Книга: The Programmers

Кто украл мою мышку?

Кто украл мою мышку?

Этот раздел посвящен сложности. Мы начнем с мысленного эксперимента, касающегося воображаемой марсианской экологии.

На Марсе (как все знают) есть скалы. Там есть также два вида живых существ. Это марсиане, которые едят мышей, и, что кстати для марсиан, есть мыши. Мыши скрываются среди скал и грызут их.

Мало что происходит на Марсе. В основном марсиане проводят свое время сидя в пустыне и выслеживая снующих между скал мышей. Поскольку скалы на Марсе повсюду, куда ни кинь взгляд, по всем направлениям, то марсианам нужно уметь хорошо видеть сразу во всех направлениях. Поэтому у марсиан характерные направленные в разные стороны четыре больших глаза, каждый на стебельке.

Мало что происходит на Марсе, поэтому эволюция марсиан полностью направлена на совершенствование обнаружения мышей. Сзади каждого огромного глаза расположена огромная мозговая корка, которая может обнаружить мышь за несколько миль в любое время суток (при любой освещенности). Большая часть мозга марсианина состоит из зрительной коры и эти четыре подмозга имеют многочисленные связи, чтобы компенсировать неблагоприятные условия освещенности. Марсиане интенсивно обрабатывают изображение ландшафта в полуавтономных подмозгах, поэтому им на самом деле не требуется «внимание», как людям — вместо этого они сосредоточены на переключении входов между своими «вниманиями».

Обнаружив мышку, марсианин должен подкрасться к ней. Это означает, что нужно преодолеть скалы. Это требует Разума. Вскоре после обретения Разума марсиане изобрели Великую Литературу. Ее выбивали на больших скалах с помощью каменных обломков. Она подчиняется правилам марсианской грамматики и использует Северный голос для эмоций, Южный голос для действия, Восточный голос для речи и Западный голос для обстоятельств. Мало что происходит на Марсе, поэтому наиболее близкий марсианский эквивалент нашего «Преступления и наказания» называется «Кто украл мою мышь?»:

Emotion Action Speech Circumstance Grumpy Sneak Horrid Martian Cold, Gloomy Determined Bash Die! Die! Die! Old Martian's Cave Ashamed Steal Vole Dead Martian

Эмоция Действие Речь Обстоятельства Сердитый Подкрадывается Ужасный марсианин Холодно, мрачно Непреклонно Бить Умри! Умри! Умри! Пещера старого марсианина Стыдно Украсть мышь Мертвый марсианин

Захватывающе, не правда ли? Этот неожиданный пробел в Восточном голосе, сменяющий Южный голос — непроизнесенное проклятие, очень реальное само по себе! Я утверждаю, что это помогает получить правильную структуру мозга…

В чем смысл этой Странной Истории? Хорошо, представим, что марсианский программист мог бы создать теорию взаимодействующих последовательных процессов Ч.Хоара (C.A.R. Hoare's Communicating Sequential Processes — CSP). Их мозг (легко избегаем рода — у марсиан 16 полов и для организации брачной ночи требуется десять лет) уже создан таким (hardwired), чтобы позволить им почувствовать сложные отношения между независимыми действиями, поэтому процессы, которые Хоар располагает линейно, используя последовательности символических преобразований и таким образом делая их понятными человеку, становятся непонятными марсианам.

Попытки разработать систему управления совместного человеко-марсианского космического корабля, в которой множество взаимодействующих последовательных процессов управляют двигателями, фотонными пушками и т. п. столкнутся с проблемами, напоминающими коммуникационный барьер между картостроителями и паковщиками, даже несмотря на то, что доказыватели теорем с помощью CSP могли бы предложить автоматические трансляторы на основе своих идей.

Дело в том, что сложность находится в глазу зрителя. Нам не требуется инопланетная философия, чтобы заметить различие между тем, как отдельные личности оценивают сложность, — это полностью сфера мысленных карт. Когда мы открываем структуру, которая позволяет нам понять, что происходит, то мы можем понять истоки гораздо большего числа явлений с одного взгляда. Поразмышляйте над любой сложной ситуацией, в которой вам нужно разобраться, будь это палуба яхты или сцена любительского драматического театра. Когда вы впервые посмотрите на нее, она будет выглядеть как хаос из тросов, блоков, ящиков, трапов, железяк совершенно непонятного назначения. Когда вы получите картину, выяснив назначение каждого предмета, палуба, сцена и все что угодно кажется уже просторнее, аккуратнее, чем когда вы первый раз посмотрели на нее. Но там ничего не изменилось, изменились вы.

