Ba giai đoạn của ứng dụng máy tính
Chương 5 của Hamming mở đầu với một cái nhìn lại: loạt bài nói 30 năm của ông tại các sự kiện đào tạo khách hàng IBM buộc ông phải hiểu các xu hướng chứ không chỉ những sự kiện. Chuẩn bị cùng một bài nói lặp đi lặp lại yêu cầu ông phải dẫn đầu ngành, không chỉ cập nhật với nó.
Ông xác định ba giai đoạn kế tiếp trong cách máy tính được áp dụng:
Giai đoạn 1: Giới hạn phần cứng (Chương 3). Tính toán sớm bị hạn chế bởi khả năng của máy móc — bộ nhớ khan hiếm, chu kỳ tính toán đắt đỏ, độ tin cậy không chắc chắn. Các ứng dụng được lựa chọn để phù hợp với phần cứng.
Giai đoạn 2: Giới hạn phần mềm (Chương 4). Khi phần cứng cải thiện, lập trình trở thành nút thắt. Các ứng dụng bị hạn chế bởi những gì có thể được mã hóa hiệu quả.
Giai đoạn 3: Kinh tế & ứng dụng (Chương 5). Vào cuối những năm 1980, phần cứng rẻ đủ & phần mềm mạnh mẽ đủ để câu hỏi trở thành: máy tính nên làm những gì? Kinh tế & khả năng tổ chức xác định các ứng dụng nào được xây dựng.
Giai đoạn chuyển tiếp này quan trọng: mỗi giai đoạn yêu cầu hoàn toàn các kỹ năng khác nhau từ các chuyên gia. Một kỹ sư phần cứng tài ba từ Giai đoạn 1 không bao giờ cập nhật mô hình tư duy của mình trở thành vô dụng trong Giai đoạn 3.
Những ứng dụng sớm nhất
Tính toán bắt đầu với tính toán thiên văn, sau đó là 'xử lý con số' trong vật lý & kỹ thuật. Raymond Lull (1235–1315), một nhà신학gia Tây Ban Nha, đã xây dựng một cỗ máy logic — ứng dụng tính toán đầu tiên cho suy luận không phải con số. Jonathan Swift đã châm biếm nó trong Gulliver's Travels (hòn đảo Laputa). Hamming theo dõi dòng này từ Lull qua thao tác ký hiệu đến những gì sẽ trở thành: học máy.
Đường cong S của việc áp dụng công nghệ
Mỗi công nghệ lớn đều tuân theo một quỹ đạo đặc trưng: áp dụng ban đầu chậm, gia tốc nhanh chóng, bão hòa. Hamming gọi mô hình này là đường cong S.
Giai đoạn 1 của bất kỳ công nghệ nào: trình diễn anh hùng. Một số lượng nhỏ những người nhiệt tình trình diễn rằng công nghệ hoạt động. Tiến bộ phụ thuộc vào sự xuất sắc cá nhân & khả năng chịu đựng độ không tin cậy.
Giai đoạn 2: áp dụng nhanh chóng. Công nghệ trở nên đáng tin cậy đủ để sử dụng chung. Cơ sở hạ tầng được xây dựng xung quanh nó. Các tiêu chuẩn xuất hiện. Yếu tố hạn chế chuyển từ kỹ thuật sang tổ chức.
Giai đoạn 3: bão hòa. Công nghệ đạt đến sự thâm nhập đầy đủ của thị trường có thể giải quyết được. Sự cải thiện thêm nữa mang lại lợi tức giảm dần. Các đường cong S mới bắt đầu cho công nghệ kế nhiệm.
Để tính toán: Giai đoạn 1 = kỷ nguyên ENIAC (1940s–1950s), Giai đoạn 2 = thương mại hóa mainframe (1960s–1970s), Giai đoạn 3 = máy tính cá nhân gần đến bão hòa (1980s–1990s). Hamming đang viết trong quá trình chuyển tiếp từ Giai đoạn 2 sang Giai đoạn 3 cho mainframes, trong khi máy tính cá nhân vẫn còn ở Giai đoạn 2.
