Models of
Discovery
l Simon,
H. A. (1977), Models of Discovery , Boston studies in the Philosophy of
Science, v. 54 (synthese library, v. 114)
l 這是一本討論「科學哲學」的書。分為六篇。可以獨立來讀，但彼此之間相關。
良構問題(well structured problems，WSP)
一般而言，吾人將問題區分為「良構問題」(well structured problems，WSP)和「弱構問題」(ill
structured problems，ISP)。在一般的認知裡，電腦程式可以有效的解決良構問題，而拙於弱構問題。(建築)設計問題正是弱構問題的典型代表。然而，問題如同表面所見的一般簡易單純嗎?電腦真的對設計問題一籌莫展嗎?這個問題吸引了許多學者的討論，迄今尚無真正的定論。但是，過去眾多的討論，正是鼓舞我們繼續前進的參考指引。
在探索的過程中，吾人必須銘記在心：目前尚無定論。書上所寫的、不管名氣多大的學者所主張的，都有人質疑、都不見得正確。即使他們本人極力主張某一種看法，他們也從不保證永不放棄目前的主張。所以，你自己必須培養出自己的判斷力，檢視每一主張，仔細思考，你同意或者反對某一主張的理由。
良構問題和弱構問題分處在兩個極端。大部份的問題多落在二者之間，而難截然劃分。Simon(1977)先列舉了「極端的良構問題」的基本特質。然而，在如此嚴苛的定義下，幾乎沒有一種問題是良構的。相反的，(建築)設計問題的確是弱構問題。但，這也不代表電腦對之莫可奈何。Simon主張存在著「發現的邏輯」。果若如此，則存在一套機械的演算法來進行設計的問題。
Simon(1977)的定義如次：
1. 存在明確的準則及步驟，可以判定某一答案是否正確。
2.
有一套描述問題狀態(problem
states)的方法，包括起始狀態(initial
state)、目標狀態(goal state)、以及各個中間狀態。所有問題狀態的集合，稱之為「問題空間」(problem
space)。
3.
一套「合法的」狀態轉換規則(transition
rules)。透過這些合法的轉換規則，可以由某一問題狀態轉換到下一個狀態。問題的解決過程，可以看成是由「起始狀態」到「目標狀態」的連續轉換過程。
4.
解決問題所需之所有資訊(e.g.與目標狀態的距離、選取規則的策略)均可藉由觀察問題空間本身而獲得。
5.
解決問題的過程如需與外界互動，外界的事實及行為規則均被紀錄於問題空間之中。
6.
解決問題可以在實務上「合理的時間」內獲得解決。
Simon舉了幾個例子，說明上述的WSP性質乃是十分嚴苛的。甚至於邏輯的定理證明問題以及下棋程式都難以符合WSP的性質。
(一)邏輯證明問題
性質1：將答案代入問題，即可驗證該組答案的正確性。故滿足。
性質2：well-formed
formulas (WFF)即是描述邏輯問題的方法。(Simon雖然同意以WFF做為描述問題狀態的方法，但他似乎不願自限於僅用WFF)。
性質3：邏輯演繹推論規則，即是狀態轉換規則。
性質4：求證的過程經常不能只依賴簡單的、直線推論的演繹法。可能要做一些大膽的假設(不合法的狀態轉換)，以倒推法證明假設的正確性。類比法、案例法等解題策略，都非自問題空間本身而獲得。此一現象使得邏輯證明問題非屬WSP。
性質5：邏輯證明問題，無與外界互動問題。
性質6：許多邏輯證明問題均無法在「合理的時間」內求解。
(二)下棋程式
性質1：棋局勝負定義明確。
性質2：棋局問題空間狀態可明確定義。
性質3：下棋規則十分明確。
性質4：可能需要藉助棋譜。
性質5：就個別的單一棋步而言，係在已知的資訊下做「最佳」的選擇。然就整體過程而言，由於問題的複雜度，實在無從知道「整體最佳解」，而是所知之範圍內，相對較佳解。對手的反應可能出乎吾人預期之外，亦即，吾人未能完全掌握外界的行為規則，而必須依其反應再次修正吾人對問題的認知與假設，重新計算，以決定可能的下一步。此一與外界互動的現象，使得下棋程式非屬WSP。
性質6：在規定的時間內無法計算得「最佳解」。
綜而言之，就每一單步而言，可視為WSP；但整體而言，為一ISP(ill structured problem)。
邏輯證明及下棋程式經常為人們視為WSP的代表。但是，經過如此嚴謹的檢視，二者仍未能符合WSP的要求，更何況其他?建築設計是另一個極端的例子，它幾乎不滿足所有的條件。
(三)建築設計
性質1：設計方案是否滿足設計條件?經常是一個見仁見智的問題。即使對同一業主而言，對於同一設計案是否滿意，亦經常舉棋不定，改變心意。
性質2：可以不同的平立圖、圖案表達空間結構組成、建材。
性質3：設計圖的開展過程不明確。
性質4：無必然的、一定的設計程序。但存在某些設計原則、步驟。
性質5：與外界(業主)的互動程度高。業主的喜好難以完全掌握。
性質6：難以在合理的時間找到最佳解。僅能時間限制內找到相對的最佳解。
Karl Popper反對有所謂的「發現的邏輯」存在。他寫了一本書，名叫「The
Logic of Scientific Discovery」(1959)，但是其內容全部都在否定此種發現的邏輯的存在。Popper的觀點受到一般學者的認同，但並非沒有異議。Norwood
Hanson和Simon便不認同此一主張。Simon認為發現的的邏輯是存在的。
