【纯机翻】艾伦·纽维尔&赫伯特·a·西蒙《人类问题解决》（摘要论文）1972

赋值 # 2

研究论文

1. Newell, A.和h.a. Simon，《人类解决问题的能力》，Englewood Cliffs，新泽西。， Prentice Hall, 1972(摘要论文)

2. F。，基于规则的系统，美国计算机学会通讯，卷。28，第9期，921-932页，1985年9月

3.Michie, D.， Expert systems, The computer journal, vol . 23, no . 4, pp 369-376, 1980

人类解决问题的能力

艾伦·纽维尔&赫伯特·a·西蒙

参考文献

本项目是建立人工智能图书目录的尝试。我可以自豪地说，我使用互联网作为最不可取的信息来源，尽管我知道我可以在互联网上找到更多的信息。我试图做的是收集纽约市立大学图书馆数据库中存在的所有书籍。这样一来，学生和读者就可以了解纽约市立大学的图书种类，并为他们提供找到这些书的确切位置。

除此之外，我试着去做的是把每本书末尾的参考书作为参考。这是一个更好的来源，因为它给了我与研究主题相关的确切书籍。在这次作业中，我尽量避免重复记录，如果有的话，我很抱歉。

享受吧!

丹尼·科佩克教授 CIS 718

Submitted by Aalia Rafique October 18, 2005

人类解决问题的能力

Allen Newell和Herbert A. Simon进行的这项研究主要关注人类的思维和信息处理。人体系统被认为是一个由感觉子系统、记忆子系统、效应器子系统、唤醒子系统等许多部分组成的系统。它显示了整个人类系统可以变化的许多维度。本研究主要考虑三个问题。这些都是:

任务维度

人类在不同的情况下会有不同的行为。例如散步、谈话、阅读等。

绩效学习发展维度

通过控制任务环境，可以区分执行任务、获得任务和开发任务。

个体差异维度

每个人都是群体中的一员。每个人系统不同，独特的基因禀赋和历史命运。在这本书中，通过对象棋、符号逻辑和代数类谜题的讨论，详细研究了这一研究。这些任务是简短的、中等难度的象征性问题。研究主要涉及表现和一些学习，但没有涉及与年龄相关的发展或差异。它不强调基本反应在时间尺度上的处理细节。同样，长期的综合活动也没有得到重视。它研究的是高智商成年人在文化中的表现。本研究主要关注构成问题解决的综合活动，而忽略了知觉、运动技能或人格变量。或者我们可以说，人类在解决问题方面的表现比学习能力更多地被分析。

IPS (信息处理系统)

人类处理不同的任务，取决于任务环境和问题空间，被称为信息处理器。该理论描述了人类如何处理面向任务的符号信息。信息处理理论主要描述人类解决问题的过程、执行这些过程的信息系统的特点以及这些过程所处的任务环境的性质。信息处理系统理论构成:

• 人类在解决问题时表现为信息处理系统
• 程序之间存在着实质性的学科差异，包括问题结构、方法和内容的差异
• 各个项目之间存在着实质性的任务差异，这涉及到结构和内容的差异
• 问题解决者的任务环境和智力决定了问题解决者的行为，而与信息处理系统的详细内部结构无关

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个体和任务行为的具体变化，以及任务要求对智能行为的一般可预测性，是人类行为的普遍特征。这是所有发展人类心理学的尝试所面临的挑战。根据这一理论，信息系统的四个基本命题是:

· 人类IPS的少数特征在任务和问题解决者上是不变的。在人类解决问题的过程中，记忆、处理、程序、检索时间等是信息处理系统的主要组成部分。人类处理的不变量是:

· 人类IPS中各种存储器的大小、访问特性和读写时间

· IP的串行字符和可执行基本信息处理的速率

· 生产与目标特征

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这些不变量决定并影响着问题解决情境中的信息处理。在人类信息系统中，长时记忆(LTM)具有无限的信息存储能力。IPS中最小的内存单位称为SYMBOL。LTM被称为关联的，因为它以相对的方式保存符号。LTM的检索时间更长。另一种记忆是短期记忆(STM)。它的容量有限，访问时间比LTM短。在IPS进程期间，STM保存给定时刻所需的符号。STM中的信息不是永久的，而是随时间衰减的。所有的过程都从STM中获取输入，并在STM中省略输入。加工速度取决于三个主要因素:

· 同时发生的进程数

· 每个处理器所需的时间

· 每个处理器所做的功

除此之外，IPS最重要的特性是外部存储器(EM)的存在。有和没有电磁干扰的IPS处理有很大的不同。为了使IPS成功和高效，它应该拥有EM。

· IPS的特征足以确定任务环境(在IPS中)表示为问题空间，并且问题解决作为问题空间进行。为了使问题求解者在决策问题空间中高效，必须对任务环境有足够的了解。每当遇到问题时，必须为其创建问题空间或从内存中检索问题空间。在解决问题期间，可以更改或修改问题空间。问题空间是解决问题的地方。它不仅包含问题的实际解决方案，而且包含可能的解决方案。在解决问题的过程中，处理器不仅要寻找精确的解，而且要利用现有的信息形成解。搜索涉及到备份，即不时地返回到旧的知识状态，从而放弃知识状态信息。

· 任务环境的结构决定了每个任务可能的问题空间结构，从而产生不同类型的问题空间。这意味着任务环境可以限制问题空间。任何任务的有效性和完成都取决于问题空间的结构。问题空间还反映了与任务环境相关的方面。

