Heurística
Una heurística es una forma práctica de resolver un problema. Es mejor que el azar, pero no siempre funciona. Una persona desarrolla una heurística utilizando la inteligencia, la experiencia y el sentido común. El ensayo y error es la heurística más sencilla, pero una de las más débiles. La regla empírica y las "conjeturas educadas" son otros nombres para los heurísticos simples. Como una heurística no tiene la certeza de obtener un resultado, siempre hay excepciones.
A veces las heurísticas son bastante vagas: "mira antes de saltar" es una guía de comportamiento, pero "piensa en las consecuencias" es algo más claro. A veces una heurística es todo un conjunto de etapas. Cuando los médicos examinan a un paciente, pasan por toda una serie de pruebas y observaciones. Puede que no descubran qué es lo que está mal, pero se dan la mejor oportunidad de tener éxito. Esto se llama diagnóstico.
En informática, una "heurística" es un tipo de algoritmo. Los algoritmos se escriben para obtener una buena solución a un problema. Un algoritmo heurístico suele encontrar soluciones bastante buenas, pero no hay garantía ni prueba de que las soluciones sean correctas. El tiempo que se tarda en ejecutar el algoritmo es otra consideración.
Fondo
La heurística es el arte de encontrar una solución adecuada a un problema, utilizando conocimientos limitados y poco tiempo. Más formalmente, la heurística se basa en la experiencia; puede acelerar la búsqueda de una solución utilizando reglas simples. Una búsqueda completa puede llevar demasiado tiempo o ser demasiado difícil de realizar.
En términos más precisos, las heurísticas son estrategias que utilizan información fácilmente accesible, aunque poco aplicable, para controlar la resolución de problemas en seres humanos y máquinas.
La heurística puede utilizarse en algunos campos de la ciencia, pero no en otros: En economía, una solución con un error del uno por ciento suele ser aceptable; un telescopio con un error de un grado es probablemente inutilizable si se apunta a un objeto lejano. El mismo telescopio apuntado a la ventana de enfrente probablemente tolerará este error; fallar un grado no tendrá un gran impacto en una distancia corta.
La heurística puede utilizarse para estimar una respuesta que luego se aclara realizando una solución exacta a muy pequeña escala, quizá para ahorrar tiempo, dinero o trabajo en un proyecto: por ejemplo, una conjetura heurística sobre el peso que se espera que soporte un puente puede utilizarse para determinar si el puente debe ser de madera, piedra o acero, y pueden comprarse las cantidades adecuadas del material necesario mientras se completa el diseño exacto del puente.
Sin embargo, el uso de la heurística en ciertos campos muy técnicos puede ser perjudicial: la informática es un ejemplo. Programar un ordenador para que realice más o menos las acciones deseadas puede dar lugar a graves fallos. Por ello, las tareas informáticas deben ser, en general, bastante exactas. Sin embargo, hay ciertas áreas en las que los ordenadores pueden calcular soluciones heurísticas de forma segura. Por ejemplo, la tecnología de búsqueda de Google se basa en gran medida en la heurística, produciendo coincidencias "cercanas" a una consulta de búsqueda cuando no se puede encontrar una coincidencia exacta. Esto permite al usuario corregir los errores que produce la búsqueda. Ejemplo: Si se busca el nombre "Peter Smith" y no se encuentra ese nombre exacto, el motor de búsqueda hace coincidir heurísticamente "Pete Smith" en su lugar, y la persona que utiliza el motor de búsqueda debe decidir si Pete y Peter son la misma persona.
Ejemplos
Polya
He aquí otras heurísticas de uso común, extraídas del libro de Polya de 1945, How to Solve It:
- Si tienes dificultades para entender un problema, intenta hacer un dibujo.
- Si no puedes encontrar una solución, intenta suponer que tienes una solución y ver qué puedes derivar de ella ("trabajar hacia atrás").
- Si el problema es abstracto, intente examinar un ejemplo concreto.
- Intente resolver primero un problema más general: la "paradoja del inventor": el plan más ambicioso puede tener más posibilidades de éxito.
Problema de embalaje
Un ejemplo en el que la heurística es útil es un tipo de problema de embalaje. El problema consiste en empaquetar una serie de artículos. Hay reglas que hay que respetar. Por ejemplo, cada artículo tiene un valor y un peso. El problema ahora es conseguir los artículos más valiosos, con el menor peso posible. Otro caso es el de meter una serie de artículos de distinto tamaño en un espacio reducido, como el maletero de un coche.
Para obtener la solución perfecta del problema, hay que probar todas las posibilidades. Esto no suele ser una buena opción, ya que probarlas lleva mucho tiempo y, por término medio, hay que probar la mitad de las posibilidades hasta encontrar una solución. Por lo tanto, lo que la mayoría de la gente hace es empezar por el elemento más grande, encajarlo y luego intentar organizar los demás elementos a su alrededor. Esto dará una buena solución, la mayoría de las veces. Sin embargo, hay casos en los que esa solución es muy mala y hay que utilizar otra técnica.
Por lo tanto, se trata de una solución heurística.
Ejemplo de un problema de embalaje. Se trata de un problema de Knapsack unidimensional (con restricciones): ¿qué cajas deben elegirse para maximizar la cantidad de dinero y mantener el peso total por debajo de 15 kg? Un problema multidimensional podría considerar la densidad o las dimensiones de las cajas, este último un problema típico de embalaje. (La solución en este caso es elegir todas las cajas además de la verde).
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una heurística?
R: Una heurística es una forma práctica de resolver un problema que es mejor que el azar, pero que no siempre funciona.
P: ¿Cómo se desarrollan las heurísticas?
R: Una persona desarrolla una heurística utilizando la inteligencia, la experiencia y el sentido común.
P: ¿Cuál es la heurística más sencilla?
R: La heurística más sencilla es la de ensayo y error.
P: ¿Qué otros nombres reciben las heurísticas simples?
R: Otros nombres para la heurística simple incluyen regla empírica y "conjeturas educadas".
P: ¿Hay siempre excepciones a la heurística?
R: Sí, puesto que una heurística no tiene la certeza de obtener un resultado, siempre hay excepciones.
P: ¿Qué es un diagnóstico en el ámbito médico?
R: Un diagnóstico es todo un conjunto de etapas por las que pasan los médicos cuando examinan a un paciente para tener las mayores probabilidades de éxito.
P: ¿Qué es una "heurística" en informática?
R: En informática, una heurística es un tipo de algoritmo que suele encontrar soluciones bastante buenas, pero no hay ninguna garantía ni prueba de que las soluciones sean correctas.
