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

Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức trong sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc
Ngày 25/6/2025, tại Tp. Huế, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Huế (Liên hiệp Hội TP. Huế) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức để góp phần tích cực cho sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc theo tinh thần Nghị quyết số 45-NQ/TW ngày 24/11/2023”.
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

Diễn đàn Dầu khí và Năng lượng 2025: Thúc đẩy hình thành hệ sinh thái năng lượng an toàn, hội nhập
Ngày 28/7, Diễn đàn Dầu khí và Năng lượng thường niên 2025 với chủ đề “Chuyển dịch năng lượng: Tầm nhìn và Hành động” đã diễn ra tại Hà Nội do Hội Dầu khí Việt Nam (Hội DKVN) phối hợp cùng Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) tổ chức. Diễn đàn là một trong những sự kiện quan trọng Chào mừng Đại hội đại biểu Đảng bộ Petrovietnam lần thứ IV, nhiệm kỳ 2025-2030.
Đoàn công tác VUSTA tham dự Cuộc họp lần thứ 33 Đại hội đồng FEIAP tại Thái Lan
Từ ngày 23-25/7/2025, đoàn công tác của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) do ông Nguyễn Quyết Chiến - Tổng Thư ký làm Trưởng đoàn đã tham dự Cuộc họp lần thứ 33 Đại hội đồng Liên đoàn các tổ chức Kỹ thuật châu Á - Thái Bình Dương (FEIAP) tại Bangkok, Thái Lan. Tham gia đoàn công tác có đại diện Ban Khoa học và Hợp tác quốc tế, Văn phòng VUSTA.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng dự Lễ kỷ niệm 50 năm thành lập Hội Khoa học Kinh tế Việt Nam
Hội Khoa học Kinh tế Việt Nam được thành lập ngay sau giải phóng năm 1975. Trong suốt 50 năm qua, Hội đã có nhiều đóng góp quan trọng cho hoạt động tư vấn chính sách đối với các vấn đề trọng đại của đất nước. Gần đây nhất là phản biện trong góp ý văn kiện Đại hội XIII và XIV của Đảng, các đề án tăng trưởng xanh, đường sắt cao tốc, quy hoạch vùng và dự thảo nhiều chính sách kinh tế quan trọng...
Lãnh đạo VUSTA tham dự Hội nghị IAS 2025
Đoàn công tác của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Phó Chủ tịch VUSTA, Giám đốc Ban Quản lý dự án Quỹ Toàn cầu - VUSTA về phòng, chống HIV/AIDS làm trưởng đoàn đã tham dự Hội nghị Khoa học quốc tế về phòng, chống HIV/AIDS 2025 (Hội nghị IAS 2025) tại Rwanda từ ngày 12/7 đến ngày 17/7/2025.
Thắp nến tri ân nhân Kỷ niệm 78 năm Ngày Thương binh Liệt sĩ
Ngày 24/7, nhân kỷ niệm 78 năm Ngày Thương binh - Liệt sĩ (27/7/1947–27/7/2025), Đoàn TNCS Hồ Chí Minh Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam phối hợp cùng Đoàn Thanh niên Hội Nhà báo Việt Nam và Liên minh Hợp tác xã Việt Nam trang trọng tổ chức Chương trình “Thắp nến tri ân” tưởng niệm các Anh hùng liệt sĩ tại Nghĩa trang Mai Dịch (Cầu Giấy, Hà Nội).
Tuổi trẻ VUSTA tự hào được rèn luyện, trưởng thành dưới cờ Đảng quang vinh
Đại hội Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam (VUSTA) nhiệm kỳ 2025–2030 được tổ chức thành công vào sáng ngày 21/7. Tại Đại hội, đại diện Đoàn Thanh niên VUSTA đã có bài phát biểu chúc mừng đại hội. Bí thư Đoàn Thanh niên Lê Thị Thủy khẳng định: “Tuổi trẻ VUSTA tự hào được rèn luyện, trưởng thành dưới cờ Đảng quang vinh và luôn xác định rõ vai trò, trách nhiệm của mình trong công cuộc đổi mới đất nước”.