黑箱方法(黑箱方法是什么意思)

黑箱方法名詞解釋

黑箱方法，也稱“黑箱系統(tǒng)辨識法”。通過觀測外部輸入黑箱的信息和黑箱輸出的信息的變化關系，來探索黑箱的內(nèi)部構造和機理的方法。“黑箱”指內(nèi)部構造和機理不能直接觀察的事物或系統(tǒng)。黑箱方法注重整體和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。通過外部觀測和試驗，建立輸入和輸出信息之間的關系，去推斷“黑箱”的功能和特性，從而探索出其結構和機理，弄清其全部運動規(guī)律的方法，就是黑箱辨識法。社會經(jīng)濟系統(tǒng)是一個極其錯綜復雜的大系統(tǒng)，除了可觀察變量和可控制變量之外，還有許多不可觀察和尚不可控制的變量。從這個意義上，可以把社會經(jīng)濟系統(tǒng)視為“黑箱”或“部分可察黑箱” (亦稱“灰箱”)

黑箱方法的概念

黑箱亦稱“黑盒”或“黑匣”。它是指內(nèi)部構造還不清楚，由于條件的限制，只能通過外部觀測和試驗去認識其功能和特性的系統(tǒng)。例如人的大腦、地球、密封的儀器等，都可以看作是黑箱。我們把外部對黑箱的影響稱為黑箱的輸入，把黑箱對外部的反應稱為黑箱的輸出。
所謂黑箱方法，就是通過考察系統(tǒng)的輸入、輸出及其動態(tài)過程，而不通過直接考察其內(nèi)部結構，來定量或定性地認識系統(tǒng)的功能特性、行為方式，以及探索其內(nèi)部結構和機理的一種控制論認識方法。
黑箱方法，就是在不打開黑箱的情況下，只是通過外部觀測、試驗，找出輸入和輸出的關系，并由此來研究黑箱的功能和特性，探索其構造和機理的一種科學方法。

黑箱方法的原則

首先，要求把研究對象看作是一個整體。采取考察輸入——輸出的方式，對系統(tǒng)作整體上的研究。
其次，當輸入輸出關系確定后，一般用建立模型的方法來描述黑箱的功能和特性。模型結構有多種形式：有數(shù)學的（各種函數(shù)、方程式、圖象、表格等）、實體的（功能相似于原型的現(xiàn)實系統(tǒng)）、也有概念的。工程技術系統(tǒng)多采用數(shù)學模型，生物系統(tǒng)采用實體模型，社會系統(tǒng)則常用概念模型。
再次，黑箱方法要突出聯(lián)系的原則。把所要研究的系統(tǒng)置于環(huán)境之中，從系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互聯(lián)系中去研究、認識對象。黑箱方法的應用很廣，例如原子物理學中著名的盧瑟福“散射實驗”。現(xiàn)在人們在研究基本粒子時，也試圖用黑箱方法探索基本粒子深層的結構。在社會領域中，對一些規(guī)模龐大、結構復雜的大系統(tǒng)如國民經(jīng)濟計劃管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測等也采用黑箱方法從整體上進行研究和分析。黑箱方法有其獨特的優(yōu)點，但也有很大的局限性，它強調(diào)研究整體功能，而對內(nèi)部的精確結構和局部細節(jié)不能準確回答，在研究客觀對象過程中，必須把黑箱方法和其他科學方法結合起來。
運用黑箱方法，主要采取這樣幾個步驟：①通過研究輸入和輸出研究黑箱；②系統(tǒng)分析功能，確定幾個可供選擇的黑箱模型；③對黑箱模型進行檢驗和選擇；④闡明黑箱的結構和運動規(guī)律并加以應用。當然，黑箱方法只研究系統(tǒng)外部行為，有一定的局限性，它需要與其它方法相配合，才能最終把黑箱打開。

