Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о других значениях, см. Метод проб и ошибок (значения) .

Метод проб и ошибок - фундаментальный метод решения проблем . [1] Он характеризуется повторяющимися, разнообразными попытками, которые продолжаются до успеха [2] или до тех пор, пока практикующий не перестанет пытаться.

По словам У. Торп , этот термин был разработан по К. Ллойд Морган (1852-1936) после того, как попробовать подобные фразы «проб и неудачи» и «проб и практика». [3] Согласно канону Моргана , поведение животных.следует объяснять как можно проще. Там, где поведение, кажется, подразумевает высшие умственные процессы, это можно объяснить обучением методом проб и ошибок. Примером может служить искусный способ, которым его терьер Тони открыл садовую калитку, что легко может быть неправильно истолковано как проницательный поступок со стороны того, кто видит конечное поведение. Ллойд Морган, однако, наблюдал и записал серию приближений, с помощью которых собака постепенно узнала реакцию, и смог продемонстрировать, что для ее объяснения не требовалось никакого понимания.

Эдвард Ли Торндайк был инициатором теории обучения методом проб и ошибок, основанной на выводах, которые он показал, как проводить эксперимент методом проб и ошибок в лаборатории. В его знаменитом эксперименте кошку поместили в ряд ящиков с головоломками, чтобы изучить закон воздействия в обучении. [4] Он построил кривые, чтобы узнать время каждого испытания. Ключевое наблюдение Торндайка было , что обучение способствовало положительным результатам, который впоследствии был доработан и расширен BF Skinner «s оперантного обусловливания .

Метод проб и ошибок - это также метод решения проблем, ремонта , настройки или получения знаний . В области информатики метод называется генерацией и тестированием ( грубая сила ) . В элементарной алгебре при решении уравнений это угадывание и проверка .

Этот подход можно рассматривать как один из двух основных подходов к решению проблем, в отличие от подхода, использующего понимание и теорию . Однако есть промежуточные методы, которые, например, используют теорию для руководства методом, подход, известный как управляемый эмпиризм .

Такой способ мышления стал основой Карла Поппера «с фальсификационистской методологии в философии науки .

Методология [ править ]

Подход проб и ошибок наиболее успешно используется с простыми задачами и в играх, и часто это последнее средство, когда не применяется очевидное правило. Это не означает, что подход по своей сути является небрежным, поскольку человек может методично манипулировать переменными, пытаясь отсортировать возможности, которые могут привести к успеху. Тем не менее, этот метод часто используют люди, мало разбирающиеся в проблемной области. Метод проб и ошибок был изучен с его естественной вычислительной точки зрения [5]

Простейшие приложения [ править ]

Эшби (1960, раздел 11/5) предлагает три простые стратегии решения одной и той же базовой задачи упражнений, которые имеют очень разную эффективность. Предположим, что набор из 1000 переключателей включения / выключения должен быть настроен на определенную комбинацию путем случайного тестирования, при котором ожидается, что каждый тест займет одну секунду. [Это также обсуждается в Traill (1978/2006, раздел C1.2). Стратегии:

  • перфекционистский метод «все или ничего», без попыток добиться частичных успехов. Ожидается, что это займет более 10 ^ 301 секунду, [т. Е. 2 ​​^ 1000 секунд, или 3 · 5 × (10 ^ 291) столетий].
  • последовательный тест переключателей, удерживающий частичные успехи (при условии, что они очевидны), что займет в среднем 500 секунд
  • параллельное, но индивидуальное тестирование всех переключателей одновременно, которое займет всего одну секунду

Обратите внимание на молчаливое предположение о том, что для решения проблемы не используются какие-либо сведения или понимание. Однако наличие различных доступных стратегий позволяет нам рассматривать отдельную («вышестоящую») область обработки - «мета-уровень» над механикой обработки переключения - где различные доступные стратегии могут быть выбраны случайным образом. Опять же, это «метод проб и ошибок», но другого типа.

Иерархии [ править ]

Книга Эшби развивает эту идею «метауровня» и расширяет ее до целой рекурсивной последовательности уровней, последовательно расположенных друг над другом в систематической иерархии. На этом основании он утверждает, что человеческий интеллект возникает из такой организации: он в значительной степени полагается на метод проб и ошибок (по крайней мере, на начальном этапе на каждом новом этапе), но в конце концов появляется с тем, что мы бы назвали «интеллектом». Таким образом, по-видимому, самый верхний уровень иерархии (на любом этапе) по-прежнему будет зависеть от простого метода проб и ошибок.

Трэйл (1978/2006) предполагает, что эта иерархия Эшби, вероятно, совпадает с хорошо известной теорией стадий развития Пиаже . [В этой работе также обсуждается пример Эшби с 1000 переключателями; см. §C1.2]. В конце концов, это часть доктрины Пиаже, согласно которой дети учатся, сначала активно действуя более или менее случайным образом, а затем, надеюсь, извлекают уроки из последствий - что все имеет определенное значение для случайных «проб и ошибок» Эшби.

