나는 종종 이론적 인 컴퓨터 과학자가하는 일을 묻는다. 이 질문에 대한 좋은 답변을 얻는 것이 좋을 것입니다. 나는 전문 용어로 되돌아가는 경향이 있으며 사람들의 눈은 보통이 시점에서 눈부신 다.
컴퓨터 과학자가 아닌 사람들이 이해할 수있는 용어로 이론적 인 컴퓨터 과학자는 무엇을 하는가?
좋은 답변은 모호하거나 들리지 않는 정신적 견고하고 정확해야합니다. 보너스 포인트의 경우, 이론적 컴퓨터 과학자가 왜 수학 자나 IT 전문가가 아닌지에 대한 답을 제시해야합니다.
이 질문은 의도는 다르지만 MO 질문 https://mathoverflow.net/questions/3559/colloquial-catchy-statements-encoding-serious-mathematics 에서 영감을 얻었습니다 .
답변:
내 대답은 일반적으로 "일부 계산이 어려운 이유를 연구합니다"입니다. 예를 들어, 나는 표준 학년 학교 방법을 사용하여 덧셈과 곱셈을 비교합니다. 이것들은 모두가 한 계산이며 모든 사람들이 빨리하는 것의 가치를 높이 평가합니다. 많은 사람들은 곱셈이 덧셈보다 훨씬 어렵다는 것에 동의합니다. 사실, 대부분의 사람들은 초등학교 방법이 당신이 할 수있는 것보다 빠르다고 제안합니다. 그런 다음 이유를 묻습니다. 덧셈처럼 쉬운 곱셈을 할 수있는 다른 방법이 없다는 것을 어떻게 알 수 있습니까?
비록 내가 그 용어를 사용하지는 않았지만, 거의 모든 사람들이이 시점에서 하한선 (특히 나의 관심사)을 증명하기가 어렵다는 점에 대해 약간의 감사를 표합니다. 관객의 배경과 관심에 따라 누군가가 초등 학교 방법보다 훨씬 빠른 곱셈 방법을 찾았지만 (단순히 "알고리즘"이라는 단어는 눈에 유약을주는 경향이 있음) 추가하는 것보다.
나는 사람들에게 구체적인 예를 제공합니다. 구체적으로, 나는 종종 같은 매우 설명적인 (단순한) 문제로 복잡성 이론에 동기를 부여합니다. 나는 청중에게 어린 아이에게 그의 이름이 알파벳순으로 정렬 된 이름 목록에 있는지 알아 내도록 지시하는 방법을 물어 본다. 개인 / 그룹이 순진하고 선형적인 접근 방식을 제시하는 경우가 종종 있습니다. 나는 사람에게 더 나은 것을 요구하거나 직접 언급함으로써 대화가 로그 알고리즘 (로그와 다른 단어를 사용할 수 있음)으로 바뀌도록 강요합니다. 목록의 크기를 두 배로 늘리면이 새로운 접근 방식을 사용하는 어린이에게 3 초의 작업 만 추가하는 방법을 보여줍니다. 그리고 이것을 선형 버전과 직접 비교하면 완전히 어리석은 것처럼 보입니다.
물론 나는 그것을 지구로 가져 왔습니다. 나는 문제의 아동이 일반적으로 컴퓨터이지만 그것이 아동이나 일반인 일 수 있다고 말한다. 우리가 묻는 질문은 실제로 컴퓨터에 관한 것이 아니라 문제를 해결하는 데 필요한 공간, 시간 및 정보의 양에 관한 것입니다. 그리고 동일한 문제를 해결하기위한 두 가지 방법과 유사하게 복잡성 분석에 동기를 부여합니다.
내가주의를 끌었을 때-나는 타자들을 끌어냅니다. 나는 그들에게 "로그 솔루션이 당신이 원했던 것 중 가장 좋은 것임을 증명할 수 있습니까, 아니면 더 나은 것을 찾을 수 있습니까?" 그리고 저는 그들에게 "프로세스 (알고리즘)가 해결할 수없는 문제가 있습니까?"라고 묻습니다. 사람들이 TCS 배경이 없을 때 이러한 질문에 어떻게 대처하려고하는지 놀랐습니다.
