Hoppa till huvudinnehåll

Algoritmer styr din vardag

Stämplar med bokstäber och siffror
Stämplar med bokstäber och siffror Bild: Stocksnap.io/Amador Loureiro stämplar

Nu för tiden talar alla om algoritmer. Men vad är de och vad används de för?

Den 25 juni 2009 klockan 2:26 lokal tid började ryktet gå om att popkungen Michael Jackson hade dött på UCLA Medical Center i Los Angeles, USA.

Inom en kort tid strömmade miljoner av människor till Google News för att söka efter information som kunde bekräfta eller dementera ryktet. Överraskningen var stor då de i stället fick upp följande meddelande:

"Vi beklagar, din sökning ser ut som en automatisk sökning av ett datavirus eller spionprogram. För att skydda våra användare kan vi inte behandla din sökning nu."

Det här kom som en överraskning för dem som förväntade sig att få upp färska och relevanta nyhetsartiklar. Varför dök meddelandet upp? Jo, för att Google tolkade den enorma strömmen av sökningar på orden "Michael Jackson död" som ett dataangrepp.

Det fick sökmotorernas algoritmer att reagerara som de var programmerade att göra under ett fientligt angrepp: de avvisade sökningarna. Det tog 25 minuter för Google att få ordning på problemet.

Vad är en algoritm?

Du har säkert hört ordet många gånger, men vet du vad en algoritm egentligen är? Förklarat på enklaste möjliga sätt: det är en instruktion för hur något ska göras

- Att följa ett recept eller att gå till jobbet kan faktiskt vara former av algoritmer, säger professor Steinar Thorvaldsen vid institutet för pedagogik och lärarutbildning vid Norges Arktiske Universitet UIT i Tromsø.

När du går till jobbet väljer du en riktning och tar ett steg, så väljer du en riktning och tar ett steg till, och detta upprepar du tills du kommer dit du ska. När du bakar följer du ett recept tills kakan är färdig. Du använder systematisk kunskap, det vill säga receptet - eller algoritmen - för att lösa en uppgift. I matematik och databehandling använder man algoritmer hela tiden.

- När du som barn lär dig att lägga samman två tal, till exempel 139+129, så börjar du med att addera de två sista siffrorna, därefter de två siffrorna i mitten och de första siffrorna sist. Det här tillvägagångssättet kan ses som en algoritm. Att addera siffra för siffra är alltså en form av algoritm, förklarar universitetslektor Steffen Viken Valvåg.

Recept på blinideg.
Ett recept är ett enkelt exempel på en algoritm. Recept på blinideg. Bild: Yle till bords med rysk mat

Men det räcker inte enbart att tala om för en maskin vad den ska göra, man måste också tala om hur det ska göras. För det arbetet behövs algoritmer.

Steffen Viken Valvåg undervisar i bland annat algoritmer vid institutet för informatik vid UIT. För att få en dator att göra något överhuvudtaget behöver man ett datorprogram. Det här programmet talar om för datorn vad som ska göras för att lösa en uppgift, steg för steg.

Liksom i fallet med alla Google-sökningar om Michael Jacksons död: algoritmerna utförde automatiskt det arbete de var satta att göra i en situation där det gjordes massvis med identiska sökningar.

Allt går snabbare

"Algoritm" är ett gammalt, matematiskt begrepp som verkligen kom till sin rätt när den elektroniska datamaskinen togs i bruk för första gången kring andra världskriget.

Problemet med begreppet algoritm var bara att det inte hade någon bra matematisk definition. Alan Turing, en av grundläggarna inom modern datavetenskap, var den första som försökte komma med en formell definition på vad en algoritm riktigt är.

Definitionen var lång, men den innebar bland annat att uppgiften måste gå att beskriva med en enda text, att varje steg måste gå att utföra och att man måste kunna använda ett oändligt stort minne. Men varför är algoritmer så värdefulla för datorer?

- En bra algoritm sparar oss många steg och saker går därför snabbare. En gammal dator kan förbättras och göras snabbare med hjälp av en ny algoritm. Om instruktionerna är bra, presterar också datorn bättre, säger Steffen Viken Valvåg.

Det finns flera former av algoritmer, beroende på vad man vill få gjort. Till de enklaste och vanligaste hör algoritmer som sorterar listor, som sorteringsalgoritmen quicksort. Med den kan man blixtsnabbt ordna tusen saker i alfabetisk ordning.

