完美的解只需要7步,不过,由于移错了步骤就会引起死解,因而得退回去重来,这就需要好多步骤。在更先进的版本中,这种解需要复杂的策略和许多步骤。一种由5个圆片组成的游戏需要31个步骤,7个圆片组成的游戏需要127步,等等。西蒙曾很严肃地说过,“汉诺依之塔对认知科学的重要性不亚于果蝇对现代基因学的意义它是一种无法估量其价值的标准研究环境”。可是,有时候,他又把这项荣誉归结给了国际象棋。
这个小组使用的另一项实验工具是密码算术,在这种难题中,一道简单的加法题中的数字换成了字母。目的是要找出这些字母代表哪些数字。下面是西蒙和纽厄尔简单一些的例子:
send送
re多
ney钱
第一步很明显:定是1,因为任何两位数这里指s不可能加起来大于19,哪怕有进位。西蒙和纽厄尔让志愿者一边解题一边大声念,把他们所说的一切话都记下来,之后把他们的这些思想过程的步骤编进图中,表现成一个步骤的寻找轨迹、不止一个选择时交叉点的决定,走向死解的一些错误选择,从最后一个交叉处回过头来重试另一个办法等等。
西蒙和纽厄尔特别利用了国际象棋,这是一种比汉诺依塔或者密码算术难得多的复杂问题。在一种60步骤的典型国际象棋比赛中,每一个步骤平均都有30种可能步骤;只先“看”三步就意味着要看到27000个可能性。西蒙和纽厄尔希望了解的问题是,象棋手是怎样处理数字如此庞大的可能性的。答案是:有经验的象棋手并不考虑他自己下一步可能要走,或者对手可能要走的所有的可能步骤,而只是考虑几步有意义,并符合基本常理的一些棋路,如“保护国王”,“不要因为很低的价值而随便弃子”等。简短地说,象棋手进行启发式的寻找一种由宽广的、符合棋理的战略原则引导的寻找而不是整体但没有条理的瞎找。
纽厄尔和西蒙问题求解学说又花费了他们15年的时间,因为字母顺序的原因,纽厄尔的名字在他们的共同出版物上总是处在前面。他们的学说是,问题求解是对一种通道的追寻,从开始状态直到目标。为了实现这个目标,求解者必须通过由他可能到达的所有可能状态构成的问题空间,并通过所有符合通道限制规则或域的条件的步骤找到一个通道。
在这样的一些寻求中,可能性通常会呈几何级增长,因为每一个决定点都会提供两种或者两种以上的可能性,可能性下面又有若干决定点,因此而提供另一套可能性。在普通的国际象棋比赛的60个步骤中,如前面已经说过的,每一个步骤平均都有30种可能性;一场比赛中通道的总数为30的60次方到3000万个百万立方百万立方百万立方百万立方百百万立方百万立方这个数字完全超出了人类的理解力。相应地,如西蒙和纽厄尔的研究所演示的,问题求解者在他们的问题空间里寻找他们的通道时,并不会寻找每一个可能的通道。
他们于1972年出版,并相应地称作人类问题求解的卷秩浩繁的著作中,纽厄尔和西蒙把他们认为是总体特征的东西提出来了。其中有:
因为短期记忆的局限,我们是以串行的方式在问题空间中搜寻的,一次解决一个问题。
可是,我们并不去执行对每一个可能性一个一个的串行搜寻。我们只在有很多种可能性的时候才使用这种方法。比如,如果你不知道一小串钥匙中的哪一个可以打开朋友家的门,你只好一次试一把。
在许多问题求解情形里,试误法是不可行的,这样,我们就只好进行启发式的搜寻。知识使这一点变得非常有效。解决象由八个字母构成的颠倒字母构成的字这样一个简单问题,比如sploer,可能需要56个工作日,如果你把全部40,320个排列以每5秒钟一个写下来的话,可是,大多数人可以在几秒或者几分钟内解决这个问题,因为他们排除掉了无效的组合比如,pb或者p只考虑有效的组合sl,pr,等。
一个常用的、重要的启发式简化法是纽厄尔和西蒙称作“最好从头开始”的方法。在搜寻通道的任何交叉点或者“决定树叉”上,我们必须先试有可能会把我们带到离目标最近的地方的那一个。每一步都试着靠近目标是非常有效的尽管有时候我们得离开它,以便绕过一个障碍物。
另一种补充性的,更为重要的启发是“中值末尾分析法,”西蒙称这种方法为“gps总体问题求解法的马力”。中值末尾分析法是一种前进和后退混合起来的分析法。跟只寻求前进步骤的象棋不一样,在许多情况下,问题求解者知道,他不能够直接进入目标,而只能退而求其次,先接近子目标,再从于目标接近大目标,或许,他还得退回到更早以前的子目标,或者更早更早一些的子目标。
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