A princípio, os algoritmos tornaram-se coadjuvantes da evolução tecnológica e têm o objetivo de entender o comportamento humano na internet. Assim, contribui com estratégias digitais de grandes organizações.
Além disso, também interpretados como uma gama de códigos, os algoritmos são um complexo de instruções que são seguidas, passo a passo, para executar uma tarefa ou resolver um problema. Eles relacionam-se tanto à receita de um bolo, quanto à estratégia e o marketing digital de uma empresa. Neste artigo, você vai entender o que é um algoritmo, como ele funciona, seus benefícios e principais utilidades.
O que é um algoritmo?
A definição do que é um algoritmo varia de acordo com o campo de atuação. Por exemplo, definir o que é um algoritmo na matemática é diferente de sua definição quanto à linguagem de programação ou mesmo na internet em uma rede social. Porém, existe uma interface nessa definição que engloba todas as áreas de aplicação e é exatamente desta definição que vamos tratar agora.
Consistem em uma série de instruções, raciocínios ou operações que visam um objetivo, em geral a solução de um problema. Para isso, essa série de instruções deve ser finita e operada de maneira sistemática. É bastante relacionado a conceitos como: internet das coisas (IoT), inteligência artificial, aprendizado de máquina, redes sociais e ao comportamento dos consumidores.
Uma receita de bolo, nada mais é do que um algoritmo. Ela descreve os ingredientes (entradas), uma sequência de instruções/operações (processamento) que tem como foco um objetivo, neste caso é confeccionar um bolo (saída).
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Para que serve um algoritmo?
Os algoritmos são usados em muitos campos, como ciência da computação, matemática, engenharia, finanças, biologia e muito mais. Eles são usados para uma variedade de propósitos, como classificar dados, pesquisar informações, fazer cálculos complexos, modelar sistemas e automatizar tarefas.
Por exemplo, são usados em mecanismos de busca para classificar resultados de pesquisa com base em sua relevância para a consulta do usuário. Eles também são usados em processamento de imagem para detectar características específicas em uma imagem, em finanças para fazer previsões de mercado e em jogos de computador para tomar decisões sobre o comportamento de personagens virtuais.
O que seria um algoritmo na internet?
É um conjunto de regras, instruções ou procedimentos computacionais projetados para resolver problemas, executar tarefas ou tomar decisões específicas no contexto da internet e dos serviços online. São amplamente usados em diversas aplicações e plataformas online para realizar funções como pesquisa, personalização, recomendação, segurança, otimização e análise de dados. Alguns exemplos de algoritmos na internet incluem:
- Algoritmos de pesquisa: Usados por mecanismos de busca como Google e Bing para rastrear, indexar e classificar páginas da web com base em relevância, qualidade e outros critérios, a fim de fornecer resultados de pesquisa precisos e úteis para os usuários.
- Algoritmos de recomendação: Empregados por plataformas de mídia social, comércio eletrônico e serviços de streaming para analisar dados e preferências do usuário e fornecer recomendações personalizadas de conteúdo, produtos ou serviços. Por exemplo, o YouTube sugere vídeos relacionados ao interesse do usuário, a Amazon recomenda produtos com base no histórico de compras e navegação do usuário.
- Algoritmos de roteamento: Utilizados para determinar o caminho mais eficiente para a transmissão de dados entre dispositivos em redes de comunicação, como a internet. Eles consideram fatores como latência, largura de banda e carga da rede para otimizar a entrega de dados.
- Algoritmos de segurança: Empregados para proteger a privacidade e a integridade dos dados na internet, por meio de criptografia, autenticação, verificação de integridade e outras técnicas. Exemplos incluem os de criptografia RSA e AES, bem como os protocolos de segurança SSL/TLS.
Os algoritmos desempenham um papel fundamental na internet, permitindo que ela funcione de maneira eficiente e fornecendo aos usuários uma experiência online personalizada, segura e relevante.
Quais os 3 tipos do algoritmo?
