Heuristika
Heuristika je praktický spôsob riešenia problému. Je lepší ako náhoda, ale nie vždy funguje. Človek si vytvorí heuristiku pomocou inteligencie, skúseností a zdravého rozumu. Pokus a omyl je najjednoduchšia heuristika, ale jedna z najslabších. Pravidlo palca a "kvalifikovaný odhad" sú ďalšie názvy pre jednoduché heuristiky. Keďže pri heuristike nie je isté, že sa dosiahne výsledok, vždy existujú výnimky.
Niekedy sú heuristiky dosť vágne: "Pozri sa, než skočíš" je návod na správanie, ale "Premýšľaj o dôsledkoch" je trochu jasnejší. Niekedy je heuristika celým súborom etáp. Keď lekári vyšetrujú pacienta, prechádzajú celým súborom testov a pozorovaní. Možno nezistia, čo je zlé, ale dávajú si najlepšiu šancu na úspech. Tento postup sa nazýva diagnóza.
V informatike je "heuristika" druh algoritmu. Algoritmy sa píšu s cieľom získať dobré riešenie problému. Heuristický algoritmus môže zvyčajne nájsť celkom dobré riešenia, ale neexistuje žiadna záruka alebo dôkaz, že riešenia sú správne. Ďalším faktorom je čas potrebný na spustenie algoritmu.
Pozadie
Heuristika je umenie nájsť adekvátne riešenie problému s využitím obmedzených znalostí a malého množstva času. Formálnejšie povedané, heuristika je založená na skúsenostiach; môže urýchliť hľadanie riešenia pomocou jednoduchých pravidiel. Úplné hľadanie môže trvať príliš dlho alebo môže byť príliš náročné.
Presnejšie povedané, heuristika je stratégia využívajúca ľahko dostupné, hoci voľne použiteľné informácie na riadenie riešenia problémov u ľudí a strojov.
Heuristiku možno použiť v niektorých oblastiach vedy, ale nie v iných: V ekonómii je riešenie, ktoré je o jedno percento nesprávne, často prijateľné; teleskop, ktorý má chybu jedného stupňa, je pravdepodobne nepoužiteľný, ak je zameraný na vzdialený objekt. Ten istý ďalekohľad namierený na okno cez ulicu bude pravdepodobne túto chybu tolerovať; chýbajúci jeden stupeň nebude mať na krátku vzdialenosť veľký vplyv.
Heuristika sa môže použiť na odhad odpovede, ktorá sa potom spresní vykonaním presného riešenia vo veľmi malom meradle, možno s cieľom ušetriť čas, peniaze alebo prácu na projekte - napríklad heuristický odhad, akú hmotnosť má most uniesť, sa môže použiť na určenie, či má byť most vyrobený z dreva, kameňa alebo ocele, a vhodné množstvo potrebného materiálu sa môže nakúpiť, kým sa dokončí presný návrh mosta.
Používanie heuristiky v niektorých veľmi technických oblastiach však môže byť škodlivé - príkladom je informatika. Naprogramovanie počítača tak, aby vykonával viac-menej požadované činnosti, môže viesť k závažným chybám. Preto musia byť počítačové úlohy vo všeobecnosti pomerne presné. Existujú však určité oblasti, v ktorých môžu počítače bezpečne vypočítať heuristické riešenia - napríklad vyhľadávacia technológia spoločnosti Google sa vo veľkej miere spolieha na heuristiku a vytvára "skoro-nezhody" vyhľadávacieho dotazu, keď nemožno nájsť presnú zhodu. To umožňuje používateľovi opraviť prípadné chyby, ktoré vyhľadávanie vyprodukuje. Príklad: Pri hľadaní mena "Peter Smith" a nemožnosti nájsť toto presné meno vyhľadávač namiesto toho heuristicky priradí "Pete Smith" a osoba používajúca vyhľadávač sa musí rozhodnúť, či Pete a Peter sú tá istá osoba.
Príklady
Polya
Tu je niekoľko ďalších bežne používaných heuristík z Polyovej knihy How to Solve It z roku 1945:
- Ak máte problémy s pochopením problému, skúste nakresliť obrázok.
- Ak nemôžete nájsť riešenie, skúste predpokladať, že máte riešenie, a skúste zistiť, čo z neho môžete odvodiť ("pracovať spätne").
- Ak je problém abstraktný, skúste preskúmať konkrétny príklad.
- Skúste najprv vyriešiť všeobecnejší problém: "paradox vynálezcu": ambicióznejší plán môže mať väčšiu šancu na úspech.
Problém s balením
Jedným z príkladov, kde sú heuristiky užitočné, je problém balenia. Problém spočíva v zabalení určitého počtu predmetov. Existujú pravidlá, ktoré je potrebné dodržať. Napríklad každá položka má svoju hodnotu a hmotnosť. Problémom je teraz získať čo najhodnotnejšie položky s čo najmenšou hmotnosťou. Iným príkladom je uloženie niekoľkých predmetov rôznej veľkosti do obmedzeného priestoru, napríklad do kufra auta.
Ak chcete získať dokonalé riešenie problému, musíte vyskúšať všetky možnosti. To často nie je dobrá voľba, pretože ich skúšanie trvá dlho a v priemere sa musí vyskúšať polovica možností, kým sa nájde riešenie. Väčšina ľudí teda začne s najväčšou položkou, zmestí ju do seba a potom sa okolo nej pokúsi usporiadať ostatné položky. Takto sa väčšinou nájde dobré riešenie. Sú však prípady, keď je takéto riešenie veľmi zlé a musí sa použiť iná technika.
Ide teda o heuristické riešenie.
Príklad problému s balením. Ide o jednorozmerný (obmedzený) problém typu Knapsack: ktoré škatule treba vybrať, aby sa maximalizovalo množstvo peňazí a celková hmotnosť bola nižšia ako 15 kg? Viacrozmerný problém by mohol zohľadňovať hustotu alebo rozmery krabíc, pričom ten druhý je typickým problémom balenia. (Riešením v tomto prípade je vybrať všetky škatule okrem zelenej.)