나는 Scott Aaronson이 쓴이 글을 좋아 하는데, 이것은 복잡한 이론을 정량적 신학으로 설명합니다. 발췌문은 다음과 같습니다.
계산 복잡도 이론은 실제로 컴퓨터에 관한 것이 아닙니다. 컴퓨터는 시계, 기차 및 엘리베이터가 상대성 게임을 수행하는 것과 같은 복잡성에서 동일한 역할을 수행합니다. 그것들은 요점을 설명 할 수있는 좋은 방법입니다. 요점을 발견하는 데 필수적 일 수 있지만 요점은 아닙니다.
제가 생각할 수있는 복잡성 이론의 가장 좋은 정의는 그것이 신과 같은 가상의 초 지능적 존재에 대한 수학적 연구라는 정량적 신학이라는 것입니다. 우려 사항은 다음과 같습니다.
신이 존재하면 어떻게 필사자들에게 자신을 드러 낼 수 있습니까? (다신 론적 경우 IP = PSPACE 또는 MIP = NEXP)
어떤 신이 다른 신보다 강력합니까? (P NP 대 PP, SZK 대 QMA, BQP NP 대 NP BQP 등)
한 muniousent 하나님이 그의 전능성을 필사자에게 주실 수 있습니까? (EXP 대 P / 폴리)
오라클을 신뢰할 수 있습니까? (Oracle을 신뢰할 수 있습니까?)
그리고 물론 :
- 필사자들은 스스로 신처럼 될 수 있습니까? (P 대 NP, BQP 대 NP)
확실히 개선 될 수있는 예제 답변 :
이론적 인 컴퓨터 과학자들은 수학 용어로 계산을 연구합니다. 수학자가 세금을 계산할 수있을뿐만 아니라 컴퓨터를 수리 할 수 있습니다.
나는 여기에 주어진 Brian Hayes의 Partitioning 문제에 대한 소개를 정말 좋아합니다 .
그는 한 세트의 어린이를 동일한 총 능력의 팀으로 나누는 문제를 사용합니다 (수를 사용하여 모든 어린이의 능력을 정량화 할 수 있다고 가정).이 문제를 해결하기 위해 일반적으로 어린이가 사용하는 욕심 알고리즘을 설명합니다.
이해하는 것은 매우 간단한 문제입니다. 알고리즘을 이해하는 것은 쉽습니다. 일반적으로 매우 어렵다는 사실에 놀랐으며 여전히 마지막 비트를 증명할 수 없다는 것이 당황 스럽습니다.
나는 보통 다음과 같이 답한다 : 나는 컴퓨터로 무엇을 할 수 있는지 알아 내려고 노력한다. 완전히 정확하지는 않지만 꽤 가깝습니다. 일반적으로 사람들은 "무엇을 의미합니까?" TSP와 같은 특정 항목을 참조 할 수 있습니다. 나는 여행하는 세일즈맨을 바 호핑 문제, 부동산 에이전트 문제, 너무 많은 심부름이 아닌 시간 문제 또는 적절한 것으로 보이는 것으로 바꾸지 만.
예를 들면 : "음, 식료품, 옷을 쇼핑하고, 케이크를 집어 들고, 이발을하고, 저녁 식사 전에 다른 잡식을해야한다고 가정 해 봅시다. 모든 것을 넣을 수 있다면 좋을 것입니다. 4 시까 지 모든 심부름을해야하는 순서를 알려줄 수 있지만 심부름 목록이 너무 길면 지금 당장 가능하지 않은지 파악할 수 없습니다. 수 그들이 4 끝낼 전혀 , 당신은 시간의 합리적인 양. 나는 그것이 컴퓨터로 신속하게 문제를 해결할 수 있는지 알고 싶어에서 그들을해야 할 일을 위해. 훨씬 적은 "
문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 무엇이며, 해결하기 어려운 문제는 무엇입니까? 영어를 포함하여 유럽 언어로 된 단어가 있습니다! - "정보학" 정보 과학. 미국에서는 여기에 컴퓨터 산업이 강하기 때문에이 이론적 인 컴퓨터 과학을 호출하지만, 컴퓨터없이 1 분 동안 문제를 해결하는 방법에 대해 생각해보십시오. 인체를 고려하십시오. 그것은 거의 기적적인 방식으로 문제를 해결합니다. 빛이 눈에 들어 와서 우리가 인식하는 것을 볼 수 있습니다 . 소리가 우리 귀에 들어 와서 우리가 이해하는 말을 듣습니다 . 이것은 세계 최고의 컴퓨터가 여전히 어려움을 겪고있는 하루 수천 번 쉽게 해결하는 정보 문제입니다.
