Thuật toán - theo nghĩa thông thường là cách thức hay quy trình thực hiện một công việc hay giải quyết một bài toán nào đó - hiện diện khắp nơi trong ngành công nghiệp điện toán. Những thuật toán xác định cách thức người dùng liên lạc, làm việc và cả giải trí.
Có những thuật toán nổi tiếng hơn những thuật toán khác. Có thể kể một số thuật toán nổi tiếng nhất như TCP/IP, xác định cách thức truyền dữ liệu trên Internet; Thuật toán tìm kiếm Google xác định cách thức hàng triệu người tìm thông tin trực tuyến; HTTP, nền tảng của World Wide Web và đóng vai trò to lớn trong cuộc cách mạng Internet vào giữa thập niên 1990. Một số thuật toán khác ít nổi tiếng hơn nhưng có vai trò quan trọng không kém, ví dụ thuật toán đồng bộ tất cả đồng hồ trên Internet của Dave Mills thuộc đại học Delaware.
Truyền thông
 |
Một trong những thuật toán quan trọng nhất là TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol - được phát kiến vào lúc mà đa phần máy tính là những cỗ máy kềnh càng đặt trong phòng lạnh. Vào những năm 1960, cơ quan nghiên cứu của bộ quốc phòng Mỹ (ARPA) phối hợp với nhiều trường đại học thành lập nhóm nghiên cứu tạo hệ thống kết nối các mạng khác nhau dựa trên các chuẩn mở.
Năm 1969 - cùng năm Nicklaus Wirth (tác giả của phát biểu nổi tiếng: "Thuật toán + cấu trúc dữ liệu = Chương trình") viết trình biên dịch Pascal - nhóm nghiên cứu đã phát triển mạng chuyển mạch gói gồm 4 nút được đặt tên là ARPANET. Năm năm sau, Vinton Cerf và Robert Kahn đưa ra thuật toán mới, sau này được biết đến với tên gọi TCP/IP.
Năm 1980, ARPA bắt đầu chuyển các máy tính của mình sang dùng TCP/IP, và 3 năm sau tổ chức này bắt buộc tất cả máy tính kết nối với ARPANET đều phải dùng thuật toán này. TCP/IP đã thực sự trở thành chuẩn nền tảng của Internet ngày nay, với hàng trăm triệu người dùng trên khắp thế giới.
Bảo mật
 |
Các thuật toán làm thay đổi thế giới đôi khi không phát sinh từ công việc nghiên cứu mà từ yêu cầu thực tiễn. Một ví dụ của trường hợp này là thuật toán mã hoá, được tạo ra để chống lại những chuyên gia "bẻ khoá" nhằm lấy cắp hay xem trộm dữ liệu quan trọng.
Thuật toán mã hoá RSA được phát triển tại học viện kỹ thuật Massachusetts (MIT) vào năm 1977, đặt theo tên các tác giả Ronal Rivest, Adi Shamir và Leonard Adleman. Thực ra trước đó vài năm, Clifford Cox, chuyên gia mã hoá người Anh, đã phát triển riêng một thuật toán biến thể của RSA. Tuy nhiên, chính phủ Anh xem đây là vấn đề mật và đã không công bố.
Thuật toán RSA gần như gặp chung số phận. Khi Rivest, Shamir và Adleman công bố RSA trong ấn phẩm Scientific American tháng 9/1977, họ tự nguyện cung cấp toàn bộ thông tin cho bất kỳ ai gửi đến một phong bì có dán tem và ghi sẵn địa chỉ (người nhận). Cơ quan an ninh quốc gia Mỹ (NSA) đã không đồng ý về việc phổ biến rộng rãi RSA và ra lệnh cấm - tuy nhiên lệnh cấm này không có cơ sở pháp lý. Năm 1978, các tác giả đã công bố thuật toán trong ấn phẩm nổi tiếng Communications of the Association for Computing Machinery (ACM). Và thế là RSA sổ lồng.
Trong môi trường Internet hiện nay, các thuật toán bảo mật như RSA và các hậu duệ của nó có vai trò rất quan trọng. Các thuật toán này tạo nên cơ sở cho thương mại điện tử an toàn bằng cách cho phép thực hiện các giao dịch trực tuyến trong định dạng mã hoá.
Nén dữ liệu
 |
Cũng vậy, trong thế giới thông tin trao đổi nhanh hiện nay, các thuật toán nén dữ liệu, âm thanh và hình ảnh ngày càng có vai trò quan trọng trong đời sống. Thuật toán nén âm thanh và video đã giúp cho VoIP và truyền hình IP trở nên hiện thực.
Nhằm mục đích này, các nhà nghiên cứu đã phát triển nhiều thuật toán dùng để nén và truyền dữ liệu. Chẳng hạn, năm 1991, Steve Casner và Van Jacobsen của Cisco Systems đồng phát triển Compressed Real-Time Protocol (CRTP).
Trong khi đó, ở Đức, một thuật toán được khai sinh đã làm thay đổi cả ngành công nghiệp âm nhạc. Năm 1987, nhóm nghiên cứu tại đại học Erlangen dưới sự hướng dẫn của giáo sư Dieter Seitzer và nhóm nghiên cứu của Fraunhofer Gesellschaft tại học viện Institut Integrierte Schaltungen cùng phát triển thuật toán cho phép nén âm thanh lưu trữ và truyền dẫn. Kết quả là MP3 ra đời, cho phép giảm 12 lần dung lượng gốc trên CD mà vẫn giữ được chất lượng âm thanh. Từ đó, thế giới âm nhạc không còn ảm đạm như trước nữa.
Thuật toán ở mọi nơi
Các thuật toán được giới thiệu ở đây chỉ là một vài điển hình. Bạn có thể tìm thấy thuật toán ở mọi nơi - trong các phần mềm máy tính, trong động cơ ô tô và trong guồng máy của thị trường chứng khoán. Thực tế, nếu câu hỏi là "nó làm việc như thế nào?" thì câu trả lời hầu như liên quan đến thuật toán.
Dù với mục đích nén, bảo mật, truyền thông, tốc độ, truy cập hay cái gì đó hoàn toàn khác (mà hiện chúng ta chưa hình dung được) - không nghi ngờ gì, các thuật toán sẽ tiếp tục chi phối cuộc sống của chúng ta.
Phương Uyên (Theo PC World VN)