· 问题空间的结构决定了可用于解决问题的可能程序

在问题空间中，问题求解者通常拥有可用的方法库，这些方法库控制着问题求解者在不同条件下的行为。在对特定主体行为进行任务分析和调查的过程中，发现了多种方法。这允许行为组织的可能性，并允许我们从一种或另一种方法中驱动结果。方法取决于总体情况，而不是问题空间的结构。方法将信息转化为决策的模式。

本节认为，方法不是一个完全独立的变量，可以添加到任务环境的规范、问题解决者的目标和问题空间的选择中。显然，它是部分独立的;有一系列的方法和组合是可用的，解决问题的人不需要使用所有这些方法，最好的方法。他使用的方法在一定程度上反映了他的智力和教育程度。但他的选择是非常有限的。

由于人的思维是动态的、依赖历史的系统，因此很难将人的行为与理论进行比较。在整个研究中，人类智能被认为是一种适应系统，它可以将人类塑造成环境。一个不能灵活地适应环境需求的系统是不具有适应性的。自适应信息处理系统的特点是通过处理IPS可用的存储器的种类，以存储器的大小、读写速率和访问方式为特征。

一般来说，计算机、内存大小、速率和访问方式决定了系统的性能。计算机的性能与程序的灵活性有关，因为它在计算机的详细结构和问题的结构(即它要适应的情况)之间进行调解。人类智能的“记忆和处理速度”特征决定了问题空间是问题求解的主要不变量。或者我们可以说，所有问题的解决都发生在某个问题空间中。因此，具有不同于人类特征的信息处理系统不一定会以同样的方式解决问题，也不一定会利用问题空间来组织它们的工作。

虽然信息处理系统规定问题解决应在同一问题空间中进行，但任务环境决定了该空间的结构。只有当有关客观环境的重要信息被编码到问题空间中，供问题解决者使用时，问题解决才能有效。但是，任务环境中的所有相关信息并不一定都反映在问题空间中。因此，该理论定义了问题解决者的智力和相关领域的知识足以预测将使用什么问题空间。因此，任务环境仍然是问题空间的压倒性决定因素。

只有该决策可用于制定决策，这些决策在从任务环境中提取后已嵌入到问题空间中。因此，可以根据可获得的信息种类对可能的程序进行严格的分类。本文讨论了理论的一些基本特征:

与人工智能的关系

人工智能的大部分工作都是从心理问题开始的。解决问题的心理学理论不仅需要好的任务分析，还需要一个可能解决问题的机制的清单，从中人们可以推测出人类正在使用的实际机制。

强调性能

一个人会变成什么样的IPS取决于他发育的方式。人类是不断学习的，他们所做的很多事情都涉及到以明显的方式使用为特定目的收集的信息，而不是解决难题。

学习将一个具有特定性能的系统转变为具有附加性能的系统。学习的理论研究必须从行为生物的模型开始。学习的研究从绩效系统的本质中得到启示。在本研究中，动机和人格变量被排除在外。因为大部分工作都与认知系统有关。(大多数人工智能识别机器都是围绕单一的识别行为而构建的，而不是作为思维核心的连续和综合行为。)

理论的形态

该理论宣称人是一个信息处理系统，尤其是解决问题的系统。该理论提出了一系列产生人类思维行为的过程或机制。因此，这个理论是简化论的，它并不简单地提供一套关于行为的关系或规律，人们可以从中得出行为必须是什么。

该理论旨在解释行为，而不仅仅是描述行为。理论所假定的过程存在于中枢神经系统中，为人体生理学所描述，并为所有科学所接受。这一理论假定了非常广泛和复杂的内部机制，并努力使它们之间的行为与解决问题的可见证据。

个体理论

概念化IPS的技术设备导致构建完成特定任务的特定程序。从心理学上讲，这方面导致构建IPS，在单一任务情况下对单个个体的行为进行建模。该模型描述了个体，因此需要精确地获得所有人类IP的共同特征。该理论认为人类是一个复杂的机制，其部分和联系最终可以被破译，这是大多数科学高度接受的。

内容导向理论

这个理论是内容导向的。理论通过描述信息的操作来解释任务，以至于简单的解释器(数字计算机)可以将描述转化为执行任务的有效过程。

动态导向理论

信息处理理论在描述系统随时间的变化时是动态的。这种理论描述了行为的时间过程，将每一个新的行为描述为生物体的前一状态及其环境的函数。

在信息处理系统中，状态是记忆中符号结构的集合，而不是物理系统在某个坐标系中的位置和动量值的集合。程序通常指定在某一时刻单个状态组成部分的离散变化。而微分方程组同时表示所有坐标的无穷小变化。这种动态理论的方法是探索系统的稳态解(运动定律说没有变化的地方)和探索渐近行为(长期发生的事情)。

环境，而不是实验理论

由于在单个问题解决遭遇中发生了很多事情，实验很少有用。相反，重要的是要获得关于每个个体的足够数据，以确定他拥有什么信息以及他如何处理这些信息。

非统计理论

要检验动态的、依赖历史的系统的理论是很困难的。对理论和数据进行比较，并尝试对这种比较进行度量和制表。

充分的分析

该理论致力于发现和描述足以执行所研究的认知任务的机制系统。考虑到人类处理信息的能力、处理速度、即时记忆等方面的限制，生产一个能够执行任务的系统提供了一个初步的近似。如果能够设计出满足这些限制的IPS来完成这项任务，那么就可以开发出对人类处理的特定数据具有更高保真度的修改后的系统。