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

Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam: Kiểm điểm, đánh giá chất lượng Ban Chấp hành Đảng bộ năm 2025
Ngày 12/12, Đảng bộ Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị kiểm điểm đối với tập thể, cá nhân Ban Chấp hành Đảng bộ năm 2025. Đồng chí Phạm Ngọc Linh, Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Phó Chủ tịch Liên hiệp hội Việt Nam chủ trì Hội nghị. Tham dự có đồng chí Phan Xuân Dũng, Chủ tịch Liên hiệp Hội Việt Nam cùng các đồng chí trong BCH Đảng bộ.
Chủ tịch Phan Xuân Dũng dẫn đoàn Việt Nam tham dự Triển lãm quốc tế về Sáng tạo khoa học công nghệ (SIIF 2025) tại Seoul
Từ ngày 3-7/12, Triển lãm quốc tế về khoa học công nghệ (SIIF 2025) được tổ chức tại thủ đô Seoul, Hàn Quốc. Theo lời mời của Hiệp hội Xúc tiến sáng chế Hàn Quốc (KIPA), Quỹ Sáng tạo kỹ thuật Việt Nam (VIFOTEC) đã thành lập đoàn tham gia Triển lãm quốc tế về khoa học công nghệ (SIIF 2025) do TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch Liên hiệp Hội Việt Nam, Chủ tịch Quỹ VIFOTEC - làm trưởng đoàn.
Tìm giải pháp truyền thông đột phá cho phát triển khoa học công nghệ
Nghị quyết 57-NQ/TW xác định vị thế khoa học, công nghệ và chuyển đổi số là chìa khóa để Việt Nam vươn mình, trở thành quốc gia phát triển. Giới chuyên gia đưa ra lộ trình cụ thể giúp truyền thông chính sách thành hành động, từ xây dựng tòa soạn thông minh đến phát triển hệ sinh thái nội dung số.
Liên hiệp Hội Việt Nam tiếp nhận kinh phí ủng hộ đồng bào miền Trung, Tây Nguyên bị thiệt hại do mưa lũ
Chiều ngày 09/12, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) đã tổ chức buổi tiếp nhận kinh phí ủng hộ đồng bào miền Trung, Tây Nguyên bị thiệt hại do mưa lũ. Đây là hoạt động tiếp nối tinh thần của Lễ phát động ủng hộ đồng bào miền Trung, Tây Nguyên do Liên hiệp Hội Việt Nam tổ chức vào ngày 24/11 vừa qua.
Trí thức Việt Nam đồng hành cùng tương lai Xanh
Đội ngũ trí thức Việt Nam luôn đóng vai trò then chốt với những đóng góp trong nghiên cứu, chuyển giao công nghệ, đổi mới sáng tạo, tư vấn chính sách và truyền cảm hứng cộng đồng. Những chuyển động mạnh mẽ về khoa học môi trường, năng lượng sạch, kinh tế tuần hoàn và công nghệ xanh trong thời gian qua có dấu ấn đậm nét của đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ nước ta…
Phát huy vai trò đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ trong đột phá phát triển khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo
Sáng ngày 05/12, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Nữ trí thức Việt Nam (VAFIW) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ trong đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo”.
Các nhà khoa học giao lưu, thuyết giảng tại trường đại học
Từ trí tuệ nhân tạo (AI), vật liệu bán dẫn hữu cơ, công nghệ y học đến biến đổi khí hậu và đa dạng sinh học… những buổi trò chuyện không chỉ mở rộng tri thức chuyên sâu mà còn truyền cảm hứng mạnh mẽ về hành trình chinh phục khoa học cho hàng nghìn sinh viên và giảng viên cả nước.