Não há exatamente "3 tipos de algoritmos" universalmente aceitos, mas é possível categorizá-los em vários tipos com base em diferentes critérios. Um dos métodos comuns para classificar de acordo com a abordagem ou estratégia de resolução de problemas que eles utilizam. Aqui estão três tipos comuns de com base nesse critério:
- Algoritmos de busca e ordenação: são projetados para encontrar um item específico em uma estrutura de dados, como uma lista ou array, ou para ordenar os elementos dessa estrutura em uma ordem específica. Exemplos comuns incluem a pesquisa binária, pesquisa linear, ordenação por inserção, ordenação rápida (quicksort) e ordenação por bolha (bubblesort).
- Algoritmos de divisão e conquista: Esses algoritmos resolvem problemas complexos dividindo-os em subproblemas menores e mais simples, resolvendo os subproblemas e, em seguida, combinando as soluções para obter a resolução geral do problema. Exemplos de algoritmos de divisão e conquista incluem a ordenação rápida (quicksort), a ordenação por intercalação (merge sort) e o algoritmo de Strassen para multiplicação de matrizes.
- Algoritmos de programação dinâmica: Esses algoritmos resolvem problemas usando uma abordagem de "bottom-up", onde soluções ótimas para subproblemas menores são calculadas e armazenadas em uma tabela para serem usadas posteriormente na resolução de subproblemas maiores. São eficientes para resolver problemas que possuem uma estrutura de sobreposição de subproblemas e uma propriedade de subestrutura ótima. Exemplos incluem o problema da mochila, o problema do corte de hastes e o problema do menor caminho comum (Longest Common Subsequence).
Essas são apenas três categorias amplas de algoritmos, mas existem muitas outras. A escolha mais adequada para resolver um problema específico depende de fatores como a natureza do problema, as restrições de tempo e espaço e a precisão desejada da solução.
Como se faz um algoritmo? Como ele funciona?
Eles são criados seguindo um processo de design que envolve várias etapas, incluindo:
- Identificação do problema: o primeiro passo é identificar o problema que o algoritmo precisa resolver.
- Análise do problema: em seguida, é necessário analisar o problema para entender suas características e limitações.
- Desenvolvimento de uma solução: com base na análise do problema, é possível desenvolver uma solução em termos de algoritmo.
- Representação do algoritmo: uma vez que o algoritmo é criado, ele precisa ser representado de uma forma que possa ser compreendida e implementada por um computador.
- Teste e avaliação: depois que o algoritmo é implementado, ele precisa ser testado e avaliado para garantir que ele funcione corretamente e eficientemente.
Em termos de funcionamento, os algoritmos são executados em um computador, seguindo a sequência de instruções que foram definidas. Eles podem ser escritos em várias linguagens de programação, incluindo C, Python, Java e muitas outras.
Os algoritmos podem ser criados para realizar uma ampla variedade de tarefas, incluindo ordenação de dados, busca de informações, análise de imagens, reconhecimento de voz e muitas outras. A escolha do algoritmo a ser usado depende do problema específico que precisa ser resolvido e das características dos dados envolvidos.
Alguns dos principais critérios usados para avaliar os algoritmos incluem a eficiência (ou seja, a rapidez com que eles podem ser executados), a eficácia (ou seja, a precisão com que eles resolvem o problema) e a escalabilidade (ou seja, a capacidade de lidar com grandes quantidades de dados).
Quais são as estruturas de um Algoritmo?
A criação de um algoritmo em geral é fundamentada no resultado que se deseja alcançar, ou seja, seu desenvolvimento baseia-se em um objetivo. Assim, a sequência de operações de um algoritmo torna-se mais complexa à medida em que a variedade de cenários programados para captar aumenta. Para isso, ele utiliza de uma estrutura:
- Variáveis: são elementos básicos da programação responsáveis por armazenar informações. Porém, esses elementos possuem tipos diferentes que, muitas vezes, são especificados pelo programador a depender do tipo de informação armazenada;
- Comandos de repetição: nada mais são do que operadores lógicos que determinam como as entradas (inputs) serão reconhecidas e processadas e o que fazer caso elas mudem, transformando-as no resultado esperado.
