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最硬核的决策算法,灵感竟来自于金属冷却

科学探索万象经验2023-05-08

假设你正在创办一家制造和销售的企业,你必须要做出一些重要的决定,比如你应该把工厂、仓库和配送中心放在哪里?这听起来可能不是一个令人费解的问题,但它实际上非常复杂。显然,你会希望这些位置尽可能贴近客户和供应商,以降低运输成本。此外,还需要维护成本、电力能源和租金等一系列因素。

这种情况称为约束优化问题,需要寻找各种竞争因素的最佳平衡,同时保证解决方案是可实施的。约束优化并没有得到太多关注,你以前可能从未听说过,但它是几乎所有人类努力背后的隐藏架构。解决此类问题最流行的方法之一,是从一个不寻常的来源获得的灵感:金属冷却的方式。

当我们谈到决策时,我们首先想到的不是冶金,这也不是计算机科学家的第一个想法。他们最初设计了许多有效的算法来找到约束优化问题的解决方案,当问题具有良好的数学形式时,这些方法效果最好。但当问题涉及复杂的大量变量时,即使是计算机也需要很长时间的计算才能找到答案。所以最终,研究人员在自然界中寻找灵感,找到了不是最完美但非常接近的解决方案。

1983年,三位研究人员在优化和冷却金属之间进行了类比。当金属被加热然后缓慢冷却时,它的原子倾向于以尽可能低的能量进入排列。换句话说,原子的排列自然得到优化。这在金属加工中很方便,因为如果你想把一些金属加工成某种形状,原子都整齐地排列在晶体结构中是最容易