Các thuật toán đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Từ các ứng dụng mạng xã hội đến Netflix, thuật toán học hỏi sở thích của bạn và ưu tiên nội dung hiển thị cho bạn. Google Maps và trí tuệ nhân tạo sẽ chẳng là gì nếu không có thuật toán.
Vậy, chúng ta đều đã từng nghe đến chúng, nhưng từ “thuật toán” (algorithmi) thực sự bắt nguồn từ đâu?
Hơn 1.000 năm trước khi internet và các ứng dụng điện thoại thông minh ra đời, nhà khoa học và bác học người Ba Tư Muhammad ibn Mūsā al-Khwārizmī đã phát minh ra khái niệm thuật toán.
Thực tế, chính từ này bắt nguồn từ phiên bản Latin hóa của tên ông, “algorithmi”. Và, như bạn có thể đoán, nó cũng có liên quan đến đại số.
Hầu như đã bị thất lạc theo thời gian
Al-Khwārizmī sống từ năm 780 đến 850 sau Công nguyên, trong thời kỳ hoàng kim của Hồi giáo. Ông được coi là “cha đẻ của đại số “, và đối với một số người, là “ông tổ của khoa học máy tính”.
Tuy nhiên, người ta biết rất ít chi tiết về cuộc đời ông. Nhiều tác phẩm gốc của ông bằng tiếng Ả Rập đã bị thất lạc theo thời gian.
Người ta tin rằng al-Khwārizmī sinh ra ở vùng Khwarazm phía nam Biển Aral, thuộc Uzbekistan ngày nay. Ông sống vào thời kỳ Đế chế Abbasid, một thời kỳ chứng kiến những tiến bộ khoa học vượt bậc trong Đế chế Hồi giáo.
Al-Khwārizmī đã có những đóng góp quan trọng cho toán học, địa lý, thiên văn học và lượng giác. Để giúp tạo ra một bản đồ thế giới chính xác hơn, ông đã hiệu đính cuốn sách bản đồ học kinh điển Geographia của nhà bác học người Alexandria Ptolemy.
Ông đã đưa ra các phép tính để theo dõi chuyển động của Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh. Ông cũng viết về các hàm lượng giác và lập ra bảng tang đầu tiên.
Al-Khwārizmī là một học giả tại Học viện Trí tuệ ( Bayt al-Hikmah ) ở Baghdad. Tại trung tâm trí thức này , các học giả đã dịch thuật kiến thức từ khắp nơi trên thế giới sang tiếng Ả Rập, tổng hợp chúng để tạo ra những tiến bộ có ý nghĩa trong nhiều lĩnh vực. Điều này bao gồm cả toán học, một lĩnh vực có mối liên hệ sâu sắc với Hồi giáo.
‘Cha đẻ của đại số’
Al-Khwārizmī là một học giả uyên bác và một người mộ đạo. Các tác phẩm khoa học của ông bắt đầu bằng những lời dâng hiến cho Allah và Nhà tiên tri Muhammad. Và một trong những dự án lớn mà các nhà toán học Hồi giáo thực hiện tại Viện Trí tuệ là phát triển đại số.
Khoảng năm 830 sau Công nguyên, Caliph al-Ma’mun đã khuyến khích al-Khwārizmī viết một chuyên luận về đại số, Al-Jabr (hay Sách Tóm lược về Tính toán bằng Phương pháp Hoàn thành và Cân bằng). Đây trở thành tác phẩm quan trọng nhất của ông.
Vào thời điểm đó, “đại số” đã tồn tại hàng trăm năm, nhưng al-Khwārizmī là người đầu tiên viết một cuốn sách hoàn chỉnh về nó. Tác phẩm của ông được coi là một công cụ giảng dạy thực tiễn. Bản dịch tiếng Latinh của nó đã trở thành nền tảng cho các sách giáo khoa đại số tại các trường đại học châu Âu cho đến thế kỷ 16.
Trong phần đầu, ông giới thiệu các khái niệm và quy tắc của đại số, cũng như các phương pháp tính toán thể tích và diện tích của các hình. Trong phần thứ hai, ông đưa ra các bài toán thực tế và hướng dẫn cách giải, chẳng hạn như các trường hợp thừa kế, phân chia đất đai và tính toán thương mại.
Al-Khwārizmī không sử dụng ký hiệu toán học hiện đại với các con số và biểu tượng. Thay vào đó, ông viết bằng văn xuôi giản dị và sử dụng các sơ đồ hình học:
Bốn căn bậc hai bằng hai mươi, thì một căn bậc hai bằng năm, và bình phương của nó bằng hai mươi lăm.
Trong ký hiệu hiện đại, chúng ta sẽ viết như sau:
4x = 20, x = 5, x² = 25
Ông tổ của ngành khoa học máy tính
Các tác phẩm toán học của Al-Khwārizmī đã giới thiệu hệ thống chữ số Hindu-Ả Rập cho các nhà toán học phương Tây. Đó là mười ký hiệu mà chúng ta sử dụng ngày nay: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
Hệ thống chữ số Hindu-Ả Rập rất quan trọng đối với lịch sử máy tính vì chúng sử dụng số 0 và hệ thập phân cơ số 10. Điều quan trọng là, đây là hệ thống chữ số làm nền tảng cho công nghệ máy tính hiện đại.
Nghệ thuật giải toán của Al-Khwārizmī đã đặt nền tảng cho khái niệm thuật toán . Ông đã đưa ra những giải thích chi tiết đầu tiên về việc sử dụng ký hiệu thập phân để thực hiện bốn phép toán cơ bản (cộng, trừ, nhân, chia) và tính toán phân số.
Đây là phương pháp tính toán hiệu quả hơn so với việc sử dụng bàn tính. Để giải một phương trình toán học, al-Khwārizmī đã thực hiện một chuỗi các bước có hệ thống để tìm ra câu trả lời. Đây chính là khái niệm cơ bản của thuật toán.
Algorism, một thuật ngữ Latinh thời Trung cổ được đặt theo tên của al-Khwārizmī, đề cập đến các quy tắc thực hiện phép tính số học bằng hệ thống chữ số Hindu-Ả Rập. Được dịch sang tiếng Latinh, cuốn sách của al-Khwārizmī về chữ số Hindu có tựa đề là Algorithmi de Numero Indorum.
Vào đầu thế kỷ 20, thuật ngữ “thuật toán” đã có định nghĩa và cách sử dụng như hiện nay : “một quy trình để giải quyết một vấn đề toán học trong một số bước hữu hạn; một quy trình từng bước để giải quyết một vấn đề”.
Muhammad ibn Mūsā al-Khwārizmī đóng vai trò trung tâm trong sự phát triển của toán học và khoa học máy tính như chúng ta biết ngày nay.
Khi bạn sử dụng bất kỳ công nghệ kỹ thuật số nào – từ mạng xã hội, tài khoản ngân hàng trực tuyến đến ứng dụng Spotify – hãy nhớ rằng tất cả những điều đó sẽ không thể thực hiện được nếu không có công trình tiên phong của một nhà bác học người Ba Tư cổ đại.