Het algoritme: Theoretisch hulpmiddel of dagelijkse kost?

De term algoritme wordt vaak gebruikt in de lessen wiskunde, logica en computerwetenschappen, zonder dat de studenten echt weten wat een algoritme precies is. Daarbovenop is het praktische nut ervan vaak onduidelijk. In het dagelijkse leven gebruiken we echter elke dag algoritmen, meestal zonder dat we het beseffen. Ze zijn aanwezig in verschillende vormen, van het oplossen van raadsels tot het knopen van je veters.

Wat is een algoritme?

Een algoritme kan vergeleken worden met een recept, waarbij bepaalde stappen in een specifieke volgorde gevolgd worden om tot het gewenste resultaat te komen. Dit kan verschillende vormen aannemen, van het oplossen van een ingewikkeld vraagstuk tot het starten van een auto.

Alle algoritmen, of het nu gaat over een berekening of een dagelijkse handeling, hebben een aantal eigenschappen gemeen. Ze bestaan steeds uit een procedure die werkt op een bepaalde input om tot een bepaalde output te komen. Daarbovenop zal de procedure steeds de correcte output genereren, hoe ingewikkeld de input ook is.

Kinderspel

In de wiskunde is het simpelste voorbeeld het optellen van grote natuurlijke getallen: elk kind leert dit op te lossen door te cijferen. Het algoritme is hier: “Tel de meest rechtse cijfers van beide getallen op, en schrijf het resultaat hiervan op als het meest rechtse cijfer van de uitkomst. Indien de som groter of gelijk is aan 10, schrijf dan enkel het meest rechtse cijfer van de som op en schrijf het linkse cijfer van de som boven de op te tellen getallen, boven de cijfers net links van de cijfers die je net optelde. Herhaal deze stappen door telkens één plaats naar links op te schuiven.”

Voor een volwassene lijkt dit onnodig ingewikkeld, maar voor een kind is het de enige houvast bij het uitvoeren van een relatief moeilijke berekening. Door het algoritme precies te volgen, kunnen er geen fouten worden gemaakt en komt men steeds tot de correcte oplossing. Dit soort algoritmen kan de mens in de praktijk echter slechts tot een bepaald niveau uitvoeren. Het optellen van getallen die bestaan uit miljoenen cijfers is op deze manier onbegonnen werk. Gelukkig is ook hier een oplossing voor: de mens laat deze algoritmen uitvoeren door iemand met veel meer rekenkracht.

Technologische vooruitgang

De computer is een erg belangrijk hulpmiddel bij het uitvoeren van algoritmen. Hij kan niet alleen erg grote inputs verwerken (zoals het vermenigvuldigen van getallen in de grootteorde van miljoenen), maar hij kan ook algoritmen uitvoeren die uit honderden stappen bestaan en dit in een fractie van de tijd die een mens er voor nodig heeft.

Hoewel de computer het harde werk uitvoert (het algoritme zelf), is er steeds een mens nodig die voor het creatieve gedeelte zorgt. Het algoritme moet correct in de computer geprogrammeerd worden; indien hier fouten in sluipen, zal de computer nooit tot de correcte oplossing kunnen komen. De brute rekenkracht van de computer komt dus pas tot zijn recht wanneer het gepaste algoritme door de mens wordt bedacht.

Dagelijks gebruik

Algoritmen hebben echter ook hun nut buiten het gebied van de wetenschap. Of het nu gaat om een kind dat leert fietsen of een volwassene die leert autorijden, ze doen dit allemaal door een algoritme te bedenken en uit het hoofd te leren. Deze opvolging van stappen is zo complex dat er geen tijd is om deze bewust te doorlopen, maar dat haalt niet weg dat de hersenen de stappen uitvoeren.

Voor een kind is het knopen van een schoenveter een grote uitdaging. Indien een kind telkens de volledige handeling te zien zou krijgen, zou het nooit in staat zijn om dit na te bootsen. Wanneer deze handeling echter wordt opgesplitst in verschillende stappen, hebben ze het vaak al na een paar dagen beet. Als volwassene voeren ze nog steeds dezelfde stappen uit, maar omdat deze in het onderbewust zijn zitten lijkt het één vloeiende handeling.

Theorie en praktijk gaan hand in hand

De grens tussen het gebruik van algoritmen in de wetenschap versus het dagelijkse leven is niet altijd even duidelijk. Eén van de meest beroemde algoritmen uit de computerwetenschappen wordt dagelijks door miljoenen mensen gebruikt wanneer ze op het internet het antwoord op een vraag willen vinden. Het algoritme van de zoekrobot Google is erg complex en wordt steeds bijgesteld om de beste resultaten op te leveren. Andere voorbeelden zijn de tijdslijn van Facebook en de compressie van mp3-bestanden. Hoewel algoritmen voor het eerst werden beschreven in de theoretische wetenschap, zijn ze onmisbaar gebleken in ons dagelijkse leven.

Algoritmen zijn alomtegenwoordig, ook al is hun gebruik vaak onbewust of onzichtbaar. Van simpele handelingen tot ingewikkelde berekeningen, de mens gebruikt steeds algoritmen om deze taken tot een goed einde te brengen. Door de eeuwen heen hebben algoritmen telkens opnieuw hun nut bewezen.