ازمایش و خطا

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

آزمون و خطا یک روش اساسی برای حل مسئله است. [1] با تلاش‌های مکرر و متنوع مشخص می‌شود که تا زمان موفقیت ادامه می‌یابد، [2] یا تا زمانی که تمرین‌کننده تلاش را متوقف کند.

به گفته WH Thorpe ، این اصطلاح توسط C. Lloyd Morgan (1852-1936) پس از آزمایش عبارات مشابه "آزمایش و شکست" و "آزمایش و تمرین" ابداع شد. [3] تحت قانون مورگان ، رفتار حیواناتباید به ساده ترین شکل ممکن توضیح داده شود. جایی که به نظر می رسد رفتار متضمن فرآیندهای ذهنی بالاتر باشد، ممکن است با یادگیری آزمون و خطا توضیح داده شود. به عنوان مثال، روشی ماهرانه است که در آن تونی ترییر او دروازه باغ را باز کرد، که به راحتی توسط فردی که رفتار نهایی را مشاهده می کند، به عنوان یک اقدام بینش آمیز اشتباه می شود. با این حال، لوید مورگان مجموعه‌ای از تقریب‌ها را که سگ به تدریج پاسخ را یاد گرفته بود، تماشا و ضبط کرده بود و می‌توانست نشان دهد که برای توضیح آن نیازی به بینش نیست.

ادوارد لی تورندایک مبتکر تئوری یادگیری آزمون و خطا بر اساس یافته هایی بود که نشان داد چگونه می توان آزمایش آزمون و خطا را در آزمایشگاه مدیریت کرد. در آزمایش معروف خود، یک گربه را در مجموعه ای از جعبه های پازل قرار دادند تا قانون اثر در یادگیری را مطالعه کند. [4] او برای یادگیری منحنی هایی طراحی کرد که زمان هر آزمایش را ثبت می کرد. مشاهدات کلیدی ثورندایک این بود که یادگیری با نتایج مثبت ارتقا می‌یابد، که بعداً توسط شرطی‌سازی عاملی BF Skinner اصلاح و گسترش یافت .

آزمون و خطا نیز روشی برای حل مسئله، تعمیر ، تنظیم یا کسب دانش است. در رشته علوم کامپیوتر به این روش تولید و تست ( Brute force ) می گویند . در جبر ابتدایی، هنگام حل معادلات، حدس و بررسی است.

این رویکرد را می توان به عنوان یکی از دو رویکرد اساسی برای حل مسئله در تضاد با رویکردی که از بینش و نظریه استفاده می کند، مشاهده کرد. با این حال، روش‌های میانی وجود دارند که برای مثال، از نظریه برای هدایت روش استفاده می‌کنند، رویکردی که به تجربه‌گرایی هدایت‌شده معروف است.

این طرز تفکر به پایه اصلی عقل گرایی انتقادی کارل پوپر تبدیل شده است .

روش شناسی

رویکرد آزمون و خطا با موفقیت در مشکلات ساده و در بازی ها مورد استفاده قرار می گیرد و اغلب آخرین راه حل زمانی است که هیچ قانون ظاهری اعمال نمی شود. این بدان معنا نیست که رویکرد ذاتاً بی‌دقت است، زیرا یک فرد می‌تواند در دستکاری متغیرها در تلاش برای مرتب‌سازی احتمالاتی که می‌تواند منجر به موفقیت شود، روشمند عمل کند. با این وجود، این روش اغلب توسط افرادی استفاده می شود که دانش کمی در زمینه مشکل دارند. رویکرد آزمون و خطا از دیدگاه محاسباتی طبیعی آن مورد مطالعه قرار گرفته است [5]

ساده ترین برنامه ها

اشبی (1960، بخش 11/5) سه راهبرد ساده برای مقابله با یک مشکل تمرینی اساسی ارائه می دهد که کارایی بسیار متفاوتی دارند. فرض کنید مجموعه ای از 1000 کلید روشن/خاموش باید با آزمایش تصادفی بر روی یک ترکیب خاص تنظیم شود، جایی که انتظار می رود هر آزمایش یک ثانیه طول بکشد. [این همچنین در Traill (1978-2006، بخش C1.2) مورد بحث قرار گرفته است. استراتژی ها عبارتند از:

  • روش کمال گرایانه همه یا هیچ، بدون هیچ تلاشی برای کسب موفقیت های جزئی. انتظار می رود این بیش از 10^301 ثانیه طول بکشد، [یعنی 2^1000 ثانیه یا 3·5×(10^291) قرن]
  • یک آزمایش سریالی از سوئیچ ها، با حفظ موفقیت های جزئی (با فرض آشکار بودن این موارد)، که به طور متوسط ​​500 ثانیه طول می کشد.
  • تست موازی اما فردی همه سوئیچ ها به طور همزمان، که فقط یک ثانیه طول می کشد.

