Алгоритмы *

Введение

Продолжим знакомиться с вариациями клеточных автоматов. Ранее мы рассмотрели базовую «life-like» конфигурацию и добавили к ней поколения.

Сегодня сделаем ещё один шаг – расширим правила учёта соседей так, что влиять на рождение и выживание клеток будет не только количество живых соседей, но и их расположение.

Готофобия – это боязнь использовать инструкции goto. Обычно возникает из-за непонимания и незнания контекста этой проблемы, а также из-за историй о незапамятных временах в истории программировании. Разработчики, страдающие готофобией, готовы жертвовать удобочитаемостью своего кода, только бы не прибегать к goto.

При написании высокоуровневого кода мы редко задумываемся о том, как реализованы те или иные инструменты, которые мы используем. Ради этого и строится каскад абстракций: находясь на одном его уровне, мы можем уместить задачу в голове целиком и сконцентрироваться на её решении.

И уж конечно, никогда при написании a * b мы не задумываемся о том, как реализовано умножение чисел a и b в нашем языке. Какие вообще есть алгоритмы умножения? Это какая-то нетривиальная задача?

В этой статье я разберу с нуля несколько основных алгоритмов быстрого умножения целых чисел вместе с математическими приёмами, делающими их возможными.

На прошлой неделе мы посмотрели на 10 правил простейших клеточных автоматов, где меняли только количество соседей необходимых для рождения и выживания клетки.

Сегодня мы немного дополним характеристики «life‑like» модели и добавим ещё одну часть к правилам — поколения.

Самое простое представление двумерного клеточного автомата основано на двух характеристиках: клетки имеют всего 2 состояния; правила изменения состояния зависят только от количества живых соседей из окрестности Мура первого порядка (8 окружающих).

Такая категория КА называется «Life-like», по названию самого известного автомата с такими характеристиками – «Conway's Game of Life». Игра «Жизнь» Конвея работает на правиле B3/S23, т.е. для рождения клетки требуется ровно 3 живых соседа, для выживания – 2 или 3. Во всех других случаях клетка умирает (или же остаётся пустой).

Всего в данной категории у нас существует 2¹⁸ вариантов правил. Очень немногая часть из них получила в сообществе собственные названия, сверх обычного именования нотацией.

Сегодня взглянем на самых интересных представителей.

Почти 4 года назад вашим покорным слугой была опубликована статья Увеличь это! Современное увеличение разрешения, которая набрала +376 хабролайков и 176 тысяч просмотров. Но прогресс на месте не стоит! Новые нейросетевые методы жгут! Их результаты прекрасны и великолепны. 1,5 года назад на хабре была неплохая статья Апскейл, который смог (+160), в которой были показаны плюсы новых алгоритмов.

Но всегда ли все прекрасно? Конечно нет! 

Мой любимый пример фантастических способностей нейросетевых алгоритмов выше. В шарике отражается наша лаборатория. Бюст Зевса был взят в датасет, чтобы оценить работу нейросетей с полутенями, но результат «обработки полутеней» сильно превзошел ожидания. Во-первых, мудрые голубые глаза и покрасневшие губы! Во-вторых, Зевс теперь причесан! В-третьих, его борода стала короче и тоже аккуратно подстрижена! Наконец, Зевс теперь выглядит ощутимо моложе и… человечнее! О, жители Олимпа, согласитесь, это просто божественно! 

Почему нам таки есть что сказать по теме? За последние годы мы создали 3 бенчмарка Video Super-Resolution под разные кейсы использования, которые на данный момент занимают первые 3 (из 14) места в соответствующем разделе на сайте paperswithcode.com.

Подобная деятельность безмерно актуальна, поскольку если 4 года назад на GitHub было меньше 200 репозиториев Super-Resolution, то сейчас их там больше 900 и разобраться в этом море исходников стало совсем непросто.

Естественно, при создании бенчмарков у нас было много чудных примеров. Более того, сейчас мы целенаправленно создаем датасет артефактов нейросетевых алгоритмов апскейла.