Popper認為，定理的發現是一種心理（認知）的過程，充滿了創意、洞見、直覺，是一種「非理性」的過程；然而，此一過程並非是一種邏輯過程。邏輯過程僅能用於檢證（justification，validity）。
Simon持相反的意見。他認為至少有二種系統化的方法可以發現規則：British
Museum Algorithm (BMA)和Heuristic Search Algorithm (HSA)。由於大英百科全書是由一些有限的符號（26個字母及一些標點符號）所組成，故可以系統化的排列組合方式，產生全本的大英百科全書。HSA則利用歸納法，分析現象所呈現的型態規則。
是故，Simon主張：法則的發現過程乃是以精簡的方式，登錄觀測資料的過程。科學發現的規範性理論乃是一組檢驗法則發現過程的判準。Simon的主張暗示了(1)資料的記述方法本身即蘊含了發現法則的奧秘。亦即，發現規則的秘訣在於：適當的記述方法、以及型態的呈現。(2)某類型的問題存在著類似的發現邏輯(方法)。(3)存在一些有效的規則發現方法(邏輯)。
「類神經網絡」(Artificial Neural Network，ANN)技術的出現當可以讓以上的爭論告一段落。【Simon(1977)和Popper都沒有提到ANN，不知他們在知道ANN後的態度會是如何?】。ANN是一種演算法，但不符合Simon前述的操作式定義。ANN具有某些認知能力及創造力，讓我們認為它具有發現某些規則的能力，即使它也不一定能明確的描述出該內在的規則。
Popper似乎認為(演繹)邏輯是唯一的「理性」。不能用演繹邏輯描述者，均非理性。所謂「理性」，具有條理的、系統化的、客觀的、可重複操作的、可解釋的、存在因果關係的特質；與之相反的是：任意的、隨機的、運氣的、無固定結果的、不能重複出現的、不可解釋的、無因果關係的。
原本以為「理性」和「非理性」是涇渭分明的。ANN卻打亂了此一分際。ANN是系統化的演算過程，但是卻不可解釋其為何具有此一能力。
Simon以住宅及軍艦設計為例，認為設計問題雖非良構，但也非亳無頭緒可尋。只要把問題仔細切割，便可以將問題細分成可以處理的WSP子問題。各個子問題，由不同的專家來解決，然後，再仔細加以組合(divide-conquer-merge)，便可以解決複雜的(弱構)問題。解決問題的關鍵在於看出其結構性。
問題的本質
Simon利用操作式定義(operational definition)來界定「良構問題」。亦即，它的定義是一組操作程序。符合此一操作式定義的，便是屬於良構問題。這雖然是一種界定問題的方式，但是，卻離原先的發問有一段距離。原先的問題是：「良構問題」乃是其問題結構可以被清楚描述的問題，而不一定必須知道如何去解它。
有些問題，我們根本不知道是否存在著答案(如：四色問題；但有人宣稱已證明四色問題答案不存在，但其證明過程尚難以確認)。有些問題，我們可以證明其答案不存在(如：三等分角)。而某些問題，則是我們知道它存在著答案，甚至可以證明其存在性，但是卻不一定知道答案是什麼。例如：我們知道山必存在著一處最高點，但我們卻不一定知道山的最高處何在，也不知道多高?有些問題，我們不知道如何去求解，然而，我們仍然可以判斷所給的某組答案是否為正確解。許多困擾著數學家的問題，必須憑智慧及運氣，才能找到他們的答案。有些問題的特性已經被摸清楚了，我們已經發展出固定的解法(演算法)，可以的計算出答案。最後一類的問題便是典型的(也是最狹義的)「良構問題」。
到目前為止，我們僅能獲以下結論：
公共藝術設置問題/計畫管理問題
依據「公共藝術設置辦法」，一定金額以上之公共藝術，必須設置公共藝術。公共藝術的設置，雖然包含藝術品的創作，但是它本身並不創作藝術品。它反而比較像「解決藝術品創作的問題」。亦即，他的問題在於必須遵循一定的程序，在一定的金額及時程內，促成一件公共藝術品的完成。所以，它的答案在於一件藝術品的出現，其產生的過程符合一定的程序。
公共藝術的設置程序相當明確，必須滿足一定的條件，才能進行下一步驟。吾人雖然可以把問題按不同階段加以細分，但是各階段之間並非完全獨立。前一階段的決策，可能會影響後續階段的難易程度。更嚴謹的說：每一子任務均要花費某些時間。吾人會估計完成一子任務所需之時間。吾人必須找到一種人事地物時的組合，使總時程最短(且在規定時限內)。
時限的限制其實沒有那麼嚴格。必要時，寛限時限是沒有問題的。程序一定要遵循，不能打折扣。大家似乎認為：只有嚴格遵循程序，才能保障藝術品質。
藝術品的藝術價值並未在程序中明文規定。但是，它假設了：只要遵循法定的程序，其所產生的藝術品必須具有其藝術性。更具體而言，其藝術性的保證來自：(1)藝術家的創作力，(2)評審委員的鑑賞力。評審委員不但淘汰品質不佳者，同時也撿選品質最佳者。藝術的鑑賞，同時具有其主觀及客觀性。(3)民眾參與的意見表達。(4)執行委員對於問題(藝術品種類)的界定、(5)評審委員與作品種類之間的關聯性。(6)評審委員的多元性(多元觀點)，包括藝術家、藝術行政者、業主。
公共藝術設問題是一個計畫管理問題。企圖將之描述為「良構問題」。
計畫：程序性安排資源，以達成目標。
目標：計畫之最終狀態。
資源：人事地物時
限制：資源之稀有性、法令(程序)規定。
狀態：資源之運用、配置情形。
規則：轉換狀態所需滿足之條件、規則。策略選擇之後設規則。
評估：對於各狀態以及可能發展(風險)所需成本(時間、經費)之評估。