در اینجا به این فرض ضمنی توجه کنید که هیچ هوشمندی یا بینشی در مورد مشکل وجود ندارد. با این حال، وجود استراتژی‌های مختلف موجود به ما اجازه می‌دهد تا یک حوزه پردازش جداگانه ("برتر") را در نظر بگیریم - یک "متاسطح" بالاتر از مکانیک مدیریت سوئیچ - که در آن استراتژی‌های مختلف موجود می‌توانند به طور تصادفی انتخاب شوند. بار دیگر این "آزمایش و خطا" است، اما از نوع دیگری است.

سلسله مراتب

کتاب اشبی این ایده «فراسطح» را توسعه می‌دهد، و آن را به یک توالی بازگشتی کامل از سطوح، به طور متوالی بالاتر از یکدیگر در یک سلسله مراتب سیستماتیک گسترش می‌دهد. بر این اساس، او استدلال می‌کند که هوش انسانی از چنین سازمانی سرچشمه می‌گیرد: به شدت بر آزمون و خطا تکیه می‌کند (حداقل در ابتدا در هر مرحله جدید)، اما با چیزی که ما در پایان آن را «هوش» می‌نامیم، ظهور می‌کند. بنابراین احتمالاً بالاترین سطح سلسله مراتب (در هر مرحله) همچنان به آزمون و خطای ساده بستگی دارد.

تریل (1978-2006) پیشنهاد می کند که این سلسله مراتب اشبی احتمالاً با نظریه معروف مراحل رشد پیاژه مطابقت دارد. [این اثر همچنین نمونه 1000 سوئیچ اشبی را مورد بحث قرار می دهد. §C1.2] را ببینید. به هر حال، این بخشی از دکترین پیاژه است که کودکان ابتدا با انجام فعالانه به روشی کم و بیش تصادفی یاد می گیرند، و سپس امیدواریم از عواقب آن بیاموزند - که همگی شباهت خاصی به "آزمایش و خطا" تصادفی اشبی دارند. .

برنامه کاربردی

تریل (2008، به‌ویژه جدول «S» در صفحه 31 ) از جرن و پوپر پیروی می‌کند و این استراتژی را احتمالاً زیربنای همه سیستم‌های جمع‌آوری دانش می‌دانند - حداقل در فاز اولیه‌شان .

چهار سیستم از این قبیل شناسایی شده است:

  • انتخاب طبیعی که DNA گونه را "آموزش" می دهد ،
  • مغز فرد (در مورد بحث)؛
  • "مغز" جامعه به این شکل (از جمله بدنه علمی که به طور عمومی برگزار می شود). و
  • سیستم ایمنی تطبیقی .

ویژگی ها

آزمون و خطا دارای تعدادی ویژگی است:

  • راه حل گرا: آزمون و خطا هیچ تلاشی برای کشف اینکه چرا یک راه حل کار می کند، صرفاً اینکه یک راه حل است، انجام نمی دهد.
  • مشکل خاص: آزمون و خطا هیچ تلاشی برای تعمیم راه حل برای مشکلات دیگر نمی کند.
  • غیر بهینه: آزمون و خطا به طور کلی تلاشی برای یافتن راه حل است، نه همه راه حل ها، و نه بهترین راه حل.
  • نیاز به دانش کمی دارد: آزمون و خطا می تواند در جایی ادامه یابد که دانش کمی از موضوع وجود داشته باشد یا اصلاً وجود نداشته باشد.

