黑箱方法(黑箱方法是什么意思)

黑箱方法名词解释

黑箱方法，也称“黑箱系统辨识法”。通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系，来探索黑箱的内部构造和机理的方法。“黑箱”指内部构造和机理不能直接观察的事物或系统。黑箱方法注重整体和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。通过外部观测和试验，建立输入和输出信息之间的关系，去推断“黑箱”的功能和特性，从而探索出其结构和机理，弄清其全部运动规律的方法，就是黑箱辨识法。社会经济系统是一个极其错综复杂的大系统，除了可观察变量和可控制变量之外，还有许多不可观察和尚不可控制的变量。从这个意义上，可以把社会经济系统视为“黑箱”或“部分可察黑箱” (亦称“灰箱”)

黑箱方法的概念

黑箱亦称“黑盒”或“黑匣”。它是指内部构造还不清楚，由于条件的限制，只能通过外部观测和试验去认识其功能和特性的系统。例如人的大脑、地球、密封的仪器等，都可以看作是黑箱。我们把外部对黑箱的影响称为黑箱的输入，把黑箱对外部的反应称为黑箱的输出。
所谓黑箱方法，就是通过考察系统的输入、输出及其动态过程，而不通过直接考察其内部结构，来定量或定性地认识系统的功能特性、行为方式，以及探索其内部结构和机理的一种控制论认识方法。
黑箱方法，就是在不打开黑箱的情况下，只是通过外部观测、试验，找出输入和输出的关系，并由此来研究黑箱的功能和特性，探索其构造和机理的一种科学方法。

黑箱方法的原则

首先，要求把研究对象看作是一个整体。采取考察输入——输出的方式，对系统作整体上的研究。
其次，当输入输出关系确定后，一般用建立模型的方法来描述黑箱的功能和特性。模型结构有多种形式：有数学的（各种函数、方程式、图象、表格等）、实体的（功能相似于原型的现实系统）、也有概念的。工程技术系统多采用数学模型，生物系统采用实体模型，社会系统则常用概念模型。
再次，黑箱方法要突出联系的原则。把所要研究的系统置于环境之中，从系统与环境之间的相互联系中去研究、认识对象。黑箱方法的应用很广，例如原子物理学中著名的卢瑟福“散射实验”。现在人们在研究基本粒子时，也试图用黑箱方法探索基本粒子深层的结构。在社会领域中，对一些规模庞大、结构复杂的大系统如国民经济计划管理系统、环境监测等也采用黑箱方法从整体上进行研究和分析。黑箱方法有其独特的优点，但也有很大的局限性，它强调研究整体功能，而对内部的精确结构和局部细节不能准确回答，在研究客观对象过程中，必须把黑箱方法和其他科学方法结合起来。
运用黑箱方法，主要采取这样几个步骤：①通过研究输入和输出研究黑箱；②系统分析功能，确定几个可供选择的黑箱模型；③对黑箱模型进行检验和选择；④阐明黑箱的结构和运动规律并加以应用。当然，黑箱方法只研究系统外部行为，有一定的局限性，它需要与其它方法相配合，才能最终把黑箱打开。

黑箱方法是指什么？

（艾什比：《控制论等论》第86页）艾什比进一步指出，黑箱问题在各门科学中都是普遍存在的。在神经生理学中，人们通过观察对动物的刺激和反应来推断其内部神经结构；在日常生活中黑箱也普遍的存在。例如一个人在开门，当他打不开门时，不必卸下门锁，即是将门把手上下左右的转动（输入），看门闩开不开（输出）。这就是运用了黑箱方法。

“黑箱”方法是怎么来的？

在国内，20世纪80年代中期以来对复合指标问题有过不少研究。目前采用的方法大致分两类：一是混合危害损失模型法，如，1987年四川省农科院植保所建立的水稻纹枯病和二化螟危害产量损失模型；1988年湖南省农科院植保所建立的褐稻虱和纹枯病的混合危害损失模型等；二是危害损失当量法，目前仅见于褐稻虱和白背稻虱混合种群的研究：有按现有单项经济防治指标推算的，有按吸汁量即按蜜露分泌量的多少确定危害当量的，也有按有害生物造成损失量确定危害当量的。

实践表明，当前国内复合指标的研究与国外一样，与病虫草鼠综合防治的要求还很不一样。目前，我们虽然已进入了多病虫综合防治阶段，事实上，我们并未完全实现从防治单一对象、单一目标，向作物系统的有害生物群落实行总体治理，以取得经济、生态和社会效益多目标综合效果的转变，仍然停留在维纳、艾什比等传统控制论“黑箱认识论”的水平上，未跟上灰色系统理论已打破了“箱”的框框，不但从系统外部特征去研究，更主张着重事物内部结构、参数、总的特征，且尽量发挥已知（白色）信息作用的步伐；仍然把千变万化的诸生态因子的作用看作“黑箱”，把有害生物种群密度看作输入，产量损失率作为“黑箱”的输出，这样，在诸生态因子随机扰动下，有害生物种群密度与产量损失率之间不是确定的函数关系，是一种概率函数，不是灰色系统理论的“灰靶”。因此，得到的有害生物种群的复合防治指标，难以与田间实际情况相符合，往往难以避免。有害生物的综合治理或防治，是多维动态的，欲想在一个大区域制订一个静态的统一的复合指标，显然是不切合实际的。其实，我们可以把有害生物种群与复合防治指标分别看成是事件与对策，它们可组合成灰局势Sij，目标效果m（1）是经济效益，m（2）是生态效益，m（3）是社会效益。通过多目标灰色局势决策，可以得到不同的多病虫草鼠组合的复合指标，它们的经济、生态，社会效益的综合效果最为满意。而我们运用“黑箱”方法，就难以取得满意的结果。运用“黑箱”方法的传统控制论，一般都是一种事后的控制，然而，植保工作方针要求“预防为主，综合防治”，这在大多数的病害上反映得十分突出。

黑箱方法的历史

黑箱方法可以说古已有之，例如我国的中医看病，通常是通过“望、闻、问、切”等外部观测来诊断病情，并不进行开刀解剖，这就是典型的黑箱方法。但是，作为一种现代的科学方法，是从本世纪五十年代开始的。1956年，艾什比在他所写的《控制论等论》中对黑箱方法作了比较系统的阐述。首先他明确了什么是黑箱问题。他认为；“黑箱问题是在电机工程中出现的。给电机师一个密封箱，上面有些输入接头、可以随意通上多少电压、电击或任何别的干扰；此外有些输出接头，可以借此作他所能作的观察。”