Simon — The Structure of Ill Structured Problems (1973)
Вид: статья (Artificial Intelligence, т. 4, 1973, с. 181–201)
Коротко
Вопрос: где проходит граница между хорошо и плохо структурированными задачами и недоступны ли плохо структурированные задачи системам искусственного интеллекта, которые справляются с хорошо структурированными?
Ответ: Simon утверждает, что степени определённости задачи образуют непрерывный ряд от хорошо к плохо структурированным и зависят от возможностей решающего; процесс решения выглядит плохо структурированным, если у машины есть очень большая долговременная память потенциально важной информации и (или) доступ к очень большой внешней памяти о реальных последствиях действий; на вопрос о доступности для ИИ Simon заранее заявляет, что намерен показать: реальной границы нет и нет оснований думать, что нужны новые, неизвестные типы процессов.
Тезисы
Т1. Плохо структурированная задача — остаточное понятие
- Против: нет
- Аргумент: Simon сравнивает такую задачу с НЛО и с внечувственным восприятием: задача считается плохо структурированной, если она не хорошо структурирована. Остаточные категории живучи: их трудно доказать пустыми.
- Цитата: «In just the same way, “ill structured problem” (ISP) is a residual concept.»
Т2. Формально определить хорошо структурированную задачу нельзя; можно лишь перечислить предложенные критерии
- Против: нет
- Аргумент: критерии, по Simon, не абсолютны и выражают отношение между свойствами области задач и возможностями решающего механизма. Первый из перечисленных признаков — наличие определённого критерия проверки любого предложенного решения.
- Цитата: «Instead, we must be content simply to set forth a list of requirements that have been proposed at one time or another as criteria a problem must satisfy in order to be regarded as well structured.»
- Цитата: «A further element of indefiniteness and relativity arises from the fact that the criteria are not absolute, but generally express a relation between characteristics of a problem domain, on the one hand, and the characteristics and power of an implicit…»
- Данные: первый признак хорошо структурированной задачи.
- Цитата: «There is a definite criterion for testing any proposed solution, and a mechanizable process for applying the criterion.»
Т3. Между хорошо и плохо структурированными задачами нет границы: есть непрерывный ряд степеней определённости
- Против: деление задач на два класса
- Аргумент: расплывчатость и относительность критериев, по Simon, отражают непрерывный ряд степеней определённости и зависимость определённости от силы доступных приёмов решения.
- Цитата: «But this vagueness and relativity simply reflect, as i shall try to show, the continuum of degrees of definiteness between the well structured and ill structured ends of the problem spectrum, and the dependence of definiteness upon the power of…»
Т4. При буквальном прочтении условия 4 поиск доказательств не для всякого решающего хорошо структурирован, а шахматы в целом партии по большинству критериев — плохо структурированная задача
- Против: представление о логическом выводе и играх как образцах хорошо структурированных задач
- Аргумент: о механических доказывателях теорем говорят, что им нужна изобретательность, но, по Simon, изобретательность, как правило, требует нарушить четвёртое условие и выйти в более широкий мир плохо структурированных задач. Шахматы в малом (при рассмотрении одного хода) можно считать хорошо структурированной задачей, но в целом партии, по большинству критериев, — плохо структурированной: игра, если считать её одной задачей, постоянно переопределяет, в чём задача состоит.
- Цитата: «It is sometimes said that they could only succeed if endowed with ingenuity; but ingenuity, whatever it is, generally requires violating Condition 4---moving out into the broader world of ISPs.»
- Цитата: «Playing a game of chess—viewing this activity as solving a single problem—involves continually redefining what the problem is.»
- Цитата: «Even if we regard chess playing as a WSP in the small (i.e., during the course of considering a single move), by most criteria it must be regarded as an ISP in the large i.e., over the course of the…»
Т5. Определённость структуры во многом иллюзия
- Против: нет
- Аргумент: иллюзия возникает, когда идеализированную задачу, предъявленную идеализированному и неограниченно мощному решающему, смешивают с реальной задачей для решающего с ограниченными вычислительными возможностями.
- Цитата: «As our two examples show, definiteness of problem structure is largely an illusion that arises when we systematically confound the idealized problem that is presented to an idealized (and unlimitedly powerful) problem solver with the actual problem that is to…»
Т6. В общем случае задачи, которые ставит мир, лучше считать плохо структурированными; хорошо структурированными они становятся при подготовке для решающего
- Против: нет
- Аргумент: в общем случае задачи, которые мир ставит перед решающими, лучше считать плохо структурированными; хорошо структурированными они становятся только в процессе подготовки для решающих.