هنگامی که تعداد محدودی از راه حل های ممکن وجود داشته باشد، می توان از آزمون و خطا برای یافتن همه راه حل ها یا بهترین راه حل استفاده کرد. برای یافتن همه راه حل ها، شخص به سادگی یادداشت می کند و به جای پایان دادن به فرآیند، زمانی که راه حلی پیدا می شود، ادامه می دهد تا زمانی که همه راه حل ها امتحان شوند. برای یافتن بهترین راه‌حل، فرد تمام راه‌حل‌ها را با روشی که توضیح داده شد، یافته و سپس بر اساس مجموعه‌ای از معیارهای از پیش تعریف‌شده، که وجود آن‌ها شرط امکان یافتن بهترین راه‌حل است، آنها را به صورت مقایسه‌ای ارزیابی می‌کند. (همچنین، هنگامی که تنها یک راه حل می تواند وجود داشته باشد، مانند مونتاژ یک پازل، هر راه حلی که پیدا شود تنها راه حل است و بنابراین لزوما بهترین است.)

مثالها

آزمون و خطا به طور سنتی روش اصلی یافتن داروهای جدید مانند آنتی بیوتیک ها بوده است. شیمیدانان به سادگی مواد شیمیایی را به طور تصادفی امتحان می کنند تا زمانی که مواد شیمیایی را با اثر مورد نظر پیدا کنند. در یک نسخه پیچیده تر، شیمیدانان طیف باریکی از مواد شیمیایی را انتخاب می کنند که تصور می شود با استفاده از تکنیکی به نام رابطه ساختار-فعالیت ممکن است تأثیر داشته باشد. (مورد دوم را می توان به عنوان تغییر مشکل به جای استراتژی راه حل در نظر گرفت: به جای "چه ماده شیمیایی به عنوان یک آنتی بیوتیک خوب عمل می کند؟" مشکل در رویکرد پیچیده این است که "کدام یک از مواد شیمیایی، در صورت وجود، وجود دارد. در این محدوده باریک به عنوان یک آنتی بیوتیک خوب عمل می کند؟) این روش به طور گسترده در بسیاری از رشته ها مانند فناوری پلیمر استفاده می شود .برای یافتن انواع یا خانواده های پلیمری جدید.

آزمون و خطا معمولاً در پاسخ‌های بازیکن به بازی‌های ویدیویی نیز دیده می‌شود - زمانی که بازیکنان با مانع یا رئیس روبرو می‌شوند ، اغلب استراتژی‌هایی را برای غلبه بر مانع یا شکست دادن رئیس تشکیل می‌دهند، که هر استراتژی قبل از موفقیت یا موفقیت بازیکن انجام می‌شود. بازی را ترک می کند

تیم های ورزشی همچنین از آزمون و خطا برای واجد شرایط شدن و/یا پیشرفت در مرحله پلی آف و کسب عنوان قهرمانی استفاده می کنند و استراتژی ها، بازی ها، ترکیب ها و ترکیب های مختلف را به امید شکست دادن تک تک حریفان در مسیر پیروزی انجام می دهند. این امر به ویژه در سری های پلی آف که در آن چندین برد برای صعود لازم است بسیار مهم است ، جایی که تیمی که یک بازی را می بازد این فرصت را خواهد داشت تا تاکتیک های جدیدی را برای یافتن راهی برای برنده شدن امتحان کند، اگر هنوز حذف نشده اند.

روش علمی را می توان حاوی عنصر آزمون و خطا در تدوین و آزمون فرضیه ها دانست. همچنین الگوریتم‌های ژنتیک ، بازپخت شبیه‌سازی‌شده و یادگیری تقویتی را مقایسه کنید - همه انواع برای جستجو که ایده اصلی آزمون و خطا را اعمال می‌کنند.

تکامل بیولوژیکی را می توان نوعی آزمون و خطا در نظر گرفت. [6] جهش های تصادفی و تغییرات ژنتیکی جنسی را می توان به عنوان آزمایش و تناسب اندام تولید مثلی ضعیف یا عدم تناسب اندام بهبود یافته به عنوان خطا در نظر گرفت. بنابراین، پس از مدت‌ها، «دانش» ژنوم‌های به‌خوبی انطباق‌یافته، صرفاً به‌واسطه توانایی تولیدمثل آن‌ها انباشته می‌شود.