Заявление [ править ]

Трэйл (2008, особенно. Таблица «S» на стр. 31 ) следует за Джерном и Поппером в том, что эта стратегия, вероятно, лежит в основе всех систем сбора знаний - по крайней мере, на их начальной стадии .

Выделяют четыре таких системы:

  • Естественный отбор, который «обучает» ДНК вида,
  • Мозг человека (только что обсуждалось);
  • «Мозг» общества как такового (включая публичную совокупность наук); и
  • Система адаптивного иммунитета .

Намерение [ править ]

В традиции Эшби и Кибернетики слово «испытание» обычно подразумевает случайное или произвольное без какого-либо преднамеренного выбора. [ необходима цитата ]

Однако среди не кибернетиков «судебное разбирательство» часто подразумевает преднамеренное субъективное действие какого-либо взрослого человека-агента (например, в зале суда или лаборатории), которое иногда приводило к путанице. [ необходима цитата ]

Конечно, ситуация становится еще более запутанной, если принять иерархическое объяснение интеллекта Эшби и его подразумеваемую способность быть осознанным и творчески спроектировать - все в конечном итоге основано на непреднамеренных действиях. Урок здесь, кажется, состоит в том, что нужно просто быть осторожным, чтобы прояснить значение своих собственных слов, да и слов других. [Между прочим, кажется, что сознание не является существенной составляющей интеллекта, как обсуждалось. [ необходима цитата ]

Одним из величайших изобретателей с 1093 патентами был Томас Альва Эдисон (TAE). Одно из его самых известных высказываний обычно цитируется так: «Гений - это 5% вдохновения и 95% пота». [ необходима цитата ] Эдисон и его помощники попробовали бы, например, 500 способов что-то изобрести, а в случае неудачи они попробовали бы еще 500 способов. Когда эксперимент не увенчался успехом, он был счастлив признать, что теперь он знал, что не работает. Метод проб и ошибок был самым успешным средством Эдисона в изобретении. Большинство [ кто? ] сегодня считают, что Эдисон не следовал научной теории, чтобы изобрести, а придумал методом проб и ошибок (TAE). [ необходима цитата ]

Сегодня подход программирования вуду - это использование, когда код составляется методом проб и ошибок, пока не будет найдено что-то, что дает желаемый результат. [ необходима цитата ]

Особенности [ править ]

Метод проб и ошибок имеет ряд особенностей:

  • ориентированные на конкретные решения: метод пробы и ошибки не делают никаких попыток , чтобы обнаружить , почему решение работает, только то , что она является решением.
  • для конкретной проблемы: метод проб и ошибок не пытается обобщить решение других проблем.
  • неоптимальный: методом проб и ошибок , как правило , попытка найти в решение, не все решения, а не лучшим решением.
  • требует небольших знаний: испытания и ошибки могут происходить там, где мало или совсем не известно предмета.

Можно использовать метод проб и ошибок, чтобы найти все решения или лучшее решение, когда существует тестируемое конечное число возможных решений. Чтобы найти все решения, нужно просто сделать пометку и продолжить, а не завершать процесс, когда решение найдено, пока все решения не будут опробованы. Чтобы найти лучшее решение, каждый находит все решения с помощью только что описанного метода, а затем сравнивает их на основе некоторого предопределенного набора критериев, наличие которых является условием возможности найти лучшее решение. (Кроме того, когда может существовать только одно решение, как, например, при сборке головоломки, любое найденное решение является единственным решением и, следовательно, обязательно лучшим.)

Примеры [ править ]

Метод проб и ошибок традиционно был основным методом поиска новых лекарств, таких как антибиотики . Химики просто пробуют химические вещества наугад, пока не найдут тот, который дает желаемый эффект. В более сложной версии химики выбирают узкий круг химических веществ, которые, как считается, могут иметь некоторый эффект, используя метод, называемый взаимосвязью структура-активность . (Последний случай можно альтернативно рассматривать как изменение проблемы, а не стратегии решения: вместо «Какой химический препарат будет работать хорошо в качестве антибиотика?» Проблема в сложном подходе: «Какие из химических веществ, если таковые имеются, в этом узком диапазоне подойдет ли антибиотик? ») Метод широко используется во многих дисциплинах, например в технологии полимеров. найти новые типы или семейства полимеров.

Метод проб и ошибок также часто встречается в реакциях игроков на видеоигры - сталкиваясь с препятствием или боссом , игроки часто формируют ряд стратегий, чтобы преодолеть препятствие или победить босса, причем каждая стратегия выполняется до того, как игрок либо преуспеет, либо выходит из игры.