Quando um programa no seu computador trava, por exemplo, significa que ele não está programado para processar um determinado cenário, ou seja, uma determinada informação.
Quais são as características de um Algoritmo?
Algoritmos seguem uma lógica sistemática. Outro exemplo, voltando ao bolo, se você não adicionar os ovos (de acordo com a receita) ao final, você não terá um resultado esperado.
E com os códigos funciona de maneira idêntica, ou seja, ele lê linha por linha, elemento por elemento até que a sequência lógica atinja um objetivo final. Mas nem todas as instruções escritas para a programação resultam em um algoritmo. Para que algumas instruções sejam classificadas em um algoritmo, devem constar as seguintes características:
- Claro e inequívoco: Seu passo a passo deve ser transparente em todos os pontos e deve direcionar a apenas uma única interpretação;
- Entradas definidas: Todos os parâmetros de entrada, isto é, os dados precisam de definição para que realize a execução do objetivo;
- Saídas bem definidas: Da mesma forma que para as entradas, o algoritmo deve definir claramente na produção, qual a saída;
- Finite-ness: Como já descrito anteriormente o algoritmo deve ser finito, ou seja, não deve entrar em uma sequência de operações permanentes, também chamados de loops infinitos;
- Viável/Executável: A viabilidade de um algoritmo diz respeito a ele ser simples, genérico e prático, de modo que executa-se conforme os recursos;
- Independente à linguagem: Levando em conta que um algoritmo é uma sequência de instruções e operações, ele deve segui-las de modo que possa haver implementação em qualquer linguagem, e mesmo assim a saída será igual, de acordo com os resultados esperados.
Quais são os tipos de algoritmos existentes e como eles são usados em diferentes áreas?
Ordenação
São usados para classificar dados em ordem crescente ou decrescente, como a ordenação por seleção, ordenação por inserção, ordenação por bolha, entre outros. Eles são usados em aplicações como processamento de dados, análise financeira, entre outras.
Busca
Encontram dados específicos dentro de um conjunto de dados. Os algoritmos de busca binária e de busca sequencial são alguns exemplos. Eles são usados em sistemas de gerenciamento de bancos de dados, mecanismos de pesquisa, entre outros.
Criptografia
Protegem informações confidenciais através da codificação de dados em formatos incompreensíveis para pessoas não autorizadas. Os algoritmos de criptografia mais comuns são AES, RSA e SHA. Eles são usados em sistemas de segurança da informação, comércio eletrônico, entre outros.
Compressão
Reduzem o tamanho de arquivos de dados, como imagens, áudio e vídeo, sem perder muita qualidade. Os algoritmos de compressão mais comuns incluem JPEG, MP3 e MPEG. Eles são usados em aplicativos de streaming, armazenamento de arquivos, entre outros.
Aprendizado de máquina
Criam modelos matemáticos que podem ser usados para fazer previsões com base em dados históricos. Eles são usados em áreas como reconhecimento de voz, detecção de fraudes, diagnóstico médico, entre outros.
Otimização
São feitos para encontrar o melhor resultado possível para um determinado problema, considerando vários fatores. Eles são usados em áreas como planejamento de rotas, design de sistemas de energia, programação de produção, entre outros.
Quais são os principais benefícios?
Uma vez compreendidos os conceitos gerais relacionados aos algoritmos, é importante agora entender os benefícios de sua aplicação:
Filtragem personalizada de informações (o que será exibido para cada usuário?)
Existem muitas polêmicas no que tange os filtros impostos por algoritmos, como acontece por exemplo no Facebook. O algoritmo do Facebook determina o que aparecerá no feed de notícias de cada usuário. Essa determinação envolve fatores como comportamentos, preferências, histórico, pesquisas etc.
Assim, não apenas assuntos que estão em alta no momento tendem a aparecer mais, bem como assuntos relacionados às suas preferências. Logo, uma das funções relacionadas ao algoritmo consiste em realizar uma filtragem de informações que lhe serão exibidas conforme o seu comportamento nas redes.
