nevojat e të gjithë individëve, shumë kërkues dhe të padisiplinuar.

Ky është një shembull i parëndësishëm i një problemi dinamik të alokimit të burimeve, por tregon disa nga sfidat kryesore me të cilat përballen kërkuesit kur merren me këto probleme.

Për fillestarët, është shembulli për parametrat që ndikojnë në kërkesat që ndryshojnë papritur, si në afat të shkurtër, edhe afatgjatë.

Nuk ka asnjë mënyrë që të keni parashikuar me saktësi kërkesat e reja të dietës së vajzës suaj, mbërritjen e vonuar të partnerit tuaj, ose mysafirët shtesë të djalit tuaj, ndërsa po përgatitni këtë vakt.

Në afat më të gjatë, kërkesa për ushqim në shtëpinë tuaj gjithashtu ndryshon në baza ditore.

Ju mund të keni nevojë të ushqeni dy ose 20 vetë.

Nga vakt në vakt, ju nuk do e keni idenë se kush do të donte të ushqehej, çfarë do të donin, ose kur do ta dëshironin.

Ju mund të krijoni një mendim bazuar në përvojën e mëparshme, por kjo nuk është një metodë e fuqishme, sepse natyra njerëzore dhe shumë parametra të tjerë që ndikojnë në kërkesë, janë të paparashikueshme.

Veprimet e individëve në këtë skenar gjithashtu ndikojnë në gjendjen e ardhshme të sistemit.

Çdo herë që caktoni një vakt specifik për një person, kjo ndryshon sistemin.

Ai pason një eleminim të dyfishtë; personat e uritur dhe ushqimin nga kuzhina juaj.

“Të gjithë shembujt e [burimeve dinamike] duhet të merren me ndryshimin e inputeve dhe mjediseve, të cilat janë shumë të vështira për të vlerësuar dhe parashikuar, pasi ngarkesa e ardhshme nuk varet statistikisht nga ngarkesa aktuale”, thotë Eiko Yoneki, kërkues tek grupi i sistemeve të të dhënave në Laboratorin Kompjuterik të Universitetit të Kembrixhit.

“Një ndryshim shkakton një ndryshim tjetër, dhe nëse doni të kontrolloni sistemin me vendime të sakta, duhet të konsideroni statusin e ardhshëm të sistemit”.

Për më tepër, kur më shumë njerëz ose opsione vaktesh vijnë në kuzhinën tuaj, gjërat bëhen më të komplikuara.

Tani keni më shumë mënyra për të caktuar një sërë ushqimesh të ndryshme për njerëz të ndryshëm.

Ky numër kombinimesh luan në mënyrë eksponenciale kur shtoni më shumë njerëz, ose ushqime në sistem.

Kjo është pikërisht ajo me të cilën një spital i madh mund të ballafaqohet, për shembull, kur përpiqet të ushqejë të gjithë pacientët që vijnë përmes dyerve.

E njëjta gjë vlen kur përpiqeni të trajtoni këta pacientë.

Barnat që kërkojnë, të cilat vetë kanë një afat të kufizuar të depozitimit, dhe pajisjet e nevojshme për diagnostikimin dhe trajtimin, do të ndryshojnë vazhdimisht kur të arrijnë pacientët e ndryshëm.

Burime të kufizuara si skanerë MRI, mjekë dhe infermierë, duhet të ndahen gjithashtu.

Për të adresuar këtë, dhe për të parandaluar kostot nga daljet jashtë kontrollit, menaxhimi i spitalit mund të vendosë modele matematikore për të ndihmuar koordinimin e të gjitha këtyre gjërave.

Problemi është se shumica e metodave ekzistuese mbështeten në të dhënat historike për të bërë parashikime.

Kjo metodë nuk shkon shumë mirë për sisteme të tilla dhe nuk mund të përballojë as ndryshimet më të vogla.

Nëse ndodh një ndryshim, ata kthehen në hapin e parë dhe fillojnë të gjejnë një zgjidhje nga e para.

Probleme të tilla shpejt bëhen të pashpjegueshme në mënyrë kompjuterike, madje edhe për një numër mjaft të vogël njerëzish dhe burimesh – qoftë kjo një çështje vakti, ose skaneri MRI.

Problemet dinamike të shpërndarjes së burimeve gjithashtu lindin nga një sërë skenarësh të ndryshëm dhe secili ka problemet e veta specifike.

Për shembull, Yoneki po heton implikimet e këtyre problemeve për të ndihmuar sistemet dhe aplikacionet tona kompjuterike, të kandidohen më shpejt dhe në mënyrë më efikase.

“Sistemet moderne të kompjuterëve janë komplekse dhe duhet të sintonizohen shumë parametra të konfigurimit, duke përfshirë shpërndarjen e burimeve të tilla si kujtesa, kapaciteti i llogaritjes, aftësia e komunikimit dhe çdo hyrje në sistemet”, thotë ajo.

“Sistemet kompjuterike janë dinamike dhe merren me mjedise gjithnjë në ndryshim, gjë që kërkon metodologji dinamike të kontrollit”.

Rrjetet e telefonisë celulare dhe informatika “cloud” janë të bazuara në zgjidhjen e këtyre problemeve

Pra, kompjuteri që po e lexoni këtë artikull, është pothuajse e sigurt që mund të përballet me disa çështje dinamike të shpërndarjes së burimeve në këtë moment. Rrjetet e telefonisë celulare dhe informatika cloud janë të bazuara në zgjidhjen e këtyre problemeve.

Firmat e shpërndarjes po trajtojnë gjithashtu probleme të shpërndarjes së burimeve për të përshpejtuar dërgesat.

