Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ sáu, 01/12/2006 00:27 (GMT+7)

10 thuật toán hàng đầu của thế kỷ 20

1. Thuật toán Monte Carlo(1946) do John von Neumann, Stan Ulaur và Nick Metropotis tất cả đều làm việc tại Los Alamos Scientific Laboratory. Đấy là một thuật toán cho phép xấp xỉ nghiệm của nhiều lớp bài toán tổng quát, dựa trên các phép thử ngẫu nhiên. Chính vì vậy mà thuật toán được mang tên một thành phố của Pháp nơi có nhiều sòng bạc nổi tiếng.

2. Thuật toán đơn hình giải quy hoạch tuyến tínhdo George Dantzig (Rand Corporation) công bố năm 1947. Đây là một trong những thuật toán được sử dụng rộng rãi và thành công nhất từ khi nó ra đời, do các bài toán quy hoạch tuyến tính xuất hiện trong mọi lĩnh vực của khoa học kỹ thuật, kinh tế... Thuật toán này tuy có độ phức tạp tính toán theo cấp mũ, tuy nhiên nó tỏ ra rất hiệu quả trong thực tế. Gần đây tuy đã có những thuật toán đa thức giải quy hoạch tuyến tính, nhưng phương pháp đơn hình vẫn được sử dụng nhiều hơn cả.

3. Thuật toán không gian con Krylovhoặc còn gọi là phương pháp Gradient liên hợp do Magnus Hestenes, Eduard Stiefel và Cornelias Lanczos (National Bureau of Standard) đề xuất năm 1950 Thuật toán này cho phép giải hệ phương trình A x=b. Đây là một phương pháp lặp có dạng K x1+t= K xt+ b – Atrong đó K là một ma trận xấp xỉ A. Việc tìm K đưa đến việc nghiên cứu không gian con Krylov (tên nhà toán học Nga Nicolai Krylov). Lancos đã phát hiện ra một cách xây dựng một cơ sở trực giao cho một không gian con Krylov cho các ma trận đối xứng. Sau đó Hestenes và Stiefel đã đề nghị một phương pháp hướng gradient liên hợp cho những hệ với ma trận đối xứng và xác định dương. Các phương pháp hướng gradient liên hợp cũng đã được sử dụng giải các bài toán tối ưu, đặc biệt là quy hoạch toàn phương.

4. Phương pháp phân rã ma trậndo Alston Householder (Oak Ridge National Laboratory) đưa ra năm 1951. Kỹ thuật phân tích ma trận về các dạng đặc biệt như tam giác, dạng đường chéo, dạng khối v.v... tỏ ra rất hữu ích trong việc tính toán với các ma trận. Kỹ thuật này đã cho phép xây dựng những phần mềm máy tính rất hiệu quả để tính toán với các ma trận.

5. Ngôn ngữ FORTRANdo John Backus và cộng sự thuộc IBM đưa ra năm 1957 là một bước ngoặt trong sự phát triển ngôn ngữ dịch cho máy tính. Với FORTRAN con người có thể nói với máy tính tất cả những gì muốn máy tính thực hiện mà không cần can thiệp trực tiếp vào ngôn ngữ của máy.

6. Thuật toán QRdo J.G.F. Francis (Ferranti Ltd London) đưa ra trong những năm 1959-1961. Đây là một thuật toán ổn định cho phép tính các giá trị riêng. Thuật toán dựa trên một kỹ thuật lặp cho phép phân tích một ma trận thành tích của một ma trận trực giao và một ma trận tam giác trên, qua đó có thể tính các giá trị riêng rất hiệu quả. Ngày nay với thuật toán này người ta có thể tính được các giá trị riêng của các ma trận cỡ rất lớn.

7. Thuật toán sắp xếp nhanhdo Tony Heare (Elliott Brothers Ltd London) giới thiệu năm 1961. Xắp xếp n đối tượng theo một thứ tự nào đó là một bài toán quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong sự hoạt động của máy tính. Thuật toán thực hiện một cách rất trực giác và trực tiếp. Nó cũng đã góp phần rất lớn thúc đẩy việc nghiên cứu độ phức tạp tính toán.

8. Năm 1965 James Cooly (IBM) và John Tuckey (Đại học Princeton) phát minh phép biến đổi Fourier nhanh (FFT). Tư tưởng của FFT dựa theo phương pháp của Gauss khi ông tính toán một số quỹ đạo của các hành tinh. Tuy nhiên trong bài báo của mình Cooly và Tuckey đã giải thích rõ việc thực hiện phép biến đổi Fourier một cách nhanh chóng và dễ dàng. FFT cũng đã được áp dụng rất hiệu quả trong nhiều bài toán quan trọng, trong đó có việc tính toán với lược đồ Feynman trong lý thuyết lượng tử.

9. Thuật toán phát hiện quan hệ nguyên(IRD algorithm) do Helâmn Feguson và Rodney Forcade (Đại học Bringham Young) đưa ra năm 1977. Bài toán quen thuộc: cho nsố thực a 1...a n, hãy tìm các nghiệm nguyên x1,..., xn không phải tất cả là 0 sao cho a 1x 1+...+ a nx n= 0. Với n=2thuật toán Ơclit cho phép giải bài toán sau một số hữu hạn trước khi a 1/a 2hữu tỉ. Nếu thuật toán Ơclit không hữu hạn hoặc đơn giản là ta cấch dừng thuật toán lại, thì nó sẽ cho một cận của lời giải theo quan hệ nguyên nhỏ nhất. Sự tổng quát hoá của Ferguson và Forcade mặc dù rất phức tạp và khó hiểu nhưng đã tỏ ra rất hiệu quả. Thuật toán đã được dùng để tìm chính xác những hệ số của những đa thức thoả mãn bởi những điểm rẽ nhánh bậc 3 và 4 trong lý thuyết rẽ nhánh. Thuật toán này cũng làm cho việc tính toán với các lược đồ Feynman trong lý thuyết lượng tử trở nên đơn giản hơn nhiều.

