启发式方法

启发式方法指的是快速、有效和高效地找到问题最佳解决方案的方法。“启发式”一词来源于古希腊语“eurisko”，意为“发现、找到或搜索”。它是一种实用的心理捷径，用于解决问题和做出决策，从而减轻认知负荷，且不需要完美。这种方法有助于在有限的时间内找到一个较大问题的满意解决方案。

试错启发式是最基本的启发式方法。它可以应用于所有情况，从匹配螺母和螺栓到解决代数问题。一些常用于解决超材料问题的启发式方法是视觉表示、前向/后向推理、附加假设和简化。

启发式方法的优点

启发式方法是解决问题和做出决策的最佳方法之一。该方法借助心理技巧提供快速解决方案。启发式方法的一些优点如下：

• 属性替换：对于更复杂和困难的问题，也可以选择一个与原始问题相关的更简单的问题。这种属性替换技术使该方法更具优势。
• 减少工作量：启发式方法通过做出不同的选择和决策，减少了解决问题所需的心理努力。这使得该方法成为解决许多耗时问题的最有效方法之一。
• 快速而节俭：借助启发式方法，问题可以在有限的时间内解决，并且可以获得最佳且准确的答案。

启发式方法的缺点

众所周知，启发式方法有助于我们快速有效地解决问题和做出决策，但在某些情况下，它们也可能导致错误和偏颇的决策。启发式方法的某些缺点如下：

• 不准确的决策：启发式方法并非总能为问题提供准确的答案或决策。有时，该方法可能会提供不准确的解决方案或判断，关于事物在您脑海中出现的普遍程度以及某些代表性事物可能是什么。通过决策操纵的例子可以很容易理解这一点。
• 偏颇的决策：并非强制性，也非百分之百证明，过去有效的决策或解决方案在其他情况甚至相同情况下会始终奏效。如果一个人总是依赖相同的启发式方法，那么这可能会使他/她难以看到其他更好和替代的解决方案。
• 降低创造力：如果一个人总是依赖相同的决策，这也会降低他/她的创造力以及决策和解决问题的能力。它不允许这个人提出新的想法和判断。
• 刻板印象和偏见：这些方法还会影响某些事物，例如刻板印象和偏见。当一个人使用心理捷径对其他人进行分类和归类时，他/她可能会错过更相关和信息丰富的内容。这种情况可能会导致对人的刻板印象和偏见分类，以及与实际情况不符的决策。

启发式方法的四个原则

乔治·波利亚 (György (George) Pólya) 在其 1945 年出版的名为《如何解题》的书中提出了启发式方法的四个原则。这些原则应按给定的正确顺序遵循；否则，可能难以找到问题的解决方案。这就是为什么它们也被称为该方法的四个步骤。

• 第一原则 - 理解问题：这是解决问题的第一步。这是最重要的原则，因为在解决问题之前，需要理解真正的问题。但许多人跳过了寻找最初合适方法的这一原则。该原则侧重于了解问题并从其他角度审视问题。
  本原则涵盖的各个方面包括：问题是什么，正在发生什么，是否有其他解释问题的方法，是否所有所需信息都可用等。所有这些要点都有助于理解实际问题及其各个方面。
• 第二原则 - 制定计划：一个问题可以通过许多不同的方式解决。第二原则指出，需要找到用于解决给定问题的最佳方式。为此，正确的策略是首先找出需求。反向的“倒推法”可以对此有所帮助。在这种方法中，人们假设有一个解决方案，这有助于他们从起点解决问题。

它还有助于全面了解可能性，立即排除效率较低的可能性，比较所有剩余的可能性，或应用对称性。这提高了人的判断能力和创造力。
• 第三原则 - 执行计划：在制定适当的策略后，即可执行计划。然而，为此，必须耐心并给予解决问题所需的时间。因为执行计划比制定计划更困难。如果计划没有提供任何解决方案或不符合预期，建议以更好的方式重复第二个原则。
• 第四原则 - 评估和调整：此原则评估事物是否按计划进行。换句话说，它表明我们将计划方式与标准方式进行匹配。在此之后，发现事物保持良好状态，以便可以找到解决问题的最佳方式。有些计划可能奏效，而有些则可能不奏效。因此，在经过适当评估后，可以采用最合适的方式来解决主要问题。