En trend de senaste åren har varit att allt fler arbetar med stora och komplexa mängder data, så kallad big data. Ett så stort dataunderlag kan många gånger vara en fördel när man ska fatta beslut.

Utmaningen är att hitta ett mönster bland mängden data och för det behövs bra algoritmer. Får man till exempel fram vem som är den typiska köparen för en viss produkt, kan man målmedvetet marknadsföra produkten till just de här konsumenterna.

Stora mängder data kräver också mycket energi. En annan utmaning är all energi som går åt för att hålla igång stora datacenter. Paradoxalt nog kan lösningen till detta också ligga i bättre algoritmer.

- Det skulle vara bra för miljön om man klarade av att göra en algoritm som sparar energi och förbrukar mindre ström, säger Valvåg.

Robotdammsugare /Kuningaskuluttaja
Robotdammsugare håller det rent i hemmet och hittar själv tillbaks till laddningsstationen - med hjälp av algoritmer. Robotdammsugare /Kuningaskuluttaja Bild: YLE robotdammsugare

Handel med algoritmer

- Algoritmer användes när man började köpa och sälja aktier, säger Valvåg. I några år var algoritmer ett "hett" ord, när de användes i aktieförmedling.

I dag är handel med algoritmer vanligt i hela världen. Datorer tar över områden från börsmäklare och algoritmhandeln (som också kallas för robothandel) kan därför kallas för finansindustrins svar på den internationella revolutionen.

Fördelen med algoritmer är inte att de gör jobbet så mycket bättre än människor, utan att de gör det extremt fort. High Frequency Trading (HFT) har fått speciellt stor uppmärksamhet.

Den schweiziska börsen har annonserat att den kan erbjuda en genomsnittlig responstid på 34 mikrosekunder, det vill säga 34 miljondelar av en sekund. Det finns såklart inga människor som kunde göra jobbet fortare. Gör det människor onödiga i börsbranschen?

- Vi får nog räkna med fler robotar och färre människor inom aktiehandel, men jag tror inte robotarna tar över helt och hållet inom en överskådlig framtid, säger universitetslektor Espen Sirnes vid handelshögskolan vid UIT.

Slipper man mänsklig tröghet blir aktiehandeln mer effektiv och tack vare algoritmerna kan investerarna tjäna mer pengar. Men många är rädda att det här kan öppna för marknadsmanipulation. Särskilt en händelse har skrämt upp aktiemarknaden.

Fördelen med algoritmer är inte att de gör jobbet så mycket bättre än människor, utan att de gör det extremt fort.

Den 6 maj 2010 sålde en aktierobot plötsligt teknologiaktier i ett vilt tempo. Det skapade en kedjereaktion av robotiserad panik på marknaden, vilket ledde till en snabb krasch på börsen: Dow-indexet sjönk som en sten i fem minuter och gick ner nio procent.

Aktieroboten skapade nästan en ny finanskris på egen hand, eftersom ingen annan längre hade någon kontroll.

- Orsaken var en felprogrammering, men nyligen blev faktiskt en man också anklagad för att ha startat det hela. Jag tror inte sådana här anklagelser är vägen att gå, om man vill hindra detta från att ske igen. Då kan man inte bestraffa dem som avslöjar fel och svagheter i robothandeln, säger Sirnes.

Fel kan ske, och det såg vi hos Google då Michael Jackson dog. Men det behöver inte nödvändigtvis vara något fel med algoritmerna för att de ska användas fel.

- Det är som med att baka en kaka: blir din kaka dålig är det inte sagt att det är något fel på receptet. Det kan hända att det var du som gjorde något fel under bakandet eller stekandet, påpekar Steffen Viken Valvåg.

Fler robotar och färre människor inom aktiehandeln är framtidens melodi. Bild: EPA/J.J. GUILLEN spanska börsen

Efterhärmar evolutionen

Algoritmer är centrala inom forskningen i artificiell intelligens. Till exempel har genetiska algoritmer som mål att härma den naturliga evolutionsprocessen. Man försöker få fram den bästa algoritmen genom naturligt urval, till exempel den algoritm som lämpar sig bäst för att göra sökningar.