Спортивные команды также используют метод проб и ошибок, чтобы пройти квалификацию и / или пройти через плей-офф и выиграть чемпионат , пробуя различные стратегии, игры, составы и расстановки в надежде победить каждого соперника на пути к победе. Это особенно важно в сериях плей-офф, в которых для продвижения требуется несколько побед , где команда, проигравшая игру, будет иметь возможность попробовать новую тактику, чтобы найти способ победить, если они еще не устранены.

Научный метод можно рассматривать как содержащий элемент проб и ошибок в его разработке и тестировании гипотез. Также сравните генетические алгоритмы , моделирование отжига и обучение с подкреплением - все разновидности поиска, в которых применяется основная идея метода проб и ошибок.

Биологическую эволюцию можно рассматривать как метод проб и ошибок. [6] Случайные мутации и половые генетические вариации можно рассматривать как испытания, а плохую репродуктивную пригодность или отсутствие улучшенной приспособленности - как ошибку. Таким образом, по прошествии длительного времени «знания» о хорошо адаптированных геномах накапливаются просто благодаря их способности воспроизводиться.

Богосорт , концептуальный алгоритм сортировки (который крайне неэффективен и непрактичен), можно рассматривать как метод проб и ошибок при сортировке списка. Однако типичные простые примеры bogosort не отслеживают, какие порядки из списка были опробованы, и могут повторять один и тот же порядок любое количество раз, что нарушает один из основных принципов метода проб и ошибок. Метод проб и ошибок на самом деле более эффективен и практичен, чем bogosort; в отличие от bogosort, он гарантированно останавливается за конечное время в конечном списке и может даже быть разумным способом сортировки чрезвычайно коротких списков при определенных условиях.

Пауки-прыгуны из рода Portia используют метод проб и ошибок, чтобы найти новую тактику против незнакомой добычи или в необычных ситуациях и запомнить новую тактику. [7] Тесты показывают, что Portia fimbriata и Portia labiata могут использовать метод проб и ошибок в искусственной среде, где цель паука - пересечь миниатюрную лагуну, которая слишком широка для простого прыжка, и должен либо прыгать, затем плавать, либо только плавать. [8] [9]

См. Также [ править ]

  • Нить Ариадны (логика)
  • Атака грубой силой
  • Перебор грубой силы
  • Атака по словарю
  • Эмпиризм
  • Генетический алгоритм
  • Кривая обучения
  • Допустимая погрешность
  • Вуду программирование

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эволюционная эпистемология, рациональность и социология знания p94 p108
  2. ^ Краткий Оксфордский словарь, стр. 1489
  3. ^ Торп WH Истоки и подъем этологии. Хатчинсон, Лондон и Прегер, Нью-Йорк. стр. 26. ISBN  978-0-03-053251-1
  4. ^ Thorndike EL 1898. Разум животных: экспериментальное исследование ассоциативных процессов у животных. Психологические монографии №8.
  5. ^ X. Бэй, Н. Чен, С. Чжан, О сложности метода проб и ошибок, STOC 2013
  6. ^ Райт, Сервалл (1932). «Роли мутации, инбридинга, скрещивания и отбора в эволюции» (PDF) . Материалы Шестого Международного конгресса по генетике . Том 1. Номер 6: 365 . Проверено 17 марта 2014 года .
  7. Перейти ↑ Harland, DP & Jackson, RR (2000). « « Восьминогие кошки »и как они видят - обзор недавних исследований пауков-прыгунов (Araneae: Salticidae)» (PDF) . Чимбебазия . 16 : 231–240. Архивировано из оригинального (PDF) 28 сентября 2006 года . Проверено 5 мая 2011 года .
  8. ^ Джексон, Роберт Р .; Фиона Р. Кросс; Крис М. Картер (2006). «Географические изменения в способности паука решать проблему локализации методом проб и ошибок» . Международный журнал сравнительной психологии . 19 : 282–296 . Проверено 8 июня 2011 года .
  9. ^ Джексон, Роберт Р .; Крис М. Картер; Майкл С. Тарситано (2001). «Методом проб и ошибок решение проблемы удержания прыгающим пауком Portia fimbriata ». Поведение . Лейден: Koninklijke Brill. 138 (10): 1215–1234. DOI : 10.1163 / 15685390152822184 . ISSN 0005-7959 . JSTOR 4535886 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эшби, WR (1960: второе издание). Дизайн для мозга . Чепмен и Холл : Лондон.
  • Traill, RR (1978/2006). Молекулярное объяснение интеллекта… , диссертация Университета Брунеля , HDL.handle.net
  • Traill, RR (2008). Думать с помощью молекул, синапсов или и того, и другого? - От схемы Пиаже к выбору / редактированию нкРНК . Ондвелле: Мельбурн. Ondwelle.com - или французская версия Ondwelle.com.
  • Зиппелиус, Р. (1991). Die Experimentierende Methode im Recht ( Метод проб и ошибок в юриспруденции), Академия наук, Майнц, ISBN 3-515-05901-6