Фабрика | Думай по-кодерски — эпизод 9

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/the-factory-think-like-a-coder-ep-9

Перед вами девятый эпизод нашего мультипликационного сериала «Думай по-кодерски». В этом сериале из десяти эпизодов вы познакомитесь с девушкой по имени Этика и её напарником, роботом Хеджем, которые пытаются спасти мир. Они отправляются на поиск трёх артефактов, но по пути им придётся разгадать множество головоломок, связанных с программированием.

Урок — Алекс Розенталь, мультипликация — Kozmonot Animation Studio.

После утомительной погони Этика,
Хедж и их новая союзница Лемма

оказываются в пустынной комнате
с пультом управления.

Именно здесь последний
артефакт, Модуль памяти,

пари́т внутри силового поля
и подаёт питание к суперкомпьютеру.

Этика хочет деактивировать силовое
поле, но Лемма останавливает её.

Она говорит, что 10 лет назад ей было
поручено исследовательское задание:

с помощью мировой машины
ей нужно было создать нечто такое,

что бы сделало всех счастливыми.

После множества неудачных попыток
Лемма открыла соединение,

которое при приёме внутрь
делало людей мотивированными,

счастливыми, творческими, любящими —
иными словами, лучшей версией самих себя.

Его незамедлительно начали выпускать.

Вскоре все пищевые ресурсы страны
стали поступать из Хаксенбурга,

где в них добавляли это соединение.

Первый год прошёл отлично,

а вот второй — не совсем.

У людей стали наблюдаться
побочные эффекты:

потеря памяти, апатия, замкнутость.

Через три года правительство
было расформировано,

и у власти остались роботы, работающие
в режиме самоподдерживающего цикла.

К этому времени Лемма
уже не могла ничего изменить.

У людей сформировалась
зависимость от соединения,

а те, кто отказались его использовать,
организовали движение сопротивления.

На поиск противоядия у Леммы ушло 10 лет.

На этой фабрике есть всё,
что необходимо для его создания,

но если они возьмут Модуль памяти,

система безопасности оповестит об этом
роботов и им придётся бежать.

Если же они сначала переконфигурируют
фабрику для создания противоядия,

то смогут спасти людей.

Лемма уже разработала
план изменения фабрики,

но он очень сложен для понимания.

Её схема содержит все этапы
производственного процесса,

необходимые для создания противоядия.

Стрелка от «добавить азотную кислоту»
к «энергично встряхнуть»

означает, что встряхивание необходимо
выполнить после добавления кислоты.

Если хотя бы один этап
будет выполнен неверно,

результат может быть непредсказуемым.

В процессе нет циклических зависимостей,
где шаг А требует шага B,

а шаг B впоследствии требует шага А.

И здесь нам могут помочь Этика и Хедж.

Хедж должен переписать запутанную схему

в виде последовательности шагов,

представляющей порядок
операций на фабрике.

Когда она будет введена
в центральный компьютер,

фабрика перестроится
в соответствии с указаниями.

Здесь нашим героям пригодится способность
Хеджа упорядочивать данные в виде таблиц.

Как Этике нужно запрограммировать Хеджа,
чтобы создать последовательность,

которая позволит
переконфигурировать фабрику?

Приостановите видео,
чтобы найти ответ самостоятельно.

Правила через: 3

Правила через: 2

Правила через: 1

Подсказка через: 3

Подсказка через: 2

Подсказка через: 1

Сначала следует взглянуть на эту задачу
с точки зрения человека, а не робота.

Из этой схемы ясно, что первым
делом следует взять чашку,

так как ни одна стрелка
не направлена на этот шаг.

Как можно пометить схему, чтобы решить,
каким должен быть следующий шаг?

Приостановите видео,
чтобы найти ответ самостоятельно.

Ответ через: 3

Ответ через: 2

Ответ через: 1

Схемы, подобные той, что создала Лемма,

называются направленными
ациклическими графами.

Граф — это наглядное представление
данных о различных элементах

и их взаимосвязях.

«Направленный» означает,
что здесь важно направление стрелок.

Здесь стрелка от А ведёт к В,
но обратной стрелки нет.

«Ациклический» значит,
что в нём нет круговых связей.

И это хорошо, потому что иначе мы
не смогли бы решить эту задачу.

С точки зрения человека
подход к графу прост:

нужно начать с этапа, к которому
не ведёт ни одна из стрелок.

Затем нужно убрать этот этап
и исходящие от него стрелки.

После этого выберите другой этап,
к которому не ведут стрелки,

и продолжайте в том же духе,
пока не пройдёте через все этапы.

С точки зрения робота
здесь две сложности.

Во-первых, как отслеживать информацию?

А во-вторых, что делать в случае, если
есть одновременно несколько вариантов?

Что касается первой проблемы,

то удобным способом хранения
информации является таблица.

В этом случае Хедж может указать
все этапы в заголовках

строк и столбцов.

Затем он может двигаться
по строкам одна за другой.

Откуда идут стрелки к «Смешать»
на этой схеме?

От «Встряхнуть» и от «Титровать».

Поэтому Хеджу нужно поставить
галочку в обоих столбцах.

Он будет делать то же самое в каждой
строке и создаст вот такую таблицу.

Конечно, вся таблица будет гораздо больше.

Как и человеку, Хеджу следует начать
с одного из этапов,

к которому не ведёт ни одна стрелка,

то есть в строке которого нет галочек.

Если таких этапов несколько,

удобно использовать алфавитный порядок,

хотя возможны и другие способы выбора.

Далее Хедж может добавить
этот этап в свой список,

удалить весь его столбец из таблицы,

удалив таким образом и все его связи,

и вернуться к началу.

Так как в грáфе нет
циклических зависимостей,

после этого всякий раз будет как минимум
ещё один этап без ведущих к нему стрелок.

Хедж может добавить первый из них
в алфавитном порядке в свой список,

удалить его из таблицы
и вернуться к началу.

Итак, мы создали рабочий цикл,

который будет повторяться до тех пор,
пока в таблице ничего не останется.

Хедж витает над схемой,

а затем начинает давать Этике указания

по конфигурации линий сборки.

Сплочённо работая,

они очень быстро создают
тысячи доз противоядия.

Наконец Этика выхватывает
Модуль памяти из силового поля,

и срабатывает сигнализация.

За считанные секунды их окружают роботы.

Пока изумлённая Этика падает, Модуль
не только восстанавливает её память,

но и даёт ответы на оставшиеся вопросы.

Этика создала Хеджа с единственной целью:

чтобы он построил лабиринт,
который защитил бы мировую машину

от коррумпированного правительства.

Но в спешке она допустила роковую ошибку.

Она забыла указать условие,
которое завершило бы цикл,

определяющий размер лабиринта.

Поэтому Хедж строил до тех пор,
пока не зашёл в тупик.

Он испытывал противоречие —

ему нужно было строить лабиринт,

но он не мог двигаться дальше,
не причиняя вреда людям

или не пересекая Брэдбарьера,

так как это запрещено его кодом.

Он скитался по стране в поисках ответа,

пока не нашёл Модуль силы,
Модуль творения и Модуль памяти.

Он сразу распознал их общую силу

и способность даровать
самосознание тем, у кого его нет.

С помощью трёх модулей ему
удастся изменить свою программу

и достичь своей конечной цели —
превращения мира в огромный лабиринт.

Но это не так-то просто:

Модули оснащены специальной защитой,
не позволяющей роботам использовать их.

Но если Хеджу удастся
найти подходящего человека

и завлечь его героическим приключением,

то всё может пойти по-другому.

Совершенно по-другому.