Cái nhìn sâu sắc về sản phẩm tương đương (lần đầu tiên được nêu trong Chương 2) áp dụng trực tiếp ở đây: ở Giai đoạn 2, máy tính hóa thành công tạo ra một công việc tương đương, không phải công việc tương tự. Các tổ chức cố gắng máy tính hóa các quy trình công việc hiện tại mà không thiết kế lại chúng thường thất bại hoặc hoạt động kém.
Xác định vị trí của bạn trên đường cong S
Cái nhìn sâu sắc về đường cong S của Hamming có ý nghĩa thực tiễn: các kỹ năng & chiến lược thành công trong Giai đoạn 1 (anh hùng, thử nghiệm, độ chịu lỗi cao) khác với những kỹ năng cần thiết trong Giai đoạn 2 (cung cấp đáng tin cậy, tuân thủ tiêu chuẩn, tích hợp tổ chức) & Giai đoạn 3 (tối ưu hóa, giảm chi phí, hợp nhất nền tảng).
Khi dữ liệu chung không hoạt động
Hamming kể một câu chuyện từ thời gian ông tiến hành một cuộc kiểm tra cấp cao về trung tâm máy tính của Boeing. Ban quản lý Boeing tin rằng họ đã giải quyết hợp tác thiết kế: tất cả các kỹ sư sẽ viết trạng thái thiết kế hiện tại của họ vào một băng chung. Mọi người sẽ đọc từ nguồn sự thật chung duy nhất này. Các vấn đề phối hợp sẽ biến mất.
Nó không hoạt động.
Lý do: khi một nhóm tiến hành một nghiên cứu tối ưu hóa (thay đổi, chẳng hạn như diện tích cánh & hồ sơ để giảm thiểu lực cản), họ cần một điểm cơ sở cố định để đo các thay đổi dựa trên. Nếu băng chung cập nhật liên tục với các thay đổi từ các nhóm khác, một cải thiện mà nhóm đo được có thể thực sự phản ánh sự thay đổi của ai khác được chèn giữa các lần lặp lại của họ — không phải quyết định thiết kế của riêng họ.
Giải pháp các nhóm áp dụng trong thực tiễn: mỗi nhóm, khi bắt đầu một nghiên cứu tối ưu hóa, đã tạo một bản sao ảnh chụp của băng hiện tại. Họ sử dụng bản sao đã đóng băng đó trong suốt nghiên cứu của họ, bỏ qua các bản cập nhật. Chỉ khi hài lòng với thiết kế mới của họ, họ mới viết lại — sau đó hòa giải với các thay đổi của mọi người khác.
Kết luận của Hamming: bạn không thể sử dụng cơ sở dữ liệu thay đổi liên tục cho một nghiên cứu tối ưu hóa. Tối ưu hóa yêu cầu một không gian trạng thái ổn định; một trạng thái dùng chung có thể thay đổi giới thiệu các mối tương quan ảo.
Cơ sở dữ liệu
Máy tính được quảng cáo như giải pháp cho các vấn đề dữ liệu tổ chức. Hamming hoài nghi. Ông đề cập đến các hệ thống đặt phòng hàng không như thực sự thành công (vấn đề phối hợp là thực tế, mô hình dữ liệu là đơn giản, & tính nhất quán là yêu cầu hoàn toàn). Nhưng các hệ thống thông tin quản lý hứa sẽ cho các nhà quản lý 'trạng thái hiện tại của công ty trong thời gian thực' liên tục cung cấp thiếu: các mô hình dữ liệu quá phức tạp, chất lượng dữ liệu quá kém, & giải thích quá mơ hồ.
