貪婪算法與黑箱測試——我們是如何選擇的

首先簡單介紹一下貪婪算法和黑箱測試的概念:

簡單來說,貪婪算法就是通過局部最優(yōu)達到整體最優(yōu)的算法。當一個任務過于龐大,無法從整體上計算尋求最優(yōu)解的時候,往往需要對任務進行拆解細分成許多小任務逐一完成再組合起來。貪婪算法就是希望通過將任務拆解細分到能夠計算的程度,希望通過細分子任務最優(yōu)的方式達到組合后整體任務最優(yōu)。

一個典型的系統(tǒng)往往是這樣的:輸入——系統(tǒng)函數(shù)——輸出。因此,要想知道什么樣的輸入能得到什么樣的輸出,了解中間的系統(tǒng)函數(shù)是至關重要的一環(huán)。但可惜的是,因為某些原因的限制,我們無法知道這個系統(tǒng)的具體情況,不了解它是如何處理輸入數(shù)據(jù)的。這個時候,這一系統(tǒng)函數(shù)對我們來說就是一個黑箱子。針對這一黑箱的測試即為黑箱測試。一般是通過控制變量法,不斷改變輸入元素的組成,通過分析輸出與輸入的對應關系,反推出系統(tǒng)函數(shù)的具體形式。

貪婪算法有這樣一個特點:先不去考慮不同的貪婪策略,如果貪婪的次數(shù)越少,那么越有可能達到整體最優(yōu)。這一點是顯而易見的,如果對整體取貪婪,即只取一次最優(yōu)時,雖然不同的策略可能有不同的結(jié)果,但得到的必然是整體最優(yōu)解。換句話說,如果我們能從更多角度,更大范圍地對問題深入分析,那么得到好結(jié)果的可能性也會相應提高。

而黑箱測試在生活中其實是非常常見的:我們知道通過按開機鍵啟動電腦、知道離火太近會被灼傷、知道某種藥材可以用來治病。這些東西是可以通過經(jīng)驗總結(jié)出來的,但至于為什么,又有幾個人能夠徹底說的清楚呢?這也是科學界繞不開的一大問題:我們所有的研究成果,被實驗驗證的理論,都是基于觀察得到的,實際并不清楚其根本原因。例如《三體》里的農(nóng)場主理論,原型是英國哲學家伯特蘭?羅素提出的火雞問題:在火雞飼養(yǎng)場里,一只火雞發(fā)現(xiàn),每天上午9點鐘主人給它喂食。它并不馬上做出結(jié)論,而是慢慢觀察,一直收集了有關上午9點給它喂食這一事實的大量觀察證據(jù):雨天和晴天,熱天和冷天,星期三和星期四,各種各樣的情況。最后,它得出了下面的結(jié)論:“主人總是在上午9點鐘給我喂食?!笨墒?,事情并不像它所想象的那樣簡單和樂觀:在圣誕節(jié)前一天的9點,主人沒有給它喂食,而是把它宰殺。

如果我們將兩者結(jié)合起來,就會發(fā)現(xiàn)這兩者是如何構筑我們思考和選擇的了:我們總結(jié)歸納前人走過的道路,得到了“什么因結(jié)什么果”的基本認知,從而指導自己,在有限的已知信息里選擇自己決定最好的選項,如此往復循環(huán)。

說到這里也就能理解了:家長們總希望孩子學盡可能多的東西;老人們總希望子女別太折騰,找個穩(wěn)定的工作就好……當然,也肯定會有人說“讀書不一定有用”,“不拼搏豈不妄負人生”之類的。無無意去辯駁價值取向的問題。畢竟黑箱測試的結(jié)果各種各樣,人們從未能精確分解導致某種結(jié)果的每一個影響因素,加上個體差異,最終如何選擇還得看個人相信何種“黑箱測試”的結(jié)果??偨Y(jié)來說,人們非常依賴過往的經(jīng)驗,因此開先河永遠是極其困難的事情,想做第一個吃螃蟹的人需要很大勇氣。從某種角度上來說,即使是所謂開創(chuàng)性的第一次嘗試,未必沒有受到相近”黑箱測試“結(jié)果的影響。

由于我們都是從觀測到的黑箱測試結(jié)果來進行選擇,根據(jù)貪婪算法的特點, ?顯然年長有經(jīng)驗的人更加占據(jù)優(yōu)勢。因為他們有更多的“黑箱測試”結(jié)果可以依靠,即能從更大范圍內(nèi)尋求最優(yōu)。什么是遠見?不求全盤知曉,只需技高一籌,棋勝一招。因為有經(jīng)驗者潛在的可貪婪范圍比較大,所以更可能做出更好的選擇。

當然了,世事無絕對。 在什么情況下菜鳥能勝過老鳥呢?答案顯然是:變革。人做選擇的前提是根據(jù)自己的經(jīng)驗和常識,而越有經(jīng)驗的人,在遇到變革的時候往往也會為經(jīng)驗所累(如果你將某個結(jié)果驗證了成千上萬遍,那么也會將其當成是真理,就好像那只火雞)。這也是為什么往往老人更容易 固執(zhí)己見,想來用來一輩子的東西,若要推翻真的一件難以接受的事情。

寫到這里,我們可以大致得到這樣一個結(jié)論:人是通過觀察歸納總結(jié)來認識世界的,然后在這一基礎上使用某種貪婪策略去尋找最優(yōu)解。至于這種策略是如何制定的,會受到哪些因素影響,這個有問題又需要通過大量的“黑箱測試”來歸納。于是乎,我們的認知和結(jié)論,就好像農(nóng)場里的火雞,等著被變革殺掉的那一天。

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