시행 착오의 전략을 사용하고 불행을 없애기 위해 이러한 문제를 해결하는 데 수백만 년의 진화 과정이 걸렸습니다. 보다 합리적인 접근 방식을 취하고 기하학, 신학 또는 미적분학에 투자 한 것처럼이 새로운 문제 해결 과학에 인간의 창의력을 많이 투자 한 경우 달성 할 수있는 것을 상상해보십시오. 내가하는 일은 그 투자의 작은 부분입니다.
평신도의 질문에 대한 응답으로 "무슨 일을하십니까?" 나는 종종 "나는 공상 과학을 현실로 만드는 방법을 알아 내기 위해 우주를 응시하는 데 많은 시간을 소비한다"고 대답했습니다. 그런 다음 프로젝트의 특정 예를 몇 문장으로 설명합니다.
이론적 인 컴퓨터 과학은 수학이 물리학에 사용했던 것을 컴퓨터 과학에 대한 것입니다.
일반적으로 팩토링 문제를 예로 들어 설명합니다. 먼저 15를 나누는 숫자를 요청합니다. 보통 사람들은 3, 5에 대답 할 수 있고 1과 15가 정답인지 궁금해합니다. 그런 다음 나는 큰 숫자 (10 자리 이상)를주고 그들이 나누는 것이 무엇인지 말해 줄 수 있는지 묻습니다. 컴퓨터 과학자에게도 이것은 어려운 질문이라고 설명합니다.
그런 다음 시간이 있다면 문제는이 문제를 해결하는 방법을 파악하거나 항상 많은 시간이 걸리는 것 (우리가 정의하는 방법을 정확하게 알고있는 개념)임을 증명하려고 노력합니다. 그런 다음 사용되는 이유를 설명하기 위해 작은 단어의 암호와 과학자 팀이 수백 개의 숫자로 숫자 키를 깰 때까지 몇 시간이 걸리는지에 대한 단어 숫자는 무엇입니까)
대부분의 사람들은 일반적으로 컴퓨터 과학자들이 무엇을하는지 모릅니다. 이것은 다른 학문과는 매우 다릅니다.
나는 다음과 같은 비유를 사용하고 싶다 : (T) CS는 컴퓨터를위한 물리학은 CD 플레이어 (예 : 레이저)를위한 물리학이다. 이것은 대부분의 사람들이 물리학자가 올바른지 아닌지 다루는 것에 대한 아이디어를 가지고 있기 때문에 실제로 잘 작동합니다.
보다 구체적인 예에는 대부분의 사람들이 관련시킬 수있는 것들이 포함됩니다
그런 다음 PCS 직원은 복잡한 시스템에서 빠른 구현 또는 우수한 통합을 볼 수 있지만 TCS 직원은 PCS가 사용할 수있는 안전하고 재사용 가능한 지식 / 기술을 제공 할 수있는 것이 무엇이고 증명할 수 있는지 궁금해합니다.
컴퓨터에 대한 사람들의 좌절감을 사용할 수도 있습니다 ( "내가 원하는 것을하지 않습니다!"). (T) CS는 컴퓨터가 효율적으로 이해하고 처리 할 수있는 방식 (구문, 의미론, 데이터 구조, 알고리즘 참조)으로 표현하는 방법을 다룬다는 점을 지적 할 수 있습니다.
누군가가 당신에게 질문을 할 때, 당신은 그 질문에 직접 대답하거나 그에게 따라야 할 단계별 절차와 그 단계를 정확하게 따른다면 합리적인 시간 내에 답변을 얻을 수 있다는 증거를 줄 수 있습니다. 단계 자체가 너무 복잡하지 않고이 우주에 존재하는 실체에 의해 신속하게 수행 될 수 있다는 점을 감안할 때 어떤 종류의 질문이 그러한 절차를 나타내는가? 이것이 이론적 인 컴퓨터 과학의 주제라고 생각합니다.
내 평소 대답은 간단하지는 않지만 대화가 중단되는 것을 막을 수 있습니다 (보너스!).