- Цитата: «In general, the problems presented to problem solvers by the world are best regarded as ISPs.»
- Цитата: «They become WSPs only in the process of being prepared for the problem solvers.»
Т7. Simon признаёт основание за утверждением, что значительная часть усилий уходит на структурирование задач, а не на решение уже структурированных
- Против: мнение, что «настоящее» решение задачи происходит только при её структурировании
- Аргумент: Simon признаёт основание за утверждением о значительной части усилий, уходящей на структурирование, но не принимает более сильную форму этого утверждения (что настоящее решение происходит только при структурировании) и считает её опровергнутой.
- Цитата: «Nevertheless, there is merit to the claim that much problem solving effort is directed at structuring problems, and only a fraction of it at solving problems once they are structured.»
Т8. Проектирование дома у творческого архитектора лежит в плохо структурированной части спектра
- Против: нет
- Аргумент: в начале нет определённого критерия проверки предложенного решения, а пространство задачи нельзя задать осмысленно: оно должно охватывать все конструкции, материалы и порядки проектирования, которые архитектор может когда-либо рассмотреть.
- Цитата: «There is initially no definite criterion to test a proposed solution, much less a mechanizeable process to apply the criterion.»
Т9. Архитектор работает с локально хорошо структурированными подзадачами, а структура появляется из памяти по ходу проектирования
- Против: нет
- Аргумент: задача «спроектировать дом» вызывает из долговременной памяти нужные атрибуты и подцели; в схеме Simon в каждый короткий отрезок времени архитектор решает задачу, которая, возможно, начиналась плохо структурированной, а вскоре становится хорошо структурированной. Целое приобретает структуру через разбиение на подзадачи и вызов требований по мере продвижения.
- Цитата: «The whole design, then, begins to acquire structure by being decomposed into various problems of component design, and by evoking, as the design progresses, all kinds of requirements to be applied in testing the design of its components.»
- Цитата: «During any given short period of time, the architect will find himself working on a problem which, perhaps beginning in an ill structured state, soon converts itself through evocation from memory into a well structured problem.»
Т10. При проектировании по подзадачам связи между ними, вероятно, упускаются или недооцениваются
- Против: нет
- Аргумент: решения частных подзадач могут быть нарушены позже, когда внимание переходит к другим аспектам; часть критериев вообще может остаться невызванной.
- Цитата: «Interrelations among the various well structured subproblems are likely to be neglected or underemphasized.»
Т17. Поскольку координация подзадач встроена в организацию процесса проектирования, итог может сильно зависеть от порядка шагов
- Против: нет
- Аргумент: в той мере, в какой координация встроена в организацию процесса, местные проектные решения согласуются в разумное целое; поэтому итог может сильно зависеть от порядка шагов, а различия в стиле могут возникать из организации процесса так же легко, как из явных решений архитектора.
- Цитата: «This means that the final product may be very much influenced by the order in which the design steps are taken up.»
- Цитата: «As a result, differences in style between different designs can result as readily from the organization of the design process as from explicit decisions of the architect to specify one style or another.»
Т11. Устройство для плохо структурированных задач чередует решение локально хорошо структурированной задачи и изменение пространства задачи через извлечение информации
- Против: идея, что вся нужная информация должна быть собрана в неизменное пространство задачи в начале
- Аргумент: Simon объясняет чередование последовательным характером решающей системы: она берёт на вход немногие аргументы и выдаёт немногие структуры, а большая долговременная память почти вся нерелевантна в короткий отрезок обработки. Даже при предварительном сборе информации поиск входов остался бы необходимым.
- Цитата: «One might ask why the system is organized in this fashion—with alternation between problem solving in a (locally) well structured problem space and modification of the problem space through retrieval of new information from long-term memory.»
- Цитата: «The answer revolves around the basically serial character of the problem solving system.»
Т12. Организационное проектирование (корабль) устроено так же: каждая часть выглядит хорошо структурированной
- Против: нет
- Аргумент: на описании проектирования нового линкора, составленном Sir Oswyn Murray и приведённом у Simon, он замечает, что каждая группа экспертов, получив общие требования, видит свою подзадачу как относительно хорошо структурированную.