10. Thuật đoán đa cực nhanh(fast multipole algorithm) do Leslie Greengard và Vladimir Rokhlin (Đại học Yale) phát minh năm 1987. Thuật toán này đã giải được bài toán mô phỏng N-vật thể, là một bài toán đau đầu nhất trong nhiều năm. Để tính toán chính xác lực tương tác giữa N vật thể (các hành tinh hoặc các nguyên tử trong phân tử) người ta đã phỏng đoán rằng cần đến 0(N 2) phép tính cho mỗi cặp vật thể. Thuật toán đa cực nhanh đã tính được với 0(N) phép tính. Thuật toán đa cực nhanh còn cho phép phân rã các vật thể theo từng nhóm để tính toán, do đó cho phép giải quyết bài toán với một số lớn các vật thể. Một ưu điểm nổi bật nữa của thuật toán đa cực nhanh là nó cho phép xử lý sai số dồn, là một vấn đề mà nhiều phương pháp khác không làm được.

Trên đây chỉ là những điều rất sơ lược về 10 thuật toán có ảnh hưởng lớn nhất của thế kỷ 20, đã được bình chọn bởi một nhóm các nhà khoa học. Việc tìm hiểu chi tiết về các thuật toán này sẽ cần đến nhiều bài báo. Nếu được đề nghị thêm 2 hoặc 5 thuật toán nữa thì bạn sẽ đề nghị những thuật toán nào? Hay bạn có thể dự đoán những điều mới lạ sẽ đến trong thế kỷ 21 trong việc phát minh các thuật toán. Câu hỏi này thật sự là khó trả lời cho một thời gian là một thế kỷ. Tuy nhiên điều chắc chắn rằng thế kỷ 21 sẽ không thể là một trăm năm bình lặng và cũng không thể là một thời kỳ mờ nhạt đối với khoa học.

Nguồn: Thông tin toán học, số3, 10/2001

Xem Thêm

An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Thảo luận, đề xuất các giải pháp phát triển hạ tầng xanh hướng tới xây dựng đô thị bền vững
Ngày 6/6, Liên hiệp Hội Việt Nam phối hợp với Tổng Hội Xây dựng Việt Nam tổ chức Hội thảo Phát triển hạ tầng xanh hướng tới xây dựng đô thị bền vững. Các chuyên gia, nhà khoa học tại hội thảo đã làm rõ vai trò và nhu cầu cấp thiết của phát triển hạ tầng xanh, đồng thời đề xuất nhiều giải pháp về chính sách và công nghệ.
An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Đảng ủy LHHVN tổ chức Lễ trao huy hiệu Đảng và Hội nghị chuyên đề "Nước Việt Nam là một, dân tộc Việt Nam là một"
Ngày 3/6, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) đã tổ chức Lễ trao tặng huy hiệu Đảng đợt 19/5/2025 và Hội nghị chuyên đề Bài viết của Tổng Bí thư Tô Lâm "Nước Việt Nam là một, dân tộc Việt Nam là một".
Chủ tịch Phan Xuân Dũng tiếp và làm việc với Tham tán thương mại Đại sứ quán Iran
Ngày 30/5, tại trụ sở Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã có buổi tiếp và làm việc với ông Mohsen Rezaeipour, Tham tán thương mại Đại sứ quán Iran tại Việt Nam về vấn đề chuyển giao và hợp tác trong lĩnh vực công nghệ cao.
LHH Bình Định và Gia Lai trao đổi kinh nghiệm, hướng tới mô hình tổ chức phù hợp sau sáp nhập
Ngày 28/5, tại TP Pleiku đã diễn ra buổi làm việc và trao đổi kinh nghiệm giữa Liên hiệp các Hội KH&KT (LHH) tỉnh Bình Định và LHH tỉnh Gia Lai. Buổi làm việc do ông Lê Văn Tâm – Phó Chủ tịch Thường trực LHH Bình Định và ông Nguyễn Danh – Chủ tịch LHH Gia Lai đồng chủ trì.
Nâng cao nhận thức và năng lực ứng dụng AI trong truyền thông, báo chí
Ngày 29-5, Liên hiệp các Hội Khoa học và kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) đã tổ chức Chương trình tập huấn với chủ đề “Trí tuệ nhân tạo (AI) – Ứng dụng trong báo chí hiện đại”. Học viên tham dự tập huấn là các phóng viên, biên tập viên thuộc các cơ quan báo chí của các Tổ chức KH&CN, Hội ngành toàn quốc trong hệ thống.
Quảng Ngãi: Hội nghị thông tin, tuyên truyền cho đội ngũ trí thức tỉnh “Kỷ nguyên mới - Sứ mệnh và hành động”
Thực hiện Chương trình phối hợp công tác năm 2025, Liên hiệp hội tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với Ban Tuyên giáo và Dân vận Tỉnh ủy tổ chức Hội nghị thông tin, tuyên truyền cho đội ngũ trí thức tỉnh Quảng Ngãi với chủ đề: “Kỷ nguyên mới - Sứ mệnh và hành động”
Quảng Bình: Hội nghị tập huấn Trí tuệ nhân tạo (AI) trong hành chính - công vụ - xã hội
Ngày 28/5, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Quảng Bình tổ chức Hội nghị tập huấn Trí tuệ nhân tạo (AI) trong hành chính- công vụ - xã hội cho 100 học viên là cán bộ, công chức, viên chức một số sở ngành, cơ quan Liên hiệp Hội và hội viên của các Hội thành viên.