Τελικά τι είναι οι αλγόριθμοι, πώς τους χρησιμοποιούμε χωρίς να το ξέρουμε -Καθηγητής του ΑΠΘ εξηγεί

Μια συνταγή μαγειρικής για παστίτσιο ή μουσακά είναι ένας αλγόριθμος. Οι οδηγίες για να πάει κάποιος από την οδό Τσιμισκή στην Εγνατία ή από το Σύνταγμα σε έναν συγκεκριμένο δρόμο στο Χαλάνδρι είναι ένας αλγόριθμος.

Τι είναι ο αλγόριθμος;

Μπορεί η έννοια «αλγόριθμος» να ακούγεται σαν γρίφος προορισμένος να αποκωδικοποιηθεί από επιστήμονες που ασχολούνται με την Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), αλλά στην πραγματικότητα είναι απλά μια σειρά λεπτομερών οδηγιών και λογικών εντολών προς εκτέλεση από τον άνθρωπο ή από τις μηχανές. Μάλιστα, πολλούς αλγόριθμους τούς έχουμε διδαχθεί ήδη από το Δημοτικό: οι οδηγίες για το πώς κάνουμε πρόσθεση δύο αριθμών είναι ένας αλγόριθμος.

Επίσης, οι αλγόριθμοι δεν είναι νέα εφεύρεση. Υπάρχουν χιλιάδες χρόνια -από τις απαρχές των Μαθηματικών- και δημιουργήθηκαν για τη λύση απλών αριθμητικών προβλημάτων, όπως εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο καθηγητής του Τμήματος Πληροφορικής του ΑΠΘ, Ιωάννης Πήτας, πρόεδρος της Διεθνούς Ακαδημίας Διδακτορικών Σπουδών στην Τεχνητή Νοημοσύνη (AIDA).

«Ο παλιότερος αλγόριθμος διαίρεσης αριθμών υπάρχει σε πήλινο πινάκιο των Σουμερίων του 2500 π.Χ. Οι αλγόριθμοι αναπτύχθηκαν σημαντικά κατά την ελληνιστική περίοδο, κυρίως στην Αριθμητική. Το Κόσκινο του Ερατοσθένη, που χρονολογείται περίπου από το 200 π.Χ., παράγει (μέσω αλγόριθμου) όλους τους μικρούς πρώτους αριθμούς (1,2,3,5,7,11,13 κτλ). Ο Ευκλείδειος αλγόριθμος (300 π.Χ.) βρίσκει τον Μέγιστο Κοινό Διαιρέτη. Για τους αρχαίους Έλληνες μαθηματικούς, οι αλγόριθμοι αριθμητικής ήταν μια θεωρητική ενασχόληση, κάτι σαν ο φτωχός συγγενής των μαθηματικών θεωρημάτων. Ποτέ δεν φαντάζονταν ότι οι αλγόριθμοί τους θα χρησιμοποιούνταν ως η θεωρητική βάση πολλών μεθόδων της σύγχρονης κρυπτογραφίας και κυβερνοασφάλειας» επισημαίνει.

Από την απλή πρόσθεση στη βέλτιστη πτήση ενός drone

Γιατί λοιπόν ακούμε σήμερα τόσο πολλά για τους αλγόριθμους, αφού είναι κάτι που υπάρχει χιλιετίες; «Οι αλγόριθμοι γνώρισαν τεράστια ανάπτυξη με την Πληροφορική, διότι μέσω αυτής μετατρέπονται σε προγράμματα που εκτελούνται ταχύτατα στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Για παράδειγμα, κάθε κινητό εκτελεί συνεχώς πάρα πολλούς αλγόριθμους για τις βασικές λειτουργίες του, π.χ., μετάδοση ήχου, εικόνας ή βίντεο.

Επιπλέον, η μελέτη του κόσμου και της κοινωνίας, π.χ., του κλιματικού περιβάλλοντος, των νευρώνων του εγκεφάλου, των ρομπότ και των αυτόνομων αυτοκινήτων, σήμερα γίνεται εν πολλοίς με έναν συνδυασμό μαθηματικών και φυσικής (και βιολογίας ή χημείας, όπου χρειάζεται), που οδηγεί σε μαθηματικά μοντέλα. Η αλγοριθμική μελέτη των μοντέλων αυτών βοηθά στην πρόβλεψη, π.χ., των οικονομικών μεγεθών μιας χώρας ή στη βέλτιστη πτήση ενός drone ή στην αυτόνομη οδήγηση αυτοκινήτου. Για τους παραπάνω λόγους, και επειδή η “μαθηματικοποίηση” όλων των επιστημών έχει προχωρήσει πολύ, υπάρχει τεράστια ανάγκη όχι μόνον για ειδικούς Πληροφορικής, αλλά και για απόκτηση σχετικής μόρφωσης από σχεδόν κάθε επιστήμονα» σημειώνει.