Automação
Com a chegada da indústria 4.0, cada vez mais o Machine learning (aprendizado de máquina) vem ganhando espaço. Taxis que não precisam de motoristas e supermercados que substituíram a função do operador de caixa pelo auto atendimento são bons exemplos disso.
Isso tudo só é possível devido à criação dos algoritmos. Podemos interpretar as entradas de dados, como por exemplo no caso de um táxi, um endereço. A partir disso eles processam os dados (calculando a rota que será seguida até a chegada) e, por fim, chega a um resultado esperado, ou seja, o transporte do cliente até seu local de destino.
Desenvolvimento Tecnológico
Boa parte do desenvolvimento tecnológico dos últimos tempos é responsabilidade deles. A maioria dos aparelhos e dispositivos que usamos no dia a dia, tais como notebooks e smartphones funcionam através de um sistema algorítmico.
Assim, conforme o avanço das tecnologias, aprimora-se cada vez mais os níveis de automatização e a complexidade desses sistemas.
Como os algoritmos são utilizados?
O uso online dos códigos, como já citado anteriormente, pode seguir diversas segmentações. As mais conhecidas são os meios de publicidade, vendas, e-mails, relacionamentos, compras, logística etc.
Aqui trouxemos exemplos de algoritmos na internet e em outras situações do cotidiano.
Possivelmente o algoritmo do Google classifica-se entre os mais conhecidos do mundo. O famoso Page Rank tem o objetivo de rastrear e demonstrar os resultados de pesquisas por ordem de relevância.
Para isso, mediante uma série de fatores como autoridades de página e domínio, número de acessos, qualidade do conteúdo, frequência de postagem, impressões, cliques e muitos outros, uma página recebe sua classificação em ordem de busca.
Atualmente, devido a uma série de indivíduos que burlaram esse algoritmo para ganhar mais acessos, o Google passou a compor uma série de cenários, que faz parte da estratégia chamada SEO e que contém centenas de variáveis para evitar trapaças.
O algoritmo do Instagram foi outro alvo de polêmicas. Saber quais eram os requisitos para que sua conta fosse organicamente divulgada rendeu e rende muito conteúdo até os dias de hoje.
Fatores como o engajamento, a temporalidade e o relacionamento com os usuários passaram a ganhar destaque, pois são estes que fazem a diferença no impulsionamento dos perfis, tornando ainda mais complexo o algoritmo desta rede social.
Logística
A transformação da logística por meio de algoritmos influencia diretamente atividades mais complexas, como cálculo de rotas e gestão de estoques, além de proporcionar maior precisão e clareza nos dados. Entre os pontos da logística que se desenvolveram em função deles, destacam-se:
- Previsões de Demanda;
- Desempenho de Entregas;
- Visibilidade Supply Chain.
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Quais são as tendências e desafios futuros para o desenvolvimento e uso de algoritmos?
Tendências
- Aumento da utilização de algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência artificial em diversas áreas, como saúde, finanças e segurança.
- Avanços em algoritmos quânticos, que podem fornecer soluções mais rápidas e eficientes para problemas complexos.
- Crescimento do uso em processamentos de linguagem natural, que podem ajudar a melhorar a interação entre humanos e computadores.
- Aumento da utilização em dispositivos IoT (Internet das Coisas), para ajudar a gerenciar e processar grandes volumes de dados.
- Maior ênfase em códigos que lidam com dados sensíveis, como dados pessoais, e a necessidade de garantir privacidade e segurança.
Desafios
- Garantir a transparência e responsabilidade, para que as decisões tomadas por eles sejam compreensíveis e justas.
- Lidar com o viés, que pode resultar em decisões discriminatórias ou injustas.
- Gerenciar a enorme quantidade de dados que são necessários para treinar algoritmos de aprendizado de máquina.
- Lidar com a escala, velocidade e complexidade de dados que estão sendo gerados a cada dia, especialmente com o crescimento do IoT.
- Equilibrar a necessidade de inovação com a segurança e a privacidade das informações.
- A falta de habilidades e recursos necessários para desenvolver e implementá-los em muitas organizações.
