2021-01-04 10:21:13 阅读(153)
据说有一位西方记者问周总理,中国有多少厕所,周总理回答说有两个,男厕所和女厕所。很机智,但也避免了这个问题。今天,我们不回避。我们来谈谈一个类似的问题。魔鬼有多少只猫。问题很棘手,看起来有点眼熟。“世界上有多少钢琴调音师?",“有多少个高尔夫球可以填满校车?是的,这是谷歌和其他公司在面试中喜欢问的问题。这样问,大概不是为了碾压智商,即使是最聪明的人,也不能准确地说出这些数字。开放性问题非常友好,每个人都可以给出答案,并隐藏针,因为思维质量的要求很高,很难在短时间内给出合理的答案。化为零,每个打破费米的人都是回答这类问题的大师。1945年7月16日,在内华达的沙漠深处,美国人骄傲地试爆了第一颗原子弹。远离爆炸点的基地,工程师们紧张地盯着忙碌的仪器。作为“曼哈顿计划”的主要领导者,费米玩撕纸游戏,撕纸,然后扔到天空。几次之后,他沉思了一会儿,轻描淡写地说,爆炸当量大约相当于1000吨TNT。精确计算后的爆炸当量为2万吨TNT,仅差1倍。上一刻还在各种忙碌的人,此刻怀着错愕的心情,转向计算内心受伤面积,“whatthef***,howdoyouknowby…”。几十年后,Quora和果壳上的各种猜测,费米淡淡地笑了笑,没有回答。没有直接的答案,但费米在后来的执教中留下了回答这类问题的一般思路,Fermi-ize。这些问题通常涉及到我们不熟悉的领域,或者在日常生活的规模上是无法感知的。直接回答,有很多困难,即使答案准确,也很难说服人。因此,第一步是把它变成零,每个人都被打破(divideandconquer)。大问题分解为小问题,混沌状态分解为已知和未知。这取决于对问题领域的理解,可能仍然无法摆脱猜测。但不同的是,这个时候不再是黑盒子,而是把一个量从盒子里拖出来,更有可能获得更准确的估计。当然,在这个过程中,我们仍然需要鼓起勇气克服对陌生领域的恐惧,大胆地说出我们的假设和估计,并承认结果可能是错误的。快速发现错误,逐渐迭代,比隐藏要好得多。用顺序表达的文字来描述分解和分析树形解构问题的过程,隐藏了子问题的层次结构,面对复杂的问题就不那么直观了。TheArtofInsightinScienceandEngineering(以下简称theart)一书提出了树形分解方法(treepresentation)。一个简单的问题,比如“每天从北京到上海的铁路客运量是多少”,可以说是:有点复杂,比如“一张纸的体积是多少?",可以说是:ream(令)有500张纸,-1表示倒数。很难估计一张纸的体积,分解成相对容易估计的长度和宽度。一张纸的厚度不容易估计,500张纸的厚度要好得多。因此,厚度可以再次分解。什么程度适合分解?当你对估计的准确性有更大的把握时。例如,对于一些人(如造纸厂的工人)来说,纸张的厚度可以直接估计。当树形分解依赖于直觉估计时,有时叶节点的估计必须依赖于直觉。直觉的合理性在一定程度上决定了整个估计的准确性,因此有必要讨论如何提高直觉的合理性。在中学课堂上多次测量取平均值是一种方法。但考虑到平均值更容易受到极值的影响。在theart中提出了几何平均的方法。而且,不是直接依靠直觉给出值,而是考虑右脑的特征,间接接近。例如,估计上海的平均人口密度,从一个极限值开始,逐渐接近另一个权限,如1000平方米以上/你直觉上不太可能判断人,所以写下1000的值。逐渐向下,直到一个小值,比如低于50平方米/人之后,直觉上会说局部地区可能达到或低于50平方米,但整个城市的平均水平这么低,可能性很低,所以最终给出的平均水平应该是sqrt(50*1000),也就是223.6平方米。/人,或4472人/平方公里。这与2010年人口普查期间的3631人有关/平方公里相差不远。选择合适的单位进行估算。就我的直觉而言,每人占多少平方米比每平方公里占多少人更容易估计,所以我选择前者作为单位,而不是后者。蒙特卡罗方法在生活中几乎不涉及某些领域,没有直觉。比如圆周率π,也许没有人能凭直觉说它大约是3.14。此时,除了直觉之外,还需要一种方法。同样的“曼哈顿计划”,S.M.乌拉姆和冯·诺伊曼提出了蒙特卡罗的方法。其原理是通过大量的随机试验,统计样本,计算所需的值。用蒙特卡罗的方法估算π可以这样做。在正方形内画一个相切的圆,那么它们的面积比是π/4(π*r^2/(2*r)^2)。在这个方形内部,随机产生1万个点,计算它们与中心点的距离,以判断它们是否落在圆形内部。如果这些点分布均匀,圆内的点应该占据所有点π/4,所以把这个比值乘以4π的值。回到开头,魔都有多少喵星人?我们可以使用上述树形分解和直觉估算法进行估计。由于问题结构清晰,树形图可以在脑海中快速绘制。野生的数量和家庭的数量没有太大的不同,所以总数应该是后者的两倍。上海有2300万人(常识与常识密不可分。如果缺乏这一常识,则使用上述人口密度估算)。由于上海生育水平低,外来人口和单身年轻人多,家庭平均人口应相对较低。一个家庭大约有2.2人。通过对朋友和同事的不完全采样和直觉估计,我们可以得出结论,全市家庭养猫的概率应该在5%左右,这样,大约有2*2300000*1/2.2*0.05,即生活在魔都的104万只猫。
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