- Цитата: «What is striking about Sir Oswyn’s account is how well structured each part of the design process appears.»
Т13. Кратковременное и обратимое изменение представления задачи называют адаптацией или обратной связью, более или менее постоянное — обучением
- Против: нет
- Аргумент: на примере разумного робота в реальной среде показано, что его внутреннее представление среды неточно; оно пересматривается по мере поступления новых сведений, и решающий оказывается перед хорошо структурированной задачей, которая меняется от момента к моменту.
- Цитата: «If the continuing alteration of the problem representation is short-term and reversible, we generally call it “adaptation” or “feedback”, if the alteration is more or less permanent (e.g., revising the “laws of nature”), we refer to it as “learning”.»
Т14. Любой процесс решения выглядит плохо структурированным при очень большой долговременной или внешней памяти
- Против: нет
- Аргумент: «большая» память определяется относительно того объёма информации, который может влиять на поведение процессора за короткое время. Simon выводит, что задача с большой базой потенциально важных знаний может выглядеть плохо структурированной, и решающий эффективен лишь при наличии средств для таких задач.
- Цитата: «Our analysis has led us to see that any problem solving process will appear ill structured if the problem solver is a machine that has access to a very large long-term memory (an effectively infinite memory) of potentially relevant information…»
- Цитата: «It implies that, from the standpoint of the problem solver, any problem with a large base of potentially relevant knowledge may appear to be an ill structured problem; and that the problem solver can be effective in dealing with it…»
Т15. Усвоение сведений из инструкций и из внешнего мира одновременно помогает пониманию и ограничивает его
- Против: нет
- Аргумент: новые сведения из инструкций и из внешнего мира подгоняются под уже имеющиеся форматы и процессы, что помогает их усвоению, но сохраняет прежние формулировки задач; воспринятый мир лучше структурирован, чем мир за пределами восприятия. Сведения, вызываемые из долговременной памяти, по Simon, особых трудностей усвоения не создают.
- Цитата: «This interaction is both a vital aid to, and a limitation upon, the understanding process.»
- Цитата: «The world as perceived is better structured than the raw world outside.»
- Данные: сведения из долговременной памяти.
- Цитата: «Information evoked by the production-recognition system from long-term memory should not create particular difficulties of assimilation.»
Т16. В ранних схемах ИИ вроде NSS и планирования в GPS не было (или почти не было) очень большой долговременной памяти вызываемой информации
- Против: нет
- Аргумент: Simon отмечает, что в схемах вроде шахматной программы NSS и планирования в General Problem Solver отсутствовала (или по меньшей мере была мало заметна) такая память, из которой можно вызывать информацию и многократно менять пространство задачи.
- Цитата: «What has been absent from (or at least not prominent in) schemes like these is a very large long-term memory of potentially evocable information that can be used to bring about repeated modifications in the problem space.»
Т18. Simon намерен показать, что реальной границы между хорошо и плохо структурированными задачами нет и нет оснований искать для плохо структурированных задач новые, неизвестные типы процессов
- Против: нет
- Аргумент: во введении Simon заранее называет вывод, который статья должна обосновать: границы нет, а для решения плохо структурированных задач системами ИИ новые типы процессов не нужны.
- Цитата: «I will try to show that there is no real boundary between WSPs and ISPs, and …»
Пример
Проектирование дома. Заказчик, предположительно, сообщает архитектору размер семьи или число комнат и бюджет, и этого недостаточно: остальные ограничения порождаются по ходу работы. Из задачи «спроектировать дом» память вызывает перечень атрибутов (участок, стиль, этажность, каркас, материалы), затем дом раскладывается на подзадачи (общая планировка и конструкция, затем несущие элементы, кровля, обшивка, инженерные системы). Для каждой подзадачи, например отопления, вспоминаются свои требования и варианты. Каждая такая подзадача оказывается хорошо структурированной, а целое — нет.
Критика
- Simon предупреждает, что перечисленные критерии (предлагавшиеся разными авторами) не вполне определённы. Цитата: «As I have warned, these criteria are not entirely definite.»
- Он допускает, что при накоплении опыта с семантическими хранилищами информации проявятся пока непредвиденные трудности. Цитата: «Perhaps, when we come to have such experience, difficulties will emerge that cannot now be anticipated.»
Оригинал
- Simon — The Structure of Ill Structured Problems (1973) — адреса в открытой сети нет