7.1 (Лабораторные Работы)

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)

Лабораторная работа №7

Методы случайного поиска

Тема:

7.1. Метод проб и ошибок

Выполнили:

Группа: ИС-1-01

Факультет: кибернетика

Студенты: Андриянова А.

Горбачева С.

Москва 2006 год.

План.

1. Ведение

2. Тысячелетия проб и ошибок

3. Вывод

1.1Введение

Метод проб и ошибок – старейший из методов поиска новых решений.

Впервые метод проб и ошибок был описан немецким физиологом Э.Торндайком в 1898г.

Метод проб и ошибок - форма обучения, описанная, основанная на закреплении случайно совершенных двигательных и мыслительных актов, за счет которых была решена значимая для животного задача. В следующих пробах время, которое затрачивается животным на решение аналогичных задач в аналогичных условиях, постепенно, хотя и не линейно, уменьшается, до тех пор, пока не приобретает форму мгновенного решения. В дальнейшем более точный анализ поведения методом проб и ошибок показал, что оно не является полностью хаотическим и нецелесообразным, как считал Торндайк, но интегрирует в себе прошлый опыт и новые условия для решения задачи.

Сегодня, с развитием электронно-вычислительной техники, метод проб и ошибок стал отправной точкой для создания разнообразных методов случайного поиска, где используется не просто перебор всех возможных вариантов, а сложная система «весовых» коэффициентов, которая позволяют отбросить неэффективные варианты уже на ранних этапах поиска.

Метод проб и ошибок — способ выработки новых форм поведения в проблемных ситуациях. М. п. и о., широко используемый бихевиоризмом для объяснения научения как вероятностного процесса, получил распространение в психологии после работ Э. Л. Торндайка, согласно которым слепые пробы, ошибки и случайный успех, закрепляющий удачные пробы, определяют путь приобретения индивидуального опыта у животных и человека. Тем самым была выделена согласованность поведения со средой на вероятностной основе, что позволило при интерпретации категории действия выйти за пределы жесткой альтернативы: либо механистической, либо телеологической его трактовки. Гештальтпсихология подвергла М. п. и о. критике, противопоставив ему решение проблемы путем инсайта. Непродуктивность и теоретическая слабость такого противопоставления была показана И. П. Павловым. Свое значение М. п. и о. сохранил лишь в узкой сфере искусственно создаваемых ситуаций; в частности, он вошел в состав конструктивных принципов кибернетических устройств.

Способ выработки новых форм поведения в проблемных ситуациях. М.п. и о. широко используемый бихевиоризмом для объяснения научения как вероятностного процесса,получил распространение в психологии после работ Э.Л.Торндайка, согласно которым слепые пробы, ошибки и случайный успех, закрепляющий удачные пробы, определяют путь приобретения индивидуального опыта у животных и человека. Свое значение М.п. и о. сохранил лишь в узкой сфере искусственно создаваемых ситуаций; в частности, он вошел в состав конструктивных принципов кибернетических устройств.

1.2 Тысячелетия проб и ошибок

Многие специалисты, исследующие процесс творчества, разрабатывающие методы решения эвристических задач, рассматривают метод проб и ошибок (МПиО), или, иначе, метод перебора, как своего рода эталон неэффективности решения творческих задач. Сравнивая с МПиО другие, новые методы решения задач, делают вывод об их эффективности.

Но так ли уж неэффективен метод МПиО? Почему его считают предельно нерезультативным?

Метод случайного перебора вариантов на первый взгляд кажется совершено случайным, а что может быть более неэффективным, чем попытка случайно угадать ответ? Но так ли уж случаен метод ПиО?

В теории вероятности популярна такая иллюстрация случайного процесса. Представьте обезьяну, бессмысленно стучащую по клавишам пишущей машинки. Результат такого печатания - случайный и бессмысленный набор символов. Но иногда, совершенно случайно, символы могут оказаться каким-то осмысленным словом, а ещё реже даже последовательностью нескольких слов. А есть ли вероятность того, что обезьяна случайно напечатает, например, какое-то стихотворение Пушкина? Специалисты по теории вероятности отвечают, что такая вероятность есть, и даже могут рассчитать её - это будет невообразимо ничтожное число, но всё же не нуль.