黑箱方法是指什么？

（艾什比：《控制論等論》第86頁）艾什比進一步指出，黑箱問題在各門科學中都是普遍存在的。在神經(jīng)生理學中，人們通過觀察對動物的刺激和反應來推斷其內(nèi)部神經(jīng)結構；在日常生活中黑箱也普遍的存在。例如一個人在開門，當他打不開門時，不必卸下門鎖，即是將門把手上下左右的轉(zhuǎn)動（輸入），看門閂開不開（輸出）。這就是運用了黑箱方法。

“黑箱”方法是怎么來的？

在國內(nèi)，20世紀80年代中期以來對復合指標問題有過不少研究。目前采用的方法大致分兩類：一是混合危害損失模型法，如，1987年四川省農(nóng)科院植保所建立的水稻紋枯病和二化螟危害產(chǎn)量損失模型；1988年湖南省農(nóng)科院植保所建立的褐稻虱和紋枯病的混合危害損失模型等；二是危害損失當量法，目前僅見于褐稻虱和白背稻虱混合種群的研究：有按現(xiàn)有單項經(jīng)濟防治指標推算的，有按吸汁量即按蜜露分泌量的多少確定危害當量的，也有按有害生物造成損失量確定危害當量的。

實踐表明，當前國內(nèi)復合指標的研究與國外一樣，與病蟲草鼠綜合防治的要求還很不一樣。目前，我們雖然已進入了多病蟲綜合防治階段，事實上，我們并未完全實現(xiàn)從防治單一對象、單一目標，向作物系統(tǒng)的有害生物群落實行總體治理，以取得經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益多目標綜合效果的轉(zhuǎn)變，仍然停留在維納、艾什比等傳統(tǒng)控制論“黑箱認識論”的水平上，未跟上灰色系統(tǒng)理論已打破了“箱”的框框，不但從系統(tǒng)外部特征去研究，更主張著重事物內(nèi)部結構、參數(shù)、總的特征，且盡量發(fā)揮已知（白色）信息作用的步伐；仍然把千變?nèi)f化的諸生態(tài)因子的作用看作“黑箱”，把有害生物種群密度看作輸入，產(chǎn)量損失率作為“黑箱”的輸出，這樣，在諸生態(tài)因子隨機擾動下，有害生物種群密度與產(chǎn)量損失率之間不是確定的函數(shù)關系，是一種概率函數(shù)，不是灰色系統(tǒng)理論的“灰靶”。因此，得到的有害生物種群的復合防治指標，難以與田間實際情況相符合，往往難以避免。有害生物的綜合治理或防治，是多維動態(tài)的，欲想在一個大區(qū)域制訂一個靜態(tài)的統(tǒng)一的復合指標，顯然是不切合實際的。其實，我們可以把有害生物種群與復合防治指標分別看成是事件與對策，它們可組合成灰局勢Sij，目標效果m（1）是經(jīng)濟效益，m（2）是生態(tài)效益，m（3）是社會效益。通過多目標灰色局勢決策，可以得到不同的多病蟲草鼠組合的復合指標，它們的經(jīng)濟、生態(tài)，社會效益的綜合效果最為滿意。而我們運用“黑箱”方法，就難以取得滿意的結果。運用“黑箱”方法的傳統(tǒng)控制論，一般都是一種事后的控制，然而，植保工作方針要求“預防為主，綜合防治”，這在大多數(shù)的病害上反映得十分突出。

黑箱方法的歷史

黑箱方法可以說古已有之，例如我國的中醫(yī)看病，通常是通過“望、聞、問、切”等外部觀測來診斷病情，并不進行開刀解剖，這就是典型的黑箱方法。但是，作為一種現(xiàn)代的科學方法，是從本世紀五十年代開始的。1956年，艾什比在他所寫的《控制論等論》中對黑箱方法作了比較系統(tǒng)的闡述。首先他明確了什么是黑箱問題。他認為；“黑箱問題是在電機工程中出現(xiàn)的。給電機師一個密封箱，上面有些輸入接頭、可以隨意通上多少電壓、電擊或任何別的干擾；此外有些輸出接頭，可以借此作他所能作的觀察。”