启发式方法的类型

波利亚也使用了几种启发式方法。下面讨论一些最流行的方法：

• 分治法：在该技术下，原始问题被分解成更小的部分或子问题，以便更容易找到答案。在分别解决这些子问题后，可以将它们合并以获得原始问题解决方案的最终答案。
• 归纳法：该方法涉及一个比原始问题小的问题，该问题已经解决。通过从较小问题中推导出泛化，或者使用与前一个问题相同的方法，可以解决原始的较大问题。
• 简化法：众所周知，问题是由不同因素和原因解决的，该方法预先为主问题设定了各种限制。它有助于减少原始问题的自由度并更容易获得解决方案。
• 建构法：在此方法下，问题逐步解决，当第一步通过时，解决方案被视为胜利。之后，采取连续的步骤以达到最终阶段。它有助于找到解决问题的最佳方法并获得成功的结果。
• 局部搜索法：在此方法中，搜索并使用解决问题最可行的方法。在解决过程中不断改进方法，当没有进一步改进的空间时，方法结束，最终结果就是问题的答案。

启发式方法在各个领域的应用

心理学

• 启发式方法的非正式模式
  • 情感启发式：情绪被用作影响决策的心理捷径。情绪是快速有效地做出决策或解决问题的驱动力。它用于根据人们将愉悦或消极情绪与刺激联系起来来评估事物的危险和优势。它也可以被称为直觉决策，因为如果直觉是正确的，回报将大于风险。
  • 熟悉度启发式：在各种情况下使用的一种心理捷径，人们假设导致先前行为的情况在当前情况下仍然适用，因此先前的行为可以正确应用于新情况。当人们处于巨大的精神压力之下时，情况尤其如此。
  • 峰终定律：一项事件的体验仅根据该事件高潮时感受到的情绪进行评价。通常，并非所有事件都被视为完整的，而是观众在高潮时感受到的，无论事件是愉快的还是痛苦的。所有其他情绪并未消失，但它们没有被使用。它还可以包含事件的持续时间。
  • 其他一些类型
    • 平衡启发式
    • 基率启发式
    • 常识启发式
    • 锚定和调整
    • 可用性启发式
    • 感染启发式
    • 默认启发式
    • 有根据的猜测启发式
    • 努力启发式
    • 承诺升级
    • 公平启发式
    • 天真多样化
    • 代表性启发式
    • 稀缺性启发式
    • 模拟启发式
    • 社会认同
    • 倒推法
• 启发式方法的正式模式
  • 方面消除启发式
  • 快速节俭树
  • 流畅性启发式
  • 凝视启发式
  • 识别启发式
  • 满意化
  • 相似性启发式
  • 选择最佳启发式
  认知地图
  认知地图也被发现是用启发式方法操纵和创建的。我们物理环境的内部表示，特别是与空间关系相关的，被称为认知地图。我们的记忆使用这些内部表示作为我们在外部环境中的指导。当被问及地图成像、距离和其他主题时，发现受访者经常扭曲视觉效果。图像的正则化导致了这些偏差。

哲学：一个很好的例子是，模型是理解其所建模事物的启发式工具，因为它从不与它所建模的事物完全相同。从这个意义上说，启发式包括故事、类比等。在柏拉图最著名的作品《理想国》中阐述的乌托邦概念就是一个经典的例子。它意味着《理想国》中所代表的“理想城市”既不是作为努力目标，也不是作为发展的指导原则。相反，它展示了如果选择并严格遵循某些原则，一切将如何相互关联，以及一件事将如何导致另一件事（有时会带来灾难性后果）。

名词“启发式”经常用来定义一种经验法则、技术或方法。科学哲学家认为，启发式在创造性思维和科学假说的形成中很重要。

法律：启发式方法在法律理论中，特别是在法律和经济学理论中，当可以进行逐步分析时，只要“实用性”由治理机构的利益决定，就会使用启发式方法。

目前的证券监管结构基于所有投资者都是完全理性的假设。实际投资者受到认知偏差、启发式和框架效应的限制。例如，所有州和美国无人陪伴者的法定饮酒年龄是 21 岁。人们认为，人们必须足够成熟，才能在考虑酒精摄入风险的情况下做出判断。鉴于人们成熟的速度各不相同，21 岁对某些人来说可能太晚，对另一些人来说可能太早。在这种情况下，采用相当武断的截止日期，因为很难或不切实际地确定一个人是否足够成熟，以至于社会可以信任他们承担如此高的责任。然而，其他提议的修正案包括完成酒精教育课程作为合法持有酒精的条件，而不是达到 21 岁。由于完成此类课程可能是可选而非强制性的，因此青少年酒精政策将更多地是逐案处理而非启发式的。