- Man kan lägga två algoritmer att konkurrera mot varandra. Den ena kan till exempel programmeras att gömma sig, medan den andra är programmerad att söka efter den som gömmer sig. Den algoritm som vinner sparar man. Efter det får den tävla mot en annan algoritm, och den bättre av de två sparar man igen. Det här upprepar man många gånger, tills man sitter med den algoritm som klarat sig bäst av alla och som passar bäst för uppgiften, förklarar Valvåg.

General Electrics lanserade redan på slutet av 1980-talet världens första produkt tillverkad med en genetisk algoritm. I dag används genetiska algoritmer inom flera olika områden, bland annat informatik, kemi, ekonomi och industriteknik.

AI gör intåg också på transportmarknaden. Självstyrande bilar förutspås bli nästa stora sak på vägarna och flera producenter arbetar med prototyper på bilar som kan köra sig själv. I förarsätet sitter en dator och också här spelar algoritmer en avgörande roll.

För att få bilarna att styra utan en människa som styr behövs maskininlärning. Den går ut på att utveckla algoritmer som kan hjälpa datamaskiner att känna igen komplexa mönster och ta intelligenta beslut. Algoritmerna ska klara av att generalisera och hitta på lösningar på problem som de inte stött på tidigare. Det är nödvändigt när den självstyrande bilen ska ut på vägen och fatta löpande beslut i trafiken.

- Det som kvarstår är att hitta på hur det ska fungera i praktiken när alla de självstyrande bilarna ska köra på samma väg. Vems fel är det till exempel om det sker en olycka? Den som äger bilen eller den som utvecklat den? Men de här problemen ska man nog finna en lösning på, säger Valvåg.

Artificiell intelligens - kloka maskiner som hjälpmedel

År 2011 vann Watson sensationellt den amerikanska frågesporten Jeopardy med en miljon dollar som pris. Watson slog ut sina två konkurrenter, Rutter och Jennings. Men då är de två sistnämnda människor och Watson en dator med artificiell intelligens.

Utöver frågesporten har Watsons ägare IBM helt andra framtidsplaner för Watson än att vara en ren underhållningsmaskin. Watson studerar bland annat medicin - men självklart inte på det normala sättet, för med en kapacitet att processera närmare 60 miljoner sidor text per sekund lär sig Watson både snabbare och mer än någon annan.

IBM:s dator Watson
Watson i Yorktown Heights, New York. IBM:s dator Watson Bild: Wikimedia commons/IBM's Watson computer, Yorktown Heights, NY, via https://commons.wikimedia.org/wiki/File:IBM_Watson.PNG algoritmer

Watson lär sig om symtom, diagnoser, patienthistorik och behandlingssätt och är programmerad att hitta viktig information samt att forma hypoteser. Den hjälper hälsovårdspersonal vid Memorial Sloan-Kettering Cancer Center med att behandla lungcancer.

Watson kan till och med uttrycka tvivel och föreslå flera möjliga behandlingssätt när den får en uppgift. Det här klarar Watson bland annat av med hjälp av algoritmer. Den kan få i uppgift att hjälpa till vid ett visst tillfälle, leta igenom enorma mängder data och hitta tidigare, liknande medicinska situationer.

Algoritmerna talar om hur ett liknande tillfälle ser ut. Dessutom använder Watson maskininlärning, vilket betyder att Watson lärt sig att själv ta reda på saker och ting. Utöver att den ger råd om diagnoser och föreslår behandlingar, hoppas man att Watsons växande lager av kunskap ska bidra till att utveckla bättre mediciner.

Universitetet UIT och det nationella centret för interaktion och telemedicin NST i Norge samarbetar med IBM och Watson.

- Vi arbetar med dem inom fältet medicinskt beslutsstöd, som jag tror kommer att bli viktigt i framtiden. Jag arbetade bland annat ett år på Watson-labbet för att lära mig om detta, berättar Stein Olav Skrøvseth, äldre forskare vid NST.

Watson lär inte användas som rådgivare i Norge inom någon nära framtid. För trots att den har lärt sig spanska, portugisiska och japanska så kan den inte norska. Det skulle med andra ord vara svårt att försöka få Watson att förstå sjukhusjournaler på norska. Dessutom skulle det bli problem med norska integritetsregler.