Bogosort ، یک الگوریتم مرتب‌سازی مفهومی (که بسیار ناکارآمد و غیرعملی است)، می‌تواند به عنوان یک رویکرد آزمون و خطا برای مرتب‌سازی فهرست در نظر گرفته شود. با این حال، نمونه‌های ساده معمولی bogosort ردیابی نمی‌کنند که کدام دستورهای فهرست امتحان شده‌اند و ممکن است همان ترتیب را هر چند بار امتحان کنند، که یکی از اصول اولیه آزمون و خطا را نقض می‌کند. آزمون و خطا در واقع کارآمدتر و کاربردی تر از bogosort است. برخلاف bogosort، تضمین شده است که در یک لیست محدود در زمان محدود متوقف می شود، و حتی ممکن است یک روش معقول برای مرتب کردن لیست های بسیار کوتاه تحت برخی شرایط باشد.

عنکبوت های پرنده از جنس Portia از آزمون و خطا برای یافتن تاکتیک های جدید در برابر طعمه های ناآشنا یا در موقعیت های غیر معمول استفاده می کنند و تاکتیک های جدید را به خاطر می آورند. [7] آزمایش‌ها نشان می‌دهد که Portia fimbriata و Portia labiata می‌توانند از آزمون و خطا در یک محیط مصنوعی استفاده کنند، جایی که هدف عنکبوت عبور از یک تالاب مینیاتوری است که برای یک پرش ساده بسیار عریض است و باید یا بپرد، سپس شنا کند یا فقط شنا کند. [8] [9]

همچنین ببینید

منابع

  1. کمبل، دونالد تی. (نوامبر ۱۹۶۰). "تنوع کور و حفظ انتخابی در افکار خلاق مانند سایر فرآیندهای دانش". بررسی روانشناختی . 67 (6): 380-400. doi : 10.1037/h0040373 . PMID  13690223 .
  2. فرهنگ لغت مختصر آکسفورد ص 1489
  3. ^ Thorpe WH منشأ و ظهور اخلاق شناسی. هاچینسون، لندن و پراگر، نیویورک. p26. شابک 978-0-03-053251-1 
  4. ^ Thorndike EL 1898. هوش حیوانات: مطالعه تجربی فرآیندهای ارتباط در حیوانات. تک نگاری های روانشناسی شماره 8.
  5. ^ X. Bei, N. Chen, S. Zhang, On the Complexity of Trial and Error, STOC 2013
  6. رایت، سروال (1932). "نقش جهش، همخونی، تلاقی و انتخاب در تکامل" (PDF) . مجموعه مقالات ششمین کنگره بین المللی ژنتیک . دوره 1. شماره 6: 365 . بازبینی شده در 17 مارس 2014 .
  7. هارلند، دی‌پی و جکسون، RR (2000). ""گربه های هشت پا" و نحوه دید آنها - مروری بر تحقیقات اخیر در مورد عنکبوت های پرنده (Araneae: Salticidae)" (PDF) . Cimbebasia . 16 : 231–240. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 28 سپتامبر 2006. بازیابی شده 5 مه 2011 .
  8. ^ جکسون، رابرت آر. فیونا آر کراس; کریس ام. کارتر (2006). "تغییر جغرافیایی در توانایی عنکبوت برای حل یک مشکل حبس با آزمون و خطا" . مجله بین المللی روانشناسی تطبیقی ​​. 19 : 282-296 . بازبینی شده در 8 ژوئن 2011 .
  9. ^ جکسون، رابرت آر. کریس ام. کارتر; مایکل اس. تارسیتانو (2001). "حل آزمایش و خطا یک مشکل حبس توسط یک عنکبوت پرش، Portia fimbriata ". رفتار . لیدن: Koninklijke Brill. 138 (10): 1215-1234. doi : 10.1163/15685390152822184 . ISSN 0005-7959 . JSTOR 4535886 .  

ادامه مطلب

  • اشبی، WR (1960: ویرایش دوم). طراحی برای یک مغز چپمن و هال : لندن.
  • تریل، RR (1978-2006). توضیح مولکولی برای هوش… , پایان نامه دانشگاه برونل , HDL.handle.net
  • تریل، RR (2008). فکر کردن با مولکول، سیناپس یا هر دو؟ - از طرحواره پیاژه، تا انتخاب/ویرایش ncRNA . Ondwelle: ملبورن. Ondwelle.com — یا نسخه فرانسوی Ondwelle.com.
  • زیپلیوس، آر (1991). Die experimentierende Methode im Recht (آزمایش و خطا در فقه)، آکادمی علوم، ماینز، ISBN 3-515-05901-6