Đường cơ sở ổn định so với dữ liệu trực tiếp
Thất bại của Boeing minh họa một nguyên tắc chung mà Hamming ngụ ý: tối ưu hóa yêu cầu một hàm chi phí ổn định được đánh giá trên không gian trạng thái cố định. Một trạng thái dùng chung có thể thay đổi vi phạm yêu cầu không gian trạng thái cố định.
Nguyên tắc này mở rộng ngoài phần mềm. Trong bất kỳ quá trình tối ưu hóa nào — chiến lược kinh doanh, thiết kế thử nghiệm, đào tạo mô hình — cách ly biến được nghiên cứu yêu cầu kiểm soát tất cả những biến khác.
Nhận dạng mẫu là ranh giới tiếp theo
Vào năm 1993, Hamming xác định nhận dạng mẫu như thách thức lớn tiếp theo cho tính toán. Ông phân biệt hai loại:
Nhận dạng mẫu cổ điển: so sánh một đầu vào với một mẫu được lưu trữ. Phát hiện khuôn mặt, OCR (nhận dạng ký tự quang học), xác minh chữ ký. Những cái này thừa nhận các giải pháp thuật toán khi bộ mẫu được định nghĩa.
Nhận dạng thực tế: một đứa trẻ nhận ra 'ghế' trên hàng ngàn hình dạng, vật liệu, kích thước, & hướng khác nhau, không bao giờ nhìn thấy hầu hết chúng trước đó. Không có mẫu rõ ràng nào bao gồm sự khái quát hóa. Hamming xem đây là một vấn đề mở — khoảng cách giữa khớp mẫu cổ điển & nhận dạng thực tế không phải là vấn đề có thêm dữ liệu hoặc phần cứng nhanh hơn. Nó yêu cầu các nền tảng khác nhau.
Ông khung chế độ này về các thuật toán chuyên gia thất bại: các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ có thể trích xuất các quy tắc quyết định từ các chuyên gia & mã hóa chúng trong các chương trình. Hệ thống chuyên gia hoạt động trong các lĩnh vực hẹp nhưng thất bại trong các lĩnh vực phức tạp, một phần vì các chuyên gia con người sử dụng các mẫu mà họ không thể diễn tả. Thư viện mẫu vô thức được xây dựng trong những năm thực tế không thể được trích xuất qua các cuộc phỏng vấn.
Dự đoán của Hamming (1993): nhận dạng mẫu thực tế sẽ yêu cầu các cách tiếp cận tính toán cơ bản khác nhau. Ông chỉ ra các mạng nơ-ron nhưng cẩn thận — không thuyết phục các mạng nơ-ron hiện tại sẽ đóng khoảng cách.
Trình bày cùng một bài nói trong 30 năm
Hamming mô tả một thực hành mang lại cho ông nhiều lợi tức hơn hầu hết mọi thứ khác trong cuộc sống chuyên gia của ông: trình bày cùng một bài nói lặp đi lặp lại.
Ông được mời phát biểu tại các sự kiện đào tạo khách hàng IBM vào khoảng năm 1960. Ông chọn trình bày một bài nói về Lịch sử tính toán đến năm 2000 — một chủ đề mà ông thực sự không chắc chắn, buộc ông phải phát triển các quan điểm thực tế. Ông trình bày các biến thể của bài nói đó khoảng hai hoặc ba lần mỗi năm trong 30 năm.
Các lợi ích ông xác định:
Cập nhật hiện tại: trình bày cùng một bài nói lặp đi lặp lại buộc ông phải cập nhật nó thường xuyên. Ông không thể trình bày một bài nói cũ mà không xấu hổ trước các khán giả theo dõi lĩnh vực.
Nhận dạng xu hướng: quá trình cập nhật buộc ông phải tìm kiếm các xu hướng, không chỉ các sự kiện. Điều gì đã thay đổi trong năm qua, và theo hướng nào? Cập nhật lặp đi lặp lại yêu cầu một mô hình của lĩnh vực, không chỉ một danh sách các sự kiện.