Когда человек ищет решение творческой проблемы методом проб и ошибок, такой же ли это случайный процесс, как и у обезьяны, печатающей на пишущей машинке? Конечно, метод проб и ошибок неэффективен, но здравый смысл подсказывают, что всё же вероятность получения результата гораздо выше, чем у обезьяны. И это подтверждено практикой: известны многие случаи, когда выдающиеся изобретения и открытия были сделаны методом поиска "вслепую", случайными попытками найти решение.

Метод ПиО в действительности не случаен. И даже представление о нём как об "эталоне" неэффективности нельзя считать обоснованным.

Люди всегда ищут решения задачи, руководствуясь осознаваемыми или неосознанными шаблонами (стереотипами, паттернами). Задачи, которые могут быть решены по готовому шаблону не являются творческими. Задача творческая в той или иной степени требует изменения шаблона. Трудности решения творческой задачи связаны именно с затруднительностью изменения шаблона. Когда человек "хаотично" ищет решение, он на самом деле пытается видоизменить шаблон, который им не осознаётся.

А "по-жизни"? Разве человек, который мучается, что-то ищет - это броуновская частица, траектория любого участка движения которой не коррелирует (как это отметили Альберт Эйнштейн и Норберт Винер) с предыдущими участками её траектории? Нет. Хотя действия человека бывают хаотичны, в плане корреляции он - прямая противоположность броуновской частицы, потому что разные "участки его траектории" имеют очень определённую корреляцию: он пытается вырваться из своего старого стереотипа!

МПиО неэффективен не потому, что процесс поиска решения случаен, а, напротив, потому, что он не может выйти из "накатанной колеи", которая ведёт в другом направлении от успешного решения задачи.

Так как старые шаблоны не осознаются, то есть два принципиально разных подхода к решению задач. В жизни, как правило оба они смешиваются: такое разделения на полярные методы - скорее теоретическая условность.

Первый путь. Его можно назвать "логическим", "теоретическим", "рациональным" и т.п. Сущность такого подхода: вначале осознать шаблон, а затем его видоизменить. Этот путь кажется скорее рутинным, чем творческим. Но на самом деле именно этот путь - генеральное направление в развитии всевозможных технологий. Ни в какой области невозможно представить деятельность без приобретения фундаментальныхъ знаний, анализа, теоретизирования, математических рассчётов и т.п.
Второй путь. Его можно назвать "интуитивным". Сущность такого подхода: шаблон не осознаётся или осознаётся смутно. Недостаток анализа и теоретического, модельного представления пытаются компенсировать синтезом, "интуитивными" догадками, фантазированием. Но такая фантазия, только кажущаяся свободной, - иллюзия. Она повторяет неосознаваемые шаблоны, пытаясь внести в них случайные изменения. Но случайность при этом - тоже иллюзия. В действительности человеческий разум не "работает" случайным образом. На этом пути в той или иной степени используется МПиО. Означает ли всё это, что МПиО нельзя рекомендовать для практического применения? Отнюдь. Исторические факты говорят об обратном. Например, Томас Альва Эдисон, изготовил первую в мире электрическую лампочку с помощью этого метода. Но ведь на случайный поиск могли уйти десятилетия! Эдисон поступил так: он распределил работу между тысячью сотрудников (он был к тому времени владельцем крупной компании, поставившей изобретательство "на конвейер"). Таким образом история свидетельствует не об неэффективности МПиО, а как раз об обратном. МПиО может быть результативным. В любой деятельности первостепенное значение имеет организация, и она может быть различной.
Есть ещё одна причина, почему МПиО часто результативен, и никак не может быть уподоблен методу случайных ударов по клавишам пишущей машинке. Независимо от метода, которым ищется решение и независимо от его значимости (и "революционности"), каждое новое творческое решение - это только шаг. У любого продукта творчества есть аналоги-редшественники. Технологическое развитие идёт пошагово. Таким образом, какой бы "случайной" ни казалась догадка, она лишь звено в эволюционной цепи, и в этой цепи, оказывается совсем не случайно.