Кому интересно посмотреть, какие забавные косяки бывают у новых алгоритмов, а также как выглядят наилучшие результаты, которые даже меня, занимающегося темой 14+ лет, удивляют — добро пожаловать под кат!

В одной конторе соискателю на позицию Senior C# developer выдали тестовое задание: отсортировать файл со строками определенного формата.

Требования такие:

* Формат строки: число, точка, пробел, далее любые символы до конца строки.

* Порядок сортировки — сначала сортируем текстовой части строки, потом по числу если текстовые части совпадают.

* Кодировка — UTF-8.

* Размер файла — 100гб - гарантированно больше объема ОП.

Должно отработать за 1 час на машине проверяющего, вряд ли там будет супер-быстрый SSD и огромное количество оперативной памяти.

Как и многие другие программисты, узнав о таком тестовом задании, я возмутился. Внешнюю сортировку слиянием практически всех проходили в ВУЗе, но практически никто никогда не писал её. Задача очень непрактическая и непонятно какие навыки проверяет. Так мне казалось.

Эта задача вызвала бурные обсуждения о способах её решения. Многие программисты, причисляющие себя к рангу senior, предложили использовать базы данных, ибо не барское это дело - вручную писать алгоритмы сортировки. Некоторые даже попытались сделать решение на Apache Spark. Однако никто до конца задачу не решил, ибо мало кому удалось отсортировать в нужном порядке даже 10ГБ файл менее чем за 15 минут без SSD.

Я подумал, что стоит решить задачу до конца с помощью программирования, и тоже причислить себя к рангу senior developer.

Дочитав эту статью до конца, вы сможете решать точно задачу коммивояжёра на сотню элементов за считанные секунды!

Заинтригованы? Тогда, добро пожаловать под кат.

В посте расскажу о моем успешном взаимодействии с некоммерческим проектом ЗабастКом, который поддерживает наемных работников в отстаивании своих трудовых прав и интересов. Моя цель была реализовать что-то похожее на ML4SG проект, где волонтеры-специалисты по анализу данных направляют свою энергию на пользу обществу. Например, применяют алгоритмы искусственного интеллекта для спасения потерявшихся людей, для мониторинга качества воздуха или для анализа новостного потока.

Для Забасткома получилось улучшить систему автоматической обработки новостей с помощью алгоритмов машинного обучения. Это привело к увеличению охвата важных событий и уменьшению ручного труда редакторов. Добавлю, что работа с ребятами была похожа на мечту любого DS специалиста: "заказчик" легко шел на контакт; присутствовала заинтересованность и неплохое понимание ML алгоритмов; некоторая продакшн-система уже функционировала; данные для обучения алгоритмов легко собирались. А под катом — поделюсь подробностями и кодом.

Развитие технических конструкций или же программных систем зачастую напоминает эволюцию живых организмов. С тем отличием, что происходит быстрее и гораздо лучше задокументировано. Можно наблюдать постепенное усложнение, появление новых механизмов/алгоритмов по мере появления новых технических возможностей, комбинирование разных механизмов, исчезновение тупиковых ветвей ... В конце концов это приводит к балансу на пределе физических возможностей и, глядя на результат, уже непонятно, как вообще такое могло появиться на свет, сколько пядей во лбу требуется для общего понимания конструкции.

Аллокатор памяти в С - именно тот случай, когда при попытке ознакомиться с его современным устройством возникает стойкое желание остановиться, мысленно поблагодарить авторов и далее обращаться как с черным ящиком. Если же в читателе сильна любознательность, и/или есть желание постигнуть тайное знание, которое даст ощущение понимания странного поведения программ в нетривиальных случаях, добро пожаловать под кат.

Пожалуй каждый программист, который сталкивался с вопросом: "А как устроиться на работу в FAANG?" - получал ответ, что ему нужно разобраться с алгоритмами, со структурами данных и прорешать порядка 300-400 задач на leetcode по алгоритмам.

Однако вслед за этим советом тут же появляются люди, которые говорят, что это никоим образом не делает тебя лучше, как программиста. Да и вообще - просто пустая трата времени.

Поэтому, в этой статье я постараюсь дать ответ, насколько это может быть полезным для работы и развития, и как может сказаться на карьере.