Kỹ năng nói công khai: thực tiễn giảm sợ hãi & cải thiện việc trình bày. Ông ngừng sợ hãi khi trình bày bài nói; ông trở thành một người nói lịch lãm thông qua sự lặp lại chứ không phải tài năng.
Mạng: một chủ đề nhất quán xây dựng một danh tiếng. Mọi người liên kết ông với các xu hướng tính toán. Lời mời nhân lên.
Quan sát của ông: ông có thể đã mắc được thực hành này thông qua may mắn — nhưng ông đã tạo ra may mắn bằng cách chủ động tìm kiếm các cơ hội nói chuyện, sau đó phát triển kỷ luật để sử dụng chúng một cách có hệ thống.
Thực tiễn cố ý & vốn sự nghiệp
Bài nói 30 năm của Hamming là một ví dụ về thực tiễn cố ý áp dụng cho công việc trí tuệ: một bài tập có hệ thống, lặp đi lặp lại với các chu kỳ phản hồi xây dựng kỹ năng ghép cặp theo thời gian.
Cấu trúc: (1) cam kết một chủ đề ở ranh giới của kiến thức của bạn; (2) trình bày một bài nói, buộc bạn phải biết nó; (3) nhận phản hồi (phản ứng của khán giả, các câu hỏi bạn không thể trả lời); (4) cập nhật bài nói; (5) lặp lại.
Mỗi chu kỳ thêm vào một mô hình. Mỗi bản cập nhật buộc liên lạc với dữ liệu mới. Mỗi câu hỏi của khán giả tiết lộ một khoảng trống. Trong 30 năm, mô hình trở nên sâu sắc.
Kết nối phần cứng, phần mềm & ứng dụng
Chương 3, 4, & 5 hình thành một tiến triển. Hamming xây dựng lập luận trên ba bài giảng:
Chương 3 (Phần cứng): các giới hạn vật lý ràng buộc những gì máy móc có thể làm. Ba định luật — kích thước phân tử, tốc độ ánh sáng, nhiệt — đặt các trần mà không có kỹ thuật nào có thể loại bỏ.
Chương 4 (Phần mềm): các giới hạn con người ràng buộc những gì các chương trình có thể làm. Các ngôn ngữ được thiết kế cho sự thanh lịch logic thất bại; các ngôn ngữ được thiết kế cho tâm lý con người tồn tại. Các lớp trừu tượng tích lũy, mỗi lớp giải quyết đau đớn của lớp trước.
Chương 5 (Ứng dụng): các giới hạn kinh tế & tổ chức ràng buộc những gì được xây dựng. Công nghệ theo các đường cong S. Trạng thái dùng chung có thể thay đổi phá vỡ tối ưu hóa. Nhận dạng mẫu vẫn là một thách thức mở.
Chủ đề thống nhất: giới hạn thay đổi. Nhà thực tiễn cập nhật mô hình của mình về những gì ràng buộc hiện tại là gì — và định vị các kỹ năng của mình theo đó — luôn hoạt động vượt trội so với một cái so với tối ưu hóa cho các ràng buộc của ngày hôm qua.
Bài học sự nghiệp của Hamming từ bài nói 30 năm: trình bày cùng một bài nói lặp đi lặp lại buộc ông phải hiểu các xu hướng. Cơ chế không phải là bài nói đó mà là chu kỳ chuẩn bị: điều gì đã thay đổi, theo hướng nào, và tại sao? Chuẩn bị lặp đi lặp lại xây dựng một mô hình mà đọc đơn giản không thể.
Ràng buộc buộc hiện tại là gì?
Trong khuôn khổ của Hamming, mỗi kỷ nguyên có một ràng buộc buộc: giới hạn mà, nếu loại bỏ, sẽ nhanh nhất gia tốc tiến bộ. Vào những năm 1940: tốc độ phần cứng. Vào những năm 1970: khả năng phần mềm. Vào những năm 1990: khả năng kinh tế & tổ chức.