Bland annat här används algoritmer:

  • Kollektivtrafik, som Hong Kongs metro som lär hålla tidtabellen till 99,9 procent.
  • Olika nättjänster: bland annat streamingtjänsten Netflix, som föreslår olika program åt användaren med hjälp av algoritmer, och nätaffären Amazon, där algoritmer reglerar produkternas priser.
  • Aktivitetsarmband, i vilka algoritmer håller koll på användarens hälsa genom att räkna ut förbrända kalorier och sömn. (läs mer här)
  • Tvättmaskiner, vars program styrs av algoritmer som bestämmer när maskinen ska skölja eller när den ska centrifugera.
  • De nya p-apparna, applikationerna som fungerar som hormonfria preventivmedel. Där följer en algoritm kvinnans menscykel och talar om när kvinnan är fertil och när inte. (läs mer här)

Källor: Sveriges Radio, Yle Uutiset

Vid UIT och NST utvecklas flera anordningar för medicinskt bruk som involverar algoritmer. Bland annat forskar och utvecklar de en egen dagbok för personer med diabetes. Dagboken kommer i form av en mobilapplikation.

- Baserat på data om blodsockernivåer, insulin, måltider, träning och aktiviteter kan appen hitta relevant information om hur mycket insulin som tagits i liknande situationer tidigare, berättar Skrøvseth.

Själv arbetar Skrøvseth också med att utveckla algoritmer som avslöjar vilka patienter som löper den största risken att få komplikationer efter en magoperation.

Över lag har användningen av algoritmer och datateknologi blivit allt vanligare inom medicinsk forskning och behandling. Många ser möjligheterna, både för att förbättra patientbehandlingen, men också för att göra vinst.

Du väljer själv vad du ser på Facebook

Även om algoritmer är ett ord som dyker upp både här och där, är det för många först och främst i samband med sökmotorer och sociala medier som ordet klingar bekant.

- Google använder page rank-algoritmer för att skräddarsy träffarna vi får när vi söker något. Den algoritmen är delvis baserad på användarens tidigare sökningar, och man blir fort van vid att det fungerar på det sättet. Det märker jag åtminstone själv varje gång jag söker efter något på en annan maskin än min egen: jag får upp andra träffar än de jag förväntat mig och det tar längre tid att hitta fram till det jag söker efter, berättar universitetslektor Holger Pötzsch vid institutet för kultur och litteratur vid UIT.

Facebook använder i sin tur edge rank-algoritmer för att sortera ut vad användarna ska se. Med 1,44 miljarder användare världen över har många varit bekymrade över den potentiella politiska makten som det sociala mediet har.

Syftet med Facebooks algoritmer är bara att ge oss mer av det som vi redan gillar.

Oron har bland annat handlat om Facebooks algoritmer och om huruvida de kan användas för att favorisera en viss politisk syn genom att ge den större synlighet och göra andra mer osynliga.

Men en ny vetenskaplig studie publicerad i tidskriften Science slår fast att vi inte ska skylla på Facebooks algoritmer om vi är missnöjda med innehållet vi får. För när nyhetsflödet fylls med statusuppdateringar som du inte anser vara intressanta, så finns det en orsak till det - du själv.

I studien analyserades data från 10,1 miljoner Facebook-användare för att se hur ofta de blir exponerade inlägg från människor med ett annan politiskt synsätt än den egna. Forskarna kom fram till att det är vi själva som påverkar hur ofta detta sker. Har du många konservativa vänner, får du mer konservativt innehåll i ditt flöde. Och klickar du på konservativa inlägg ökar andelen sådana inlägg i ditt flöde.

Syftet med Facebooks algoritmer är bara att ge oss mer av det som vi redan gillar. Därför kan det ses som problematiskt att Facebook i allt större grad ersätter traditionella mediekanaler i nyhetsförmedlingen, säger Pötzsch.

Photoshoppad statusuppdatering.
Facebook bygger upp ditt nyhetsflöde utgående från vad du klickar på. Photoshoppad statusuppdatering. facebook

Dödliga algoritmer

Det finns med andra ord väldigt många sätt att använda algoritmer på, och fler blir de. Dammsugarrobotar styrs till exempel med algoritmer och nyligen meddelade en grupp forskare att de tillverkat en algoritm som kan spåra troll på nätet.

Allt fler journalistiska artiklar skrivs med hjälp av algoritmer och det är inte lätt för läsarna att skilja mellan dessa och artiklar skrivna av människor. I en studie vid Karlstad universitet i Sverige kunde läsarna inte se någon skillnad på två sportartiklar, av vilka den ena var skriven av en människa och den andra av en dator.