Për shembull, UPS zhvilloi sistemin e vet të Integruar të Optimizimit dhe Navigacionit (Orion) të On-Road për të optimizuar rrugët e shpërndarjes, duke përdorur algoritme të avancuara.

Kompania pretendon se zgjidhja i ka kursyer 100 milionë milje në vit – por raporte të tjera zbulojnë se sistemi lufton në mjedise urbane komplekse.

Zinxhirët e furnizimit janë një tjetër “problem që kurrë nuk do të largohet”, thotë Powell, për shkak të natyrës komplekse të produkteve të sotme.

Për shembull, nëse dëshironi të prodhoni një smartphone standard, ju duhet të bashkërendoni qindra përbërës nga e gjithë bota, të cilat bashkohen në një mënyrë specifike në katin e fabrikës.

“Ndërprerjet e zinxhirit të furnizimit janë një problem i madh kur përpiqen të plotësojnë nevojat e shoqërisë,” shton ai.

Furnizimet tona energjetike janë gjithashtu gjithnjë e më komplekse, duke u mbështetur në burimet e ripërtëritshme të paparashikueshme, siç janë era dhe dielli.

Rezultatet e këtyre burimeve mund të luhaten në mënyrë të egër, ashtu siç mund të kërkojnë energji në çdo kohë të caktuar.

Kostoja e energjisë mund të luhatet gjithashtu – çmimet e energjisë elektrike mund të rriten deri në 50 herë mbi mesataren e tyre brenda një periudhe pesë minutash.

Në të vërtetë, do të përpiqeni të gjeni një industri që nuk përballet me sfidat e menaxhimit të një problemi dinamik të shpërndarjes së burimeve në një formë apo në një tjetër.

“Çmimet e energjisë elektrike, prodhimi i pjesëve në një zinxhir furnizimi, koha e udhëtimit, dështimet e pajisjeve dhe sjellja e njerëzve, janë të gjitha çështje me të cilat më është dashur të merrem “, thotë Powell.

“Ky problem është kaq i njohur, saqë ekzistojnë të paktën 15 komunitete hulumtuese të ndryshme që punojnë mbi këtë problem nga perspektiva të ndryshme”.

Yoneki dhe ekipi i saj po punojnë për të siguruar një alternativë të besueshme për orientimin e gjeneruar nga njeriu për rregullimin e performancës në sistemet kompjuterike, duke përdorur të mësuarit e përforcimit të thellë.

Sistemi kompjuterik që ata janë duke zhvilluar mund të shkallëzojë çështjet për të zgjidhur problemet e vendimmarrjes që ishin më parë të vështira në mënyrë kompjuterike.

Ajo e trajton çështjen e kompleksitetit kompjuterik dhe gjithashtu mund të reagojë ndaj ndryshimit të parametrave në kohë reale.

Sistemet që mbështeten mbi këtë qasje tashmë janë përdorur për të optimizuar performancën e sistemit në fusha të ndryshme duke përfshirë menaxhimin e burimeve, optimizimin e pagesave të pajisjes dhe qendrën e të dhënave.

“Aplikacione të tilla janë vetëm në fillim dhe hapin një botë krejt të re të mundësive”, thotë Yoneki.

Një ekip hulumtuesish për një nisje të inteligjencës artificiale të quajtur Prowler.io, me seli në Kembrixh në Mbretërinë e Bashkuar, po përdor gjithashtu qasjen e saj të mësimit mekanik për të trajtuar problemet dinamike të alokimit të burimeve.

Algoritmet e tij ofrojnë stimuj për të nxitur një sjellje specifike në sistem.

Në një kontekst të botës reale, kjo mund të jetë ekuivalente me futjen e tarifave të zgjuara për të nxitur shoferët që të përdorin rrugë specifike dhe për të minimizuar bllokimet e trafikut dhe ndotjen.

Ndërsa popullata jonë vazhdon të rritet dhe uria jonë për shërbimet në kërkesë rritet, kompleksiteti i problemeve dinamike të shpërndarjes së burimeve vetëm do të intensifikohet.

Por ka ende shumë punë për t’u bërë në fushën e të mësuarit, thotë Yoneki.

“Përdorimi i mësimit të përforcimit do të shkojë përpara me problemet e alokimit të burimeve dinamike, por kërkon shumë të dhëna dhe është ende në një fazë eksperimentale, veçanërisht sistemet kompjuterike, ku parametrat më komplekse duhet të trajtohen më shumë sesa thjeshtë lojëra, “thotë ajo.

“Hulumtimi mbi këtë temë po përparon me shpejtësi.

Dhe në qoftë se ne nuk fillojmë të trajtojmë problemet dinamike të alokimit të burimeve tani, nuk do të luftojmë vetëm për të ngrënë darkë në tavolinë – e gjithë bota mund të ndalojë.

BBC-Përgatiti për TemA: Diona Çeço

4 komente në “Problemi matematikor që rrezikon botën”

  1. Kris says:

    Shume uje! Shtrydhe shtrydhe dhe shtrydhe prape! Por keto problem realisht na shqetesojne perdite! Jemi ne kohen e individualizmit!

  2. xha teme sateme says:

    pati ndonjeri kohe qe ta lexoje…..
    wtf

  3. Alban2019 says:

    o Zot çaf artikulli N E V E R I
    Gazetari leshi thuahet ne shqip.

  4. MH says:

    Vallahin une u lodha dhe ia leshova syt sikur te shikosh nji pejzash ne horizont.
    Dhe me shkoj mendja qe: Gezimi njerit asht hidherimi i tjetrit.Per mue kjo asht bota dhe matematika e cdo dite deri ne te errunin e nates qofte dhe pa drite e hanes.

Lini një Përgjigje

Adresa juaj email nuk do të bëhet publike. Fushat e domosdoshme shënohen *