Ни один здравомыслящий шкипер или режиссер не стал бы пытаться действовать таким образом, чтобы любой самый зеленый новичок смог с первого раза понять, что происходит. Даже плавание по бухте или поднятие занавеса требуют некоторого навыка.

В программной индустрии метод рычага, коммуникационный барьер картостроитель/паковщик и языковая специализация маскируют этот момент. Метод рычага говорит, что преимущество, которое мы получаем перемещая числа вместо кирпичей, означает, что мы можем приложить усилия, чтобы простые числа, описывающие кирпичи, были представлены в доступной всем форме. Индустриальный и коммерческий контекст многих операций программирования подразумевает, что раз специалист организовал свою информацию, то ее сложность управляется сама собой, а, исходя из этого, прогресс кирпичей гарантирован. Все это так, и это вполне правильный подход к информации о кирпичах. Но когда мы подменяем информацией кирпичи, то получаем проблему. Мы не можем абстрагировать от большого безобразного кирпича к информационной «1». Конечно, мы можем абстрагировать, но каждый раз, когда мы делаем это, мы теряем важную информацию, которая позднее может сыграть с нами злую шутку. Мы не можем просто сказать, что специалист упорядочил свои данные, поскольку работа в наше время состоит в организации огромного потока данных, который сваливается на нас. Нам больше не нужны навыки оператора автопогрузчика, но нам необходимы новые навыки. И мы не можем управляться с представлением сложности просто требуя, чтобы представление было простым. Коммуникационный барьер между картостроителями и паковщиками делает обсуждение ситуации с такой неадекватной аналогией между информацией и кирпичами еще более сложным просто потому, что почти в каждом шаге логики кирпичей есть информационный аргумент, но вместо 1 % управления и 99 % полезной нагрузки, проблема менеджмента скорее в 90 % управления и 10 % полезной нагрузки. Это соотношение — то, что отличает все эвристики управления кирпичами, и это то отношение, которое, к сожалению, задают паковщики. Они думают, что они распознали ситуацию, щеголяют пакетом знаний, аккуратным и документирующим все, и на этом останавливаются. Идея о том, что, может быть, они изобрели многоступенчатую ракету, которой никогда не оторваться от земли, поскольку двигатели слишком неэффективны, и понадобится гораздо больше менеджмента менеджмента, чтобы компенсировать недостаток искусности, очень тяжела для осознания теми, кто не обучен рисовать мысленные модели и видеть в них структуру. Наконец, существование специализированных языков (профессиональных жаргонов) способствует появлению такой возможности. Если бы все было так же просто, как SQL. Нужно помнить:

Это заняло 30 летОбласть применимости очень ограниченаЭто требует большой вычислительной мощности процессоров

SQL не прост. Это в точности то, что мы описали — управление известными вещами с помощью идиом — каждый понимает ужасы внешних связей таблиц (outer joins).

И вновь здесь возникает «ход конем». Что лучше: разработать действительно сложный код, послать его, и затем получить короткий ответ, или послать простой код и получить длинное сообщение. Каковы предположения о квалификации и опыте администратора базы данных? Насколько мы можем расширить их понимание в документации, чтобы мы могли использовать более «сложные» идиомы? Огромный switch() — обычно довольно ужасный способ управлять процессом, если только вы не пишете цикл обработки событий GUI, где мы все его предполагаем и ищем его.

Нет абсолютной меры «сложности». Это должно родиться в мозгу, в обсуждениях сложности алгоритмов и стиля кодирования и того, что выдают средства анализа сложности после графического представления системы, которое может оказаться очень полезным. Сложность в этих картинках (после того как систему упростили до необходимой достаточности) не есть Плохая Вещь — это существо лежащей перед вами проблемы. Нам не следует пытаться избегать внутренней (присущей) сложности проблем. Это бесполезная стратегия, которая уводит нас от достижения абстрактного понимания, которое позволит нам упорядочить сложность.

Оглавление книги