Men algoritmer kan också användas för andra saker, som är mycket mer allvarliga. I krig och i kampen mot terrorister används de för att få reda på vilka terrorister som är farligast. Efter det lär man datastyrda drönare att döda dem. Problemet är uppenbart - man vet inte vem man dödar med 100 procents säkerhet.

- I så kallade personality strikes vet man vem man dödar, personen är namngiven. I den andra typen av angrepp, signature strike, känner man bara till beteendemönstret och kontaktnätet hos den som dödas. Man vet inte vem människan är. Oavsett så är det frågan om utomrättsliga avrättningar, säger Holger Pötzsch.

Rädslan för och jakten på terrorister gör också att andra delar av det dagliga livet blir allt mer kontrollerat.

- Säkerhetskontroller på flygplatser styrs också till en del av algoritmer. Innan du anländer har du fört in en hel del digital information i databaser som kan övervakas av en tredje part. Ditt namn, vilket land du kommer ifrån, din religion, din mat på flyget - allt detta kan göra att du hamnar i strålkastarljuset. Det kan också hända att du undersöks extra noga i säkerhetskontrollen. I värsta fall kan du hamna på en "no fly"-lista, säger Pötzsch.

Humanoiden Pepper
Humanoiden Pepper har sociala talanger och kan föra diskussioner, känna igen känslor och reagera. Humanoiden Pepper Bild: EPA/KIMIMASA MAYAMA Japan,teknologi,robotar,pepper

Ersätter algoritmerna människan?

- Watson visar vilka möjligheter som finns. Jag tror inte man har revolutionerat medicinen ännu, men vi kan vara på väg att göra det. Problemet är dels datatillgången. Patientuppgifter är väldigt känsliga och det finns en etisk sida till det hela. Men vi har redan skickat en ansökan till Norges forskningsråd som har hand om forskningsinfrastrukturen. Den går ut på att hämta data anonymt eller med pseudonym, säger Stein Olav Skrøvseth.

- Det ska gå att återanvända journaldata, för det är ingen vits att samla in information som inte kan användas. För att kunna förbättra något måste vi ha tillgång till data. Utmaningen är att hitta ett tryggt och säkert sätt att göra det.

Någon hävdar också att Watson och andra datamaskiner kan vara dem vi möter på läkarmottagningar i framtiden. Enligt Silicon Valley-investeraren Vinod Khosla ska 80 procent av läkarna kunna ersättas med robotar om 15-20 år, eftersom robotar kan erbjuda hjälp snabbare och mer precist. Alla är inte eniga om den här framtidsprognosen.

- Vi försöker åtminstone inte ersätta läkarna. Vi vill vara beslutsstöd för dem. I dag används till exempel mycket resurser på en patientgrupp som består av sjuka, som kanske har flera sjukdomar, men som inte är intagna på sjukhus. Om vi kunde använda teknologi och algoritmer för att veta när man ska göra något för att de inte ska hamna på sjukhus, besparar vi både dem och sjukhuset från onödiga intagningar, säger Skrøvseth.

Men blir vi friskare av all teknologi?

- Ingen har väl ännu bevisat det, men i ett projekt lyckades danskar reducera antalet sjukhusintagningar med över 70 procent genom aktiv uppföljning. Så visst har det en viss effekt.

Vi försöker åtminstone inte ersätta läkarna. Vi vill vara beslutsstöd för dem.

Även om det utvecklas algoritmer som efterhärmar evolutionen och arbetar blixtsnabbt och systematiskt, och även om det utvecklas algoritmer som gör att datorer kan ta intelligenta beslut, så tror de flesta forskare inte att algoritmer och robotar kommer att ersätta oss människor helt på arbetsmarknaden.

- Även om det är svårt att förutspå vad som kommer att ske i framtiden så tror jag inte att de kan ersätta oss. Men nya algoritmer kan ha potential att revolutionera vardagen på oväntade sätt. Och som sagt finns det fortfarande många öppna problem där vi inte har någon snabb väg till lösningar, säger Steffen Viken Valvåg.

Randi Merete Solhaug, journalist, kommunikationsrådgivare vid UIT i Tromsø

Publicerad i Labyrint nr 2, Kunskapsmagasinet från UIT Norges arktiske universitet.
Ursprungstexten på Norges arktiske universitet UIT:s webbplats.

Läs också

Vetenskap

Nyligen publicerat - Vetenskap