什么是黑箱方法

什么是黑箱方法？

钟敏仁132012112 电子2班

摘要：黑箱方法，是通过考察系统的输入、输出及其动态过程，他在社会中是普遍存在的，很多时候我们都在应用着它。他可以应用于军事，可以用于中医看病，可以用于人口研究，可以探索未知事物，亦可以用于日常生活……

黑箱方法，又称“黑箱系统辨识法”，是通过考察系统的输入、输出及其动态过程，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。黑箱方法注重整体和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。

黑箱亦称“黑盒”、“黑匣”、“闭盒”。它是控制论中的一个概念，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。人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。研究黑箱主要有两种方法：第一种方法就是通过一定的手段进入研究对象的内部，直接观察其内部结构，直接控制它的内部运动。

这个方法在运用过程中通常采用两个主要的手段：输入和输出。人们把从外部对黑箱进行影响称为黑箱的输入，把黑箱对外部输入的反应称为黑箱的输出。

艾什比指出，“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。”

黑箱方法可以说古已有之，中国的中医看病就是其中之一，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。作为一种现代的科学方法，是从20世纪50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。”

黑箱方法的出发点在于：自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的。所以，即使人们不清楚“黑箱”的内部结构，仅注意到它对于信息刺激作出如何的反应，注意到它的输入——输出关系，就可对它作出研究。而运用黑箱方法，主要采取这样几个步骤，首先通过研究输入和输出研究黑箱，然后系统分析功能，确定几个可供选择的黑箱模型，接着对黑箱模型进行检验和选择，最后阐明黑箱的结构和运动规律并加以应用。

西瓜在没有切开之前，可以认为是一个黑箱。因为此时此刻人们不清楚着西瓜的质量的好坏。有经验的老王挑选喜果，只要用手指头弹几下，这叫做信息输入。他听一听西瓜发出的声响，这叫做信息输出。据此，就可以大体的了解西瓜的好坏和成熟的程度。这就是应用了黑箱方法。

有些仪器、有些系统内部的结构十分复杂，或是由于种种原因不能够加以打开。打开了就不是原来的系统。比如大规模集成块也可以看作是一个黑箱。它内部众多复杂的电子器件的功能，人们是无法从外表观察来了解的。而是借助于专用的测试仪器向集成块输入信息，从集成块输出的信息来判断集成块的功能和质量的好坏。这也是一种黑箱方法。一件事物是否是黑箱还与人的认识能力有关系。比如电视机，对一般不懂电视机原理的人来说，电视机也是一个黑箱。有些人对电视机原理一知半解，对这部分人来说，电视机是一个灰箱。然而，对电视机设计专家来说，由于它们对电视机的结构原理一清二楚，所以对他们而言，电视机是一个白箱。

由此可见，确定事物是黑箱还是白箱，不仅取决于事物本身，同时还与人们的认识能力有关。人的大脑，它是思维的器官，智慧的源泉。大脑内部是一个非常复杂的机构，有数量惊人的脑细胞。因此，有人把大脑比喻成脑海。科学家对大脑的研究也常常用黑箱方法。因为解剖后的大脑就不是原来的大脑了。测大脑反应的灵敏性并不需要打开大脑。比如，智商的测定主要是测试人们对问题的回答是否敏捷。一个孩子如果对各种形象问题、语言问题、逻辑问题都能够很好的解答，那说明他的大脑很好，智商很高。

黑箱方法也有用于军事中。1912年，不安现状的前印第安纳州铁路电报员赫伯特·奥利弗·亚德雷迈进华盛顿一座维多利亚式大楼里。在这里，他找到一份密码服务员的工作。这个19岁的年轻人原本以为这项工作紧张刺激，然而他很快发现自己错了。这座云集了国务院、战争部和海军部的大楼就像坟墓一样，死气沉沉。就像第一次世界大战爆发前的美国社会气氛，整个国家陷入“光荣孤立”的情绪中，大家都不想知道世界上其他地方发生了什么事情。

由于空闲时间太多，亚德雷把精力都放在自己喜欢的密码技术上。到1914年初，这个年薪只有900美元的密码报务员，已成为美国密码分析界的大师。他取得这样的成就并非难事，因为当时的美国在密码加密方面要落后欧洲军事强国至少30年。亚德雷对自己的工作密码研究得越多，就越发相信美国政府使用如此简陋的密码简直是在玩火。在上司拒绝接受自己的批评后，亚德雷决心用一次试验来证明自己的观点。

只用了几个月的时间，他就解开了所有正在使用的美国密码，然后他就此写出一份题为《美国外交密码破解说明》的报告，强调欧洲同行肯定能毫不费力地读懂美国密码。

率真的亚德雷把报告呈交上司，没想到这位上司就是编制这套密码的人，他气急败坏地指责亚德雷是在胡闹。为了进一步证明自己的见解，亚德雷索性孤注一掷，放肆地打开上司的保险柜，拿出密码本——亚德雷断定，这份密码组合方法是上司根据威尔逊总统未婚妻的电话号码设置的。最终，亚德雷赌赢了。一时间，关于这位密码天才的故事在美军领导层传开。1917年，美国正式参加一次大战，亚德雷被美国陆军情报局局长范登曼上校相中。在和亚德雷进行15分钟的谈话后，范登曼就确信亚德雷是能把美国密码编制技术带到世界最前沿的人。他专门成立一个全新的军事情报处(MI8)，为亚德雷服务。

不久，亚德雷被派到法国前线，从此开始了他在美国情报史上最辉煌也是最具悲剧色彩的生涯。

黑箱方法还被运用于人口的研究。掌握人口发展的现状和发展规律对于人类的发展有着很重要的意义。但是，人口系统是个复杂的大黑箱。要认识它、控制它是个极大的难题。人口学家利用人口普查获得的信息建立了我国人口发展的动态模型。它忽略了人口系统内部各种细节，但是对于人口的出生率、死亡率、自然增长率、人口年龄构成等提供了很有价值的数据。从几年当中人口变化的信息来推断若干年后的变化状况，为现代化建设提供了和有价值的资料。

人类总是不断的认识未知的东西。未知的东西就是黑箱。科学发展的历史就是黑箱的探险家。今天，许多科学之谜正摆在我们的面前，但是可以预言，生命世界、微观世界、宏观世界等等许多个充满着神秘，充满着未知的黑箱必将被人类所攻克。黑箱方法在攻克未知的科学处女地的战斗当中将继续发挥它的先驱者的作用。

关键字：黑箱探索信息未知

参考文献：

百度词条；

《黑箱方法情报案例》作者不详。