Kutoka kwa ugunduzi wa kupatikana kwa penicillin kwa nadharia za uwiano na quantum mechanics, sayansi iliendelea na kasi ya kuzingatia akili hata kabla ya kuwa na kompyuta. Mengi ya hii ni chini ya ukamilifu wa mbinu ya kisayansi: matokeo ya kisayansi yanathibitishwa na kuingizwa na kupanuliwa na wanasayansi wengine.

Lakini njia tunayofanya sayansi inabadilika - sasa tunategemea kuongezeka kwa mifano ya kompyuta ngumu kuelewa asili. Na zinageuka kuwa mifano hii inaweza kuwa karibu haiwezekani kuzaliana - maana ya kugusa muhimu ya sayansi ni kuwa changamoto. Hivyo ni matokeo gani ya ulimwengu halisi ya mabadiliko haya na tunaweza kufanya nini kuhusu hilo?

Sayansi ya kisasa ya kisasa - inayojulikana kama "filosofi ya asili" - ilikuwa imara. Sayansi ya uongo hutumia uchunguzi wa zamani ili utabiri juu ya siku zijazo, ambazo zinaweza kupimwa. Tycho Brahe, mwanadamu wa dini wa Denmark wa karne ya 16X, aliweza kufanya uchunguzi sahihi na wa kina wa mbinguni kwa njia hii.

Sayansi ya kisasa, hata hivyo, ni nadharia. Sayansi ya kinadharia pia hufanya utabiri, lakini hupata kutoka kwa mifano ya hisabati badala ya uchunguzi wa awali. Fikiria sheria za Isaac Newton za mwendo, kama vile sheria ya mraba ya uvumbuzi.

Kwa mfano, kuna equation inayoelezea obiti ya Dunia karibu na jua. Kushiriki hii inaweza kutumika kujenga mtindo wa kompyuta ambayo unaweza tu kuziba vigezo fulani na kuona jinsi suluhisho inavyobadilika. Unaweza tu kuziba tarehe ya baadaye na usome mbali nafasi ya Dunia wakati huo. Unaweza pia kutumia mpango huo wa mfano wa mifumo mingine ya sayari - yote yanategemea masomo sawa. Wote unapaswa kufanya ni kuziba katika raia tofauti na mali nyingine mbalimbali za miili inayohusika.

Hizi hesabu za hisabati ni nzuri wakati zinapatikana - lakini mara nyingi hazipo. Kwa mfano, tunajua kwamba hakuna equation rahisi ambayo hutatua "kinachojulikana"tatizo la mwili wa tatu", Ambayo inaelezea miili mitatu inayozunguka na kuathiriana kwa nguvu za nguvu - kama mwezi, Dunia na jua.

Sayansi ya kisasa ya sasa inahusika na mifumo ngumu zaidi, na vile vile hauna ufumbuzi halisi. Mifano kama hiyo lazima kuwa "computational" - kuelezea jinsi mfumo mabadiliko kutoka papo moja hadi ijayo. Lakini hakuna njia ya kuamua hali halisi wakati fulani baadaye badala ya "simulating" mabadiliko yake kwa njia hii. Utabiri wa hali ya hewa ni mfano wa kawaida; mpaka ujio wa kompyuta katika 1950s, haiwezekani kutabiri hali ya hewa ya baadaye kwa haraka kuliko ilivyofanyika.

Sayansi ya sasa inajumuisha kuunda mfano wa hisabati unaoelezea mfumo wa ngumu, kisha kugeuza hii kuwa simulation ya computational, na kuendesha simulation kufanya utabiri ili kuthibitisha mfano.

Wakati mfano unashindwa

Mfano hutumiwa katika nyanja za kisayansi - kutoka kwa astrophysics na utabiri wa hali ya hewa kwa bioinformatics na uchumi. Lakini kuna kuongeza mjadala kuhusu ukweli kwamba sayansi hii ni vigumu kuthibitisha kupitia uzazi.