Σκεπτόμενοι επιστήμονες, όχι επαγγελματίες ρομπότ

Η αλγοριθμική σκέψη, παρατηρεί ο καθηγητής, που πλέον διατρέχει σχεδόν κάθε δραστηριότητα και επιστήμη σε κάποιο βαθμό, είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη μαθηματική σκέψη. «Και οι δύο τους είναι μέρος της κριτικής και δημιουργικής σκέψης, που πρέπει να προάγεται σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης μέσω της μόρφωσης επιστημόνων και ενεργών δημοκρατικών πολιτών. Μας χρειάζονται σκεπτόμενοι επιστήμονες, με ικανότητα αφαίρεσης, δημιουργική σκέψη, φαντασία, συναισθηματική νοημοσύνη και σωστή έκφραση, όχι επαγγελματίες-ρομπότ με στυλιζαρισμένο τρόπο σκέψης» επισημαίνει και προσθέτει ότι μέχρι σήμερα πολλές κυβερνήσεις ανά τον κόσμο προέκριναν ως φθηνότερη και ταχύτερη λύση (π.χ., με τριετή προπτυχιακά προγράμματα) την κατάρτιση επαγγελματιών, αντί της μόρφωσης επιστημόνων και πολιτών. «Ειδικά στην Ελλάδα είναι βαθιά ριζωμένη η παρανόηση, ακόμα και στους περισσότερους καθηγητές Πληροφορικής στη μέση εκπαίδευση (κάποιες φορές και στα ΑΕΙ) ότι Πληροφορική είναι εφαρμογές και προγραμματισμός. Αυτή η παρανόηση είναι πολύ προβληματική και οδηγεί σε τεχνίτες αντί επιστήμονες, διότι παραγνωρίζει τη διασύνδεση της Πληροφορικής με τα Μαθηματικά, που είναι ουσιαστική, ειδικά για την ΤΝ» επισημαίνει.

Εκφράζει, δε, την ικανοποίησή του για το γεγονός ότι πρόσφατα η αλγοριθμική – μαθηματική σκέψη συμπεριλήφθηκε στις εξαγγελίες του υπουργού Παιδείας, αν και το μέγα ερώτημα είναι -όπως λέει- πώς οι εξαγγελίες θα μετουσιωθούν σε πράξη. «Το προτεινόμενο πιστοποιητικό αλγοριθμικής σκέψης είναι πολύ καλό, αρκεί να υπηρετεί και τη γενική μόρφωση των μαθητών και όχι μόνον την απλή κατάρτιση. Χρειαζόμαστε επιστήμονες με αλγοριθμική-μαθηματική σκέψη, που να είναι και σκεπτόμενοι πολίτες, αλλιώς μπορεί να οδηγηθούμε σε επαγγελματίες με υπερβολικά στυλιζαρισμένο τρόπο σκέψης, που οι Γερμανοί ονομάζουν ειδικο-βλάκες (fach-idiot)» σημειώνει.

Κατά τον κ. Πήτα, η διασύνδεση της διδασκαλίας των Μαθηματικών και της Πληροφορικής είναι απαραίτητη για πρακτικούς λόγους (εξοικονόμηση ωρών διδασκαλίας), αλλά κυρίως για επιστημολογικούς/μεθοδολογικούς λόγους: οι καλοί αλγόριθμοι συνήθως υλοποιούν μια καλή μαθηματική ιδέα, χρήσιμη σε ένα ή -συνήθως- πολλά πεδία εφαρμογών. Επίσης, συνεχίζει, είναι απαραίτητη η εκπαιδευτική διασύνδεση με τη βιολογία αλλά και όλα τα υπόλοιπα μαθήματα, ειδικά τα γλωσσικά και ανθρωπιστικά σε κάποιο βαθμό, διότι σχεδόν κανένα δεν μένει αλώβητο από την Πληροφορική και την ΤΝ. «Η διεπιστημονικότητα είναι βασικό ζητούμενο στην αλγοριθμική-μαθηματική σκέψη, ειδικότερα οι φιλοσοφικές, κοινωνικές, γλωσσικές και ψυχολογικές πλευρές της, αρκεί να μην οδηγεί σε ρηχή θεώρηση της επιστήμης» υπογραμμίζει.

Υπεράνθρωποι παντογνώστες;

Τελικά, όμως, μήπως ζητούμε τη δημιουργία υπερανθρώπων – υπερπολιτών που θα είναι παντογνώστες; «Όχι, δεν σημαίνει ότι όλοι οι μαθητές/τριες θα γίνουν άριστοι/ες επιστήμονες, π.χ., πληροφορικής. Ελπίζω ότι θα γίνουν άριστοι πολίτες, εργάτες, επαγγελματίες ή επιστήμονες. Οι ίδιες επιστημονικές έννοιες μπορούν να διδαχθούν σε διάφορα επίπεδα σε όλες τις βαθμίδες της εκπαίδευσης. Για να πετύχουμε αυτούς τους στόχους βέβαια πρέπει, πρώτα απ΄όλα να επιμορφωθούν οι ίδιοι οι δάσκαλοι και καθηγητές, ειδικότερα της Πληροφορικής και εν μέρει των Μαθηματικών, διότι οι παλιές σπουδές τους έχουν πια γνωσιακά και αξιακά προβλήματα. Χρειάζεται προσπάθεια από πλευράς του Υπουργείου Παιδείας και κατάλληλος σχεδιασμός για να αλλάξουν νοοτροπία και οι καθηγητές πληροφορικής και οι μαθητές στη μέση εκπαίδευση, και να μπει η διδασκαλία Πληροφορικής και Μαθηματικών στη σωστή συνεργατική τους βάση. Τα κέρδη θα είναι τεράστια» υποστηρίζει και προσθέτει πως αν θέλουμε βελτιστοποίηση των πανεπιστημιακών σπουδών Πληροφορικής, χρειάζεται να δημιουργηθεί ξεχωριστό επιστημονικό πεδίο Πληροφορικής στις πανελλαδικές εξετάσεις, που θα τροφοδοτεί τα τμήματα Πληροφορικής, Μαθηματικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και τα χωριστά νέα τμήματα Τεχνητής Νοημοσύνης.

ΑΠΕ-ΜΠΕ