Генрих Альтшуллер в своей ставшей популярной Теории решения изобретательских задач в качестве одного из основных положений выдвинул идею об объективности эволюционного развития технических систем. В наше время многие усомнились в этом положении, потому что термин "объективность" потерял смысл в связи с крахом диалектического материализма.

Но развитие технологий всё же имеет эволюционный характер развития, но не "объективный", а социально обусловленный. В этом легко убедиться заглянув в любой каталог зарегистрированных изобретений. В этом смысле это положение представляется более реалистичным, чем концепция эволюции биологических видов Дарвина, в обоснованности которой гораздо больше сомнений.

Собственно, теория Дарвина появилась как проекция социальных представлений на биологический мир. Для мышления человека характерно проецирование, как в религии (см. у З.Фрейда), так и в науке и технике.

Методом проб и ошибок в той или иной степени пользовались и продолжают пользоваться все естественные науки, однако для таких наук о биологически активных соединениях, как фармакология или токсикология, этот метод является прямо-таки доминирующим.

Правда, в наши дни он применяется не совсем уж вслепую; понимание важнейших молекулярных механизмов, лежащих в основе проявления того или иного вида биологической активности, позволяет резко ограничить сферу поиска интересующего нас препарата. Однако и сегодня еще химикам приходится синтезировать и испытывать сотни соединений некоторого ряда, прежде чем будет найден препарат, устраивающий их во всех отношениях: высокоактивный, не обладающий побочным действием, устойчивый к действию определенных групп ферментов (или, наоборот, быстро ими разлагающийся). Несмотря на значительный прогресс в понимании сути физико-химических процессов, определяющих ту или иную форму биологической активности, поиск нового препарата по-прежнему очень сильно напоминает ту самую схватку с призраком, а исследователи вынуждены предпринимать совершенно вслепую множество ходов.

Метод проб и ошибок вовсе не обязательно реализуется в форме сознательного поиска нужного биологически активного соединения. Многих из нас тянет порой пожевать какой-то листик или стебелек; иногда мы отмечаем про себя, что вот эта травка на вкус сладкая, эта – кислая, а вон та – горьковатая, но тем не менее приятная. А более наблюдательные могут в некоторых случаях обратить внимание на более отдаленные последствия: головную боль, скажем, или – чем черт не шутит – неожиданное исцеление затяжного желудочного расстройства.

Именно на этом пути делались первые шаги к становлению фармакологии и токсикологии в доцивилизованные еще времена. Собирателями и хранителями таких сведений, копившихся столетиями или даже тысячелетиями, были различного рода шаманы, колдуны, жрецы. Часто шаманы при отправлении различных ритуалов приводили себя в состояние экстаза с помощью одурманивающих снадобий, преимущественно растительного происхождения.

Истоки современной науки о биологически активных соединениях следует, видимо, искать в первых попытках обобщения опыта этой, как бы сказали в наши дни, народной медицины. Тем более что такой опыт нуждается в тщательной очистке от всевозможных плевел, примеси мистики, порой примитивной, иногда рафинированной.

В очагах великих цивилизаций древности – Средиземноморье, Индия, Китай – появились энциклопедические труды, содержащие описания тысяч лекарственных снадобий, ядов, дурманящих средств, причем возникли почти независимо друг от друга, базируясь на совершенно различных традициях народной медицины.

Первая серьезная попытка их обобщения была предпринята лишь на рубеже нынешнего тысячелетия блестящим Авиценной. Впрочем, многие региональные ветви «традиционных медицин» продолжали развиваться в почти герметической изоляции до самого последнего времени; вспомним хотя бы тибетскую медицину, ассимиляция канонов которой современной наукой начата лишь недавно (и не без элемента подозрительной сенсационной шумихи, но это уже отдельный вопрос).