Inageuka kuwa tu kuelezea mbinu za majaribio kwa maneno haitoshi. Hiyo ni kwa sababu lugha za asili kama Kiingereza hazieleweki sana kwa kuelezea mchanganyiko kwa usahihi. Kuna, baada ya yote, sababu ambayo programu hutumia lugha za programu. Mojawapo ya changamoto kubwa katika maendeleo ya programu ni kubadili mahitaji yasiyoeleweka katika vipimo sahihi vya tabia.

Watu - hata wanasayansi - ni baada ya yote kuharibika. Kubadili taarifa yoyote katika programu karibu hutanguliza mende kwenye njiani. Kwa mfano, wanasayansi wengi hutegemea zana za utafutaji wa data kama vile lahajedwali, ambazo zimetengenezwa kwa urahisi wa matumizi na si kwa ustadi. Ni rahisi sana kuhesabu jumla ya seli tofauti katika sahajedwali, bila kupata maonyo yoyote. Hii ilikuwa moja ya makosa ya mbinu katika karatasi ambayo Party ya Jamhuri ya Muungano wa Marekani ilitumia msingi wa sera zao za upendeleo.

Vilevile a hivi karibuni utafiti kwenye sahajedwali za 15,770 ambazo zilifanywa kwa umma wakati wa uchunguzi katika shirika la Marekani la Enron lilionyesha kuwa 24% ya sahajedwali yenye zenye angalau moja ilikuwa na mende wazi, kama vile kuongeza wingu tupu.

Katika sayansi ya asili, a Mtazamaji wa Kiwango cha Mars, uchunguzi wa nafasi uliozinduliwa katika 1998 kujifunza hali ya hewa juu ya Mars, ulipotea mwaka baadaye kwa sababu sehemu moja ya programu ya udhibiti ilitumia kifalme badala ya vitengo vya metri. Utafiti mwingine ya utekelezaji wa kujitegemea tisa wa jaribio sawa la geoscience - kutumia dasaset sawa, algorithms, na lugha ya programu - ilionyesha mkataba mdogo sana katika matokeo yaliyopatikana.

What’s more, even if the reader of a research paper can successfully interpret the writer’s precise meaning, and then faultlessly translate it into a program, there are still pitfalls in executing it. One particularly tricky class of problems arises from how computers handle numbers: although they can manipulate integers such as 42 and -17 with perfect accuracy, standard techniques for manipulating real numbers such ??3.14 and ?2?1.414 permit only approximate accuracy. These approximations mean that apparently equivalent ways of computing the same value can hutoa matokeo tofauti.

Hivyo, nini kinaweza kufanywa? Ikiwa hata watengenezaji wa programu wataalam hawawezi kutekeleza programu sahihi, kwa matumaini gani kuna wapanga programu kama wanasayansi?

Mstari mmoja wa kazi ni kuzalisha zana za kubuni "lugha maalum" za lugha, kila moja kulingana na darasa fulani la tatizo, kama tabia ya mawakala katika masoko ya kiuchumi au usambazaji wa dawa katika seli. Hizi zinalenga kufanya iwe rahisi zaidi kwa wataalamu kuelezea maandishi kwa moja kwa moja katika maneno ya kawaida, badala ya kuwasilisha kwa moja kwa moja katika lugha ya programu ya jumla.

Njia ya pili inatafuta kubuni zaidi ya kuelezea lakini bado ni ya "mifumo ya aina" ya kirafiki kwa programu. Hizi zitasaidia iwe rahisi kupata "makosa" ya kupendeza, kama vile seli tupu katika sahajedwali, au kuchanganya maadili katika vitengo tofauti. Haiwezi kutawala makosa yote ya mantiki hata hivyo. Mstari wa tatu ni kuendeleza maktaba ya matumizi ya kanuni ya hesabu halisi, kuepuka matatizo ya takriban.

Kuna kila nafasi njia hizi zinaweza kusaidia kurekebisha tatizo kwenda mbele, au angalau kuondoa baadhi ya hatari. Baada ya yote, dunia inahitaji sayansi na wanasayansi wanahitaji kompyuta - hiyo haipaswi kubadili wakati wowote hivi karibuni.