Эвристика

Эвристика - это практический способ решения проблемы. Он лучше, чем случайность, но не всегда срабатывает. Человек вырабатывает эвристику, используя интеллект, опыт и здравый смысл. Метод проб и ошибок - простейшая эвристика, но одна из самых слабых. Правило большого пальца и "обоснованные предположения" - это другие названия простых эвристик. Поскольку эвристика не гарантирует получение результата, всегда есть исключения.

Иногда эвристики довольно расплывчаты: "смотри, прежде чем прыгнуть" - это руководство к поведению, но "подумай о последствиях" - это немного яснее. Иногда эвристика - это целый набор этапов. Когда врачи осматривают пациента, они проходят через целый набор тестов и наблюдений. Возможно, они не узнают, в чем дело, но они дают себе наилучшие шансы на успех. Это называется диагнозом.

В компьютерной науке "эвристика" - это разновидность алгоритма. Алгоритмы пишутся для того, чтобы получить хорошее решение проблемы. Эвристический алгоритм обычно может находить довольно хорошие решения, но нет гарантии или доказательства того, что эти решения верны. Еще одним фактором является время, необходимое для выполнения алгоритма.

Фон

Эвристика - это искусство поиска адекватного решения проблемы, используя ограниченные знания и мало времени. Более формально, эвристика основана на опыте; она может ускорить поиск решения с помощью простых правил. Полный поиск может занять слишком много времени или быть слишком сложным.

В более точных терминах, эвристика - это стратегии, использующие легкодоступную, хотя и слабо применимую информацию для управления решением проблем у людей и машин.

Эвристика может использоваться в некоторых областях науки, но не в других: В экономике решение с погрешностью в один процент часто является приемлемым; телескоп, имеющий погрешность в один градус, вероятно, непригоден для использования, если он направлен на далекий объект. Тот же телескоп, направленный на окно на другой стороне улицы, вероятно, допустит эту погрешность; промах в один градус не окажет большого влияния на небольшом расстоянии.

Эвристика может быть использована для оценки ответа, который затем становится более ясным при выполнении точного решения в очень малых масштабах, возможно, для экономии времени, денег или труда на проекте - например, эвристическая догадка о том, какой вес должен выдержать мост, может быть использована для определения того, из чего должен быть сделан мост: из дерева, камня или стали, и соответствующие количества необходимых материалов могут быть закуплены, пока завершается точный проект моста.

Однако использование эвристики в некоторых очень технических областях может быть вредным - одним из примеров является компьютерная наука. Программирование компьютера на выполнение более или менее желаемых действий может привести к серьезным сбоям. Поэтому компьютерные задачи, как правило, должны быть достаточно точными. Однако есть определенные области, в которых компьютеры могут безопасно рассчитывать эвристические решения - например, технология поиска Google в значительной степени опирается на эвристику, выдавая "близкие" совпадения с поисковым запросом, когда точное совпадение не может быть найдено. Это позволяет пользователю исправить любые ошибки, которые выдает поиск. Пример: При поиске имени "Питер Смит" и невозможности найти точное имя, поисковая система эвристически выдает вместо него "Пит Смит", и человек, использующий поисковую систему, должен решить, являются ли Пит и Питер одним и тем же человеком.

Примеры

Polya

Вот некоторые другие часто используемые эвристики из книги Полиа "Как решить задачу", вышедшей в 1945 году:

  • Если вам трудно понять задачу, попробуйте нарисовать картинку.
  • Если вы не можете найти решение, попробуйте предположить, что у вас есть решение, и посмотреть, что можно из этого вывести ("работа назад").
  • Если проблема абстрактна, попробуйте рассмотреть конкретный пример.
  • Попробуйте сначала решить более общую проблему: "парадокс изобретателя": более амбициозный план может иметь больше шансов на успех.

Проблема с упаковкой

Одним из примеров, когда эвристика может быть полезной, является проблема упаковки. Задача состоит в том, чтобы упаковать несколько предметов. Существуют правила, которые необходимо соблюдать. Например, каждый предмет имеет ценность и вес. Задача состоит в том, чтобы получить наиболее ценные предметы с минимально возможным весом. Другой пример - уместить несколько предметов разного размера в ограниченном пространстве, например, в багажнике автомобиля.

Чтобы получить идеальное решение проблемы, необходимо испробовать все возможности. Часто это не лучший вариант, так как на их перебор уходит много времени, и в среднем приходится перепробовать половину возможностей, пока не будет найдено решение. Поэтому большинство людей начинают с самого большого предмета, вставляют его, а затем пытаются расположить остальные предметы вокруг него. В большинстве случаев это дает хорошее решение. Однако бывают случаи, когда такое решение очень плохое, и нужно использовать другую технику.

Поэтому это эвристическое решение.

Пример проблемы упаковки. Это одномерная (с ограничениями) проблема ранца: какие коробки следует выбрать, чтобы максимизировать сумму денег и сохранить общий вес менее 15 кг? Многомерная задача может учитывать плотность или размеры коробок, последнее - типичная проблема упаковки. (Решение в этом случае - выбрать все коробки, кроме зеленой).Zoom
Пример проблемы упаковки. Это одномерная (с ограничениями) проблема ранца: какие коробки следует выбрать, чтобы максимизировать сумму денег и сохранить общий вес менее 15 кг? Многомерная задача может учитывать плотность или размеры коробок, последнее - типичная проблема упаковки. (Решение в этом случае - выбрать все коробки, кроме зеленой).

Вопросы и ответы

В: Что такое эвристика?


О: Эвристика - это практический способ решения проблемы, который лучше, чем случайность, но не всегда срабатывает.

В: Как разрабатываются эвристики?


О: Человек вырабатывает эвристику, используя интеллект, опыт и здравый смысл.

В: Что такое простейшая эвристика?


О: Самая простая эвристика - это метод проб и ошибок.

В: Как по-другому называются простые эвристики?


О: Другие названия простых эвристик - "правило большого пальца" и "обоснованные предположения".

В: Всегда ли существуют исключения из эвристики?


О: Да, поскольку эвристика не дает определенного результата, всегда есть исключения.

В: Что такое диагноз в медицине?


О: Диагноз - это целый набор этапов, через которые проходят врачи при обследовании пациента, чтобы дать себе наилучшие шансы на успех.

В: Что такое "эвристика" в информатике?


О: В информатике эвристика - это вид алгоритма, который обычно находит довольно хорошие решения, но нет гарантии или доказательства того, что эти решения верны.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3