Heuristiek

Heuristiek is de kunst om met beperkte kennis en weinig tijd een adequate oplossing voor een probleem te vinden. Meer formeel zijn heuristieken gebaseerd op ervaring; zij kunnen het zoeken naar een oplossing versnellen door gebruik te maken van eenvoudige regels. Een volledige zoektocht kan te lang duren, of te moeilijk zijn om te doen.

Preciezer gezegd zijn heuristieken strategieën waarbij gebruik wordt gemaakt van gemakkelijk toegankelijke, zij het losjes toepasbare, informatie om het oplossen van problemen bij mensen en machines te sturen.

Heuristiek kan in sommige takken van wetenschap worden gebruikt, maar niet in andere: Voor de economie is een oplossing die er één procent naast zit vaak aanvaardbaar; een telescoop die een fout van één graad heeft, is waarschijnlijk onbruikbaar als hij op een verafgelegen voorwerp is gericht. Dezelfde telescoop die op het raam aan de overkant van de straat is gericht, zal deze fout waarschijnlijk tolereren; een afwijking van één graad zal geen grote gevolgen hebben op een korte afstand.

Heuristiek kan worden gebruikt om een antwoord te schatten dat vervolgens duidelijker wordt door een exacte oplossing op zeer kleine schaal uit te voeren, bijvoorbeeld om tijd, geld of arbeidskrachten te besparen bij een project - een heuristische schatting van hoeveel gewicht een brug naar verwachting zal dragen kan bijvoorbeeld worden gebruikt om te bepalen of de brug van hout, steen of staal moet worden gemaakt, en de juiste hoeveelheden van het benodigde materiaal kunnen worden gekocht terwijl het exacte ontwerp van de brug wordt voltooid.

Het gebruik van heuristieken op bepaalde zeer technische gebieden kan echter schadelijk zijn - de informatica is daar een voorbeeld van. Het programmeren van een computer om min of meer de gewenste handelingen te verrichten, kan tot ernstige storingen leiden. Daarom moeten computertaken over het algemeen vrij exact zijn. Er zijn echter bepaalde gebieden waar computers veilig heuristische oplossingen kunnen berekenen - de zoektechnologie van Google steunt bijvoorbeeld sterk op heuristiek, waarbij "bijna-ongelukkige" overeenkomsten met een zoekopdracht worden geproduceerd wanneer er geen exacte overeenkomst kan worden gevonden. Dit stelt een gebruiker in staat om eventuele fouten die de zoekopdracht oplevert te corrigeren. Voorbeeld: Als je zoekt op de naam "Peter Smith" en die naam niet kunt vinden, komt de zoekmachine heuristisch overeen met "Pete Smith", en de persoon die de zoekmachine gebruikt moet beslissen of Pete en Peter dezelfde persoon zijn.

Polya

Hier zijn enkele andere veelgebruikte heuristieken, uit Polya's boek uit 1945, How to Solve It:

• Als je moeite hebt een probleem te begrijpen, probeer dan een tekening te maken.
• Als u geen oplossing kunt vinden, ga er dan van uit dat u een oplossing hebt en kijk wat u daaruit kunt afleiden ("achterwaarts werken").
• Als het probleem abstract is, probeer dan een concreet voorbeeld te onderzoeken.
• Probeer eerst een algemener probleem op te lossen: de "paradox van de uitvinder": het ambitieuzere plan heeft wellicht meer kans van slagen.

Verpakkingsprobleem

Een voorbeeld waarbij heuristieken nuttig zijn is een soort inpakprobleem. Het probleem bestaat uit het verpakken van een aantal voorwerpen. Er zijn regels die in acht moeten worden genomen. Bijvoorbeeld, elk voorwerp heeft een waarde en een gewicht. Het probleem is nu om de meest waardevolle voorwerpen, met een zo laag mogelijk gewicht, in te pakken. Een ander voorbeeld is het inpakken van een aantal voorwerpen van verschillende grootte in een beperkte ruimte, zoals de kofferbak van een auto.

Om de perfecte oplossing van het probleem te krijgen, moeten alle mogelijkheden worden uitgeprobeerd. Dit is vaak geen goede optie, omdat het uitproberen veel tijd kost, en gemiddeld moet de helft van de mogelijkheden worden uitgeprobeerd totdat een oplossing is gevonden. Wat de meeste mensen dus zullen doen, is beginnen met het grootste voorwerp, dat inpassen, en dan proberen de andere voorwerpen daaromheen te rangschikken. Dit zal meestal een goede oplossing opleveren. Er zijn echter gevallen waarin een dergelijke oplossing zeer slecht is en een andere techniek moet worden gebruikt.

Daarom is dit een heuristische oplossing.