黑箱方法

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黑箱方法(Black Box Method)

　　黑箱方法是把研究对象作为黑箱，通过考察对象的输入、输出及其动态过程，而不是考察其内部结构，来认识研究对象的功能特性、行为方式，以及探索其内部结构和机理的一种科学方法。

　　例如，通过输入图像、声音、信号等，观测、分析脑电波的输出反应，研究人脑对视觉或听觉信息的传递、变换、处理功能，就是一种黑箱方法的运用，又如，医生看病特别是中医看病，通过外部观察，或者进行一些生理、生化试验，而后对病情分析研究，作出初步诊断，给出处方，尤其是对疑难病症，完全可以在初诊基础上，先投以试验药物，然后观察病人服药后的反应，从而分析病理作出确诊。这也是黑箱方法的具体应用。

　　现实中有许多研究对象，我们对它的内部结构既不了解又无法直接探知，它对于我们来说仿佛是一个既不透明又打不开的黑箱子，“黑箱方法’’就是研究这类对象的一种方法。黑箱方法以往在一些领域里也常有运用。例如我国传统医学就是把人体视同“黑箱”，着重考察的是人体与外界的交流，诊病运用的是“望、闻、问、切”，并不要求了解人体的内部结构；我们要研究人脑的活动，也不可能把脑子打开来考察，打开了的脑子就不可能活动了，因此脑子就是“黑箱”，只能用黑箱方法来研究；要研究地壳的内部结构，我们最多只能钻一些深度有限的探井来探测，无法整个打开来考察；两军对垒时，敌人的军力部署、作战计划等也不可能全部暴露无遗，这些都是“黑箱”，都只能运用黑箱方法来处理。

　　黑箱方法的运用虽然由来已久，但把黑箱作为一个科学概念来认识则是在控制论诞生之后。黑箱概念是英国生物学学家艾什比(1903～1972)提出来的。黑箱方法简单地说就是通过对系统的外部行为的分析来探求其内部结构的方法。或者说是从系统的输入和输出状况来获取系统内部信息的方法。黑箱方法不涉及系统内部结构及其相互作用的细节，而是从系统总体行为上去描述和把握系统，预测系统的行为，这对于研究复杂系统如生物系统、社会系统、经济系统等特别有效。比如一个社会系统总是由许多人组成，他们在血缘、经济、政治、文化等各个方面又有着千丝万缕的难以辨明的关系，如果运用传统的分析方法，即通过了解每一种联系从而认识总体，不仅工作量极大，甚至是不可能做到的。采用黑箱方法则只需要观察、研究有限的输入和输出变量，就有可能对它作定量的研究了。

　　黑箱方法的最理想的结果是把“黑箱”打开，使我们能够直接了解并把握系统的内部结构及其联系，这种打开了的“箱子”，即我们能够直接观察其内部结构的系统，在控制论中称为“白箱"。“白箱方法”也是控制论的一种方法，这就是在认识了系统的结构之后，把其中的结构关系按一定的关系式表达出来，使我们能完全控制和预测这个系统此后的行为。不过绝对的“白箱”并不多见，大多时候它只不过是相对地“白”罢了。

　　首先它不需要打开黑箱，仅以输入输出方式，对系统进行整体上的探讨，而不象传统方法那样，把系统进行分解再去认识，这样就保持了黑箱固有的结构特点。

　　其次，黑箱方法把系统看成是处在环境中，与环境相互影响、互通信息的系统。通过系统与环境的相互作用来认识系统，这有利于人们从整体的角度，从综合全局的角度来观察问题。

　　另外，黑箱方法简单易行，它无须对系统复杂结构的认识，只从输入输出方法去考察系统的功能机理。

　　黑箱方法的运用，有以下几个基本步骤。

　　1．确认黑箱

　　由于黑箱与外部环境是相互联系。相互作用的，因而有必要划定系统与环境的边界，选定系统与环境的主要联系通道。

　　2．规定输入和输出

　　因为现实系统可能会有无穷多种输入，同样，它也可能有无穷多种输出。但是要进行系统观察，就必须决定所用的输入与所要观测的输出是什么。这一步骤反映了人在认识过程中的能动性和目的性。

　　3．记录考察结果

　　采用一个登记表，记下被考察系统的输入和输出状态及发生这些状态的时刻。

　　4．比较分析

　　由输入与输出的比较分析，推测事物内部状态、内部结构或内部过程，找出标准表达式，推导联系。

　　5．检验

　　根据所推导的联系和表达式，造成新的输入并预期输出的结果。由输出结果检验、判定对黑箱分析认识的真理性。

　　1．黑箱方法为认知和研究复杂系统开辟了新的途径。

　　2．黑箱方法对探索微观世界的奥秘具有重要的作用。

　　3．黑箱方法在研究有生命活动系统方面具有独特的作用。

　　黑箱方法也有其局限性。由于它只研究系统的功能特性和行为方式，而不研究内部结构，因而不可能深剡理解其功能特性和行为方式的基础与本质。同时，黑箱方法只从系统功能特性推测其内部结构时也可能出现错误。由于黑箱方法具有这些局限性，所以在运用黑箱方法时，需要有其它科学方法的相互配合；以便取长补短，发挥黑箱识别方法的更大作用。