刻板印象：人们也使用启发式方法来对不熟悉或从未见过的事物形成看法或判断。它们作为一种心理捷径，根据一个人的社会地位、行为和背景来猜测关于他/她的一切。它不仅与对一个人的假设有关，还与事件、经历和所有其他事物有关。它也可能是纯粹的猜测。刻板印象，正如记者沃尔特·李普曼在他的著作《舆论》（1922 年）中最初定义的那样，是我们根据经验和我们获得的世界信息而形成的心理图像。

人工智能：该方法在人工智能中也有助于寻找解决方案空间。在人工智能系统中，启发式方法可以用来寻找解决方案空间。启发式方法通过修改分支的权重来获得，这取决于每个分支通向目标节点的可能性，或者通过应用设计者已编程到系统中的函数来获得。

什么可以操纵决策？

一个人在做决策时可以使用许多不同的方式。这些不同的方式可以根据其适用性在不同情况下使用。您应该了解每种类型的作用，以便您可以决定在何种情况下选择哪种方式。但即使有这些方式，一个人在做决策时也可能受到操纵。这种情况可能由于以下情况而发生：

• 可用性：在这种方式中，决策是根据脑海中某些想法的快速可用性而做出的。当我们想做出决定时，我们会对各种相关的例子感到困惑。这些例子是您记忆的一部分。现在问题出现了，您应该选择哪个例子。因此，您可以选择那些在您脑海中更常见或更频繁出现的例子。
  例如，您想从阿格拉到德里旅行，您选择火车作为交通工具。但突然，您想到了最近的几次火车事故。您可能会觉得火车旅行不安全，然后转向公路旅行。由于您首先想到的火车旅行的危险想法，这改变了您对火车旅行的态度。在这里，可用性启发式迫使您认为火车事故比实际情况更常见。
• 代表性：在代表性启发式下，决策是通过将当前情况与最具代表性的心理原型进行比较而做出的。如果您正在尝试决定某事，您可以将当前情况与过去情况或心理示例进行关联或比较，并以此为基础做出决定。例如，一个陌生的老人可能会让您想起您的祖父。在这种情况下，您的思想会将那个老人与您的祖父进行比较，并立即假设这个人会善良、温柔和值得信任，因为您的祖父也具有类似的品质。
• 情感：情感启发式通过影响您在特定情况下经历的情绪和感受来帮助决策。例如，根据一些研究发现，一个人在情绪消极时会关注决策的潜在缺点。他/她看不到决策的积极面和可能的益处，这可能会受到消极情绪决策的影响。另一方面，当一个人在情绪积极时做出决策，他/她可以看到所有的益处并降低决策的风险。这表明一个人的情绪或对情况的情感如何影响决策。
• 锚定：锚定偏见或锚定启发式是指通过受到您获得的第一个信息片段的过度影响来决定某事。这使得这个人无法考虑其他因素。通过这种方式，他/她可能会做出错误或糟糕的决定，并且无法找到最佳的可能决定。例如，您要去购物，并且您已经预先确定了您愿意为一件连衣裙支付的金额。现在假设，在第一家商店，您以 5% 的折扣买到这件连衣裙，您立即接受了，没有任何讨价还价或寻找更好的交易。因此，您的决定可能不如本来可能的好。这表明了锚定偏见。

启发式教学法

在这种技术下，向学生提出一个问题，并要求他们使用图书馆、实验室和工作室等多种识字资源来解决问题。教师的职责是启动学习，学生在整个过程中积极参与。他们努力通过运用创造性思维和想象力来开发基于某种推理的相关解决方案。他们从自己的错误中学习。这种教学策略的主要重点是：

• 培养解决问题的思维模式。
• 培养对问题的科学视角。
• 提高一个人的表达能力。

其基本概念如下：

• 在任何给定时间，尽量少的人参与。
• 鼓励学习者尽可能多地发现自己。

启发式方法与精确解法

启发式方法与精确解法不同且优越的特点如下：