우리는 계산의 한계를 연구합니다. 특정 계산 문제를 얼마나 빨리 해결할 수 있습니까? 어떤 솔루션을 사용하든 문제를 해결하는 데 시간이 얼마나 걸립니까? 그런 다음 이러한 예 를 제시합니다 (대부분의 평신도들에게 설명하기 쉬우 며 실제로 많은 평신도들은 그들과 직접 경험을 가지고 있습니다).
분명히 사람들 (나 자신을 포함하여)은 공간, 임의성 또는 양자 성과 같은 중요한 다른 리소스를 무시했다고 속일 수도 있습니다. 그러나 전체 분야에 대해 2 분 밖에 남지 않은 사람에게는 몇 가지 사항이 빠져 있습니다.
과거에 기발한 모습을 보여주고 싶다면 청중에게 "컴퓨터" 가 직업을 계산 하는 사람 을 언급하는 데 사용했음을 상기 시키십시오 . (그리고 그들이 가지고있는 성 고정 관념을 어 기고자한다면, 이들은 종종 여성이기도 함을 지적 할 수 있습니다.)
그런 다음 한 번에 몇 가지 사항을 달성 할 수 있습니다.
저는 항상 기술적 인 개념을 직관적 인 수준으로 설명하는 독창적이고 의도적이지 않은 독창적 인 비디오 나 기사를 향해 시작합니다. 다음은 좋은 예입니다. 수학에서의 낙서 : 나선, 피보나치 및 식물이 됨
일단 그들이 개념을 이해하고 (그리고 그 개념에 대해 약간의 재미를 가졌 으면 좋겠다), 나는 그들이 TCS에 대해 배운 것을 일반화하려고 노력합니다. 예를 들어, 위의 비디오는 재귀 프로세스로서의 알고리즘이나 계산에 대한 기본 설명으로 이어질 수 있습니다. "몇 가지 간단한 규칙으로 복잡한 구조를 생성하는 것" 그러면 TCS 사람들은 어떤 유형의 규칙이 어떤 유형의 구조를 생성하는지 연구합니다!
여기에서 일반적으로 일반 TCS에서 도메인 별 작업으로 전환하기가 쉽습니다. :)
아마도 그렇게 말할 수있을 것입니다
이론적 인 컴퓨터 과학자는 컴퓨터 과학과 관련된 정말 어려운 문제를 연구합니다.
과학자는 창의력을 발휘하는 동안 컴퓨터를 사용하지 않고 종이에 많은 생각, 낙서 수식 및 기발한 그림을 그리고 때로는 방황합니다. 따라서 즉각적인 실행 가능성이 가장 중요한 것은 아니며,이 세상의 신비를 탐구하고 이해하려는 예술가와 비슷합니다.
그런 다음 컴퓨터, 인터넷, 검색 엔진, 보안 뱅킹, 3D 영화, DNA 시퀀싱 등과 같은 이론가들이 제공하는 우아한 솔루션에 의존하는 것들을 언급 할 수 있습니다. 그 중 일부는 수십 년 안에 처음 발견 될 수 있습니다.
내 경험상, 많은 사람들은 컴퓨터 과학과 특별한 이론이 흥미로운 질문과 연구가 풍부하다는 것을 깨달았을 때 AHA 순간을 가지고 있습니다. 많은 것들이 높은 수준으로 설명 될 수 있습니다! Wikipedia 교수 (SIGACT를 통해)의 목록입니다. 알고리즘, 데이터 구조, 계산 복잡도 이론, 분산 계산, 병렬 계산, VLSI, 기계 학습, 계산 생물학, 계산 기하학, 정보 이론, 암호화, 양자 계산 , 전산 수 이론 및 대수, 프로그램 의미론 및 검증, 오토마타 이론 및 무작위성 연구.
컴퓨터 과학자가 아닌 사람들이 이해할 수있는 용어로 이론적 인 컴퓨터 과학자는 무엇을 하는가?
VCR 수리 담당자와 거의 동일합니다. 둘 다 매우 긴 비트의 테이프로 정보를 읽고 쓰는 기계에서 최상의 성능을 얻는 방법을 고려합니다.
이것은 당신이 겪은 것보다 뺨에 약간 더 많은 혀 일 수 있습니다 ...