人類的規劃能力有多強大?

本文章譯自OptaPlanner官網上,Geoffrey De Smet先生的博文,鏈接如下:

https://www.optaplanner.org/blog/2015/06/03/HowGoodAreHumanPlanners.html​www.optaplanner.org

 

在規劃方面,我們人類比機器(計算機)更強嗎?或者說,自動規劃技術能擊敗人類嗎?我與一組軟件工程師做了一個實驗,結果如下。

實驗方法

  我讓參與者手動解決一個簡單的規劃問題,向他們講解規劃優化的難度。我給了他們一個旅行商問題(TSP),如下圖。讓他們連接圖上所有點,以找出最短連通路徑,並回到原點。

  參與者們笑了,他們說這不是一場小孩遊戲嗎?沒錯,除了每個點沒有編號之外,你也不是在點上找米老鼠(也沒有特定的連接要求)。

  在紙上計算旅行距離是不現實的,因此,他們基於OptaPlanner中的TSP示例,來研究他們自己的訪問方案(即連接方案),以便自動計算路線間的距離。讀者也可以自己在TSP示例中嘗試一下這個方法,在那個示例中,你用鼠標右鍵點擊一下界面,就可以增加一個點了。

  他們首次最佳的嘗試,30分鐘時間內的方案被記錄下來(如下圖),這是我們希望得到的最優方案了。最終得到的旅行方案是-674分,也就是說得到的最佳方案,其旅行距離是674.

結果

  人可以找到約對最優解,包括我在內,大部分人甚至連接接近絕對最優解都找不到。結果如下表:

  平均上,人類可以找到的最佳路徑相對最絕對最佳路徑差了9%,若將其反映到實際的車輛運行路線規劃工作中,意味着需要多花費9%的時間和油料來完成對所有地點的遊歷。這是相當高的代價。

這僅僅是一個只有一個約束條件的簡單路線規劃問題,而在現實世界中,還需要將其它的約束條件考慮進行,例如車輛的運量,現實公路網絡限制及一些個性化的業務約束。這些約束將會形成一個更爲複雜的問題。

以下是個別情況的規則結果:

31個人工規劃結果

  可以看到,最佳的一個人工規劃中的最佳結果,比絕對最優解只差了0.3%,這是一個相當好的結果。如果我沒記錯的話,他花了越過30分鐘才能找到這個最佳解。這是一個規劃水平的體現,還是運氣使然?還是兩者結合的結果?結果排行第二的最佳結果,比絕對最佳解差了2%.

  通過使用自動規劃引擎,例如OptaPlanner, 我們可以在更短的時候內擊敗人類,可以處理更多的約束和更大的數據值(即處理更多城市的TSP問題)。這是否意味着我們的規劃工作,可以擺脫規劃人員而自動進行?

我們還需要規劃人員嗎?

  我們仍然需要人工規劃,需要規劃人員,但並不是用於尋找最優解,而是用來定義尋找什麼解。搜索引擎,例如Google可以搜索Web的內容,但它需要人們指定它需要搜索什麼信息。類似地,一個自動求解器(包括OptaPlanner)可以優化一個規劃工作,但其前提是需要人們告訴它應該優化些什麼東西。

  在一個非凡的企業裏,定義什麼業務需要或想要優化,並非易事。這項工作包含大量部門間溝通,業務約束調整等內容。我們仍然需要規劃師,因爲,隨着業務的變化(市場變化,勞工法律變化等引起的業務變化),這些業務約束也需隨之改變。同時,我們也需要人工規劃師來監控自動規劃程序,給程序輸入數據並覈驗規劃結果。此外,人們還需保持對規劃程的控制。

  但我們自問一下,以下兩個競爭者,誰能更有機會贏得最終知識測驗?

  • 地球上最聰明的人。
  • 一個平均水平,但可以訪問互聯網和維基百科的畢業生。

  同樣地,如果從兩個人中選一個,你希望誰在你的組織中做規劃優化的工作?一個可以將自動規劃引擎作爲輔助工具,而別一個人則沒有此工具。

 

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