黑箱—灰箱—白箱方法

出处：按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第130页（953字）

是控制论的一种方法，系统辨识的理论基础。

黑箱方法就是通过考察对象的输入、输出及其动态过程，而不通过直接考察其内部结构，来定量地认识研究对象的功能特性、行为方式，以及探索其内部结构和机理的一种科学方法。

黑箱方法的基本步骤：

(1)用相对孤立的原则，确认黑箱。

即必须把作为黑箱的研究对象从环境中“分离”出来，判定出它与环境之间的边界以及相互作用。

(2)通过观测和实验，考察黑箱。

考察黑箱，就是通过观测和实验来考察研究对象的输入、输出及其动态过程。

(3)建立模型，阐明黑箱。利用观察和实验所取得的系统输入、输出的数据，以及原先对系统的知识，建立起黑箱模型，如框图模型、动态登记表、数学模型等。根据模型研究的结果，对黑箱的种种特性进行阐明，对系统的功能特性进行定性与定量的、静态与动态地分析评价，对系统未来的行为作出某种预测，对系统的内部结构和机理作出某些猜测。

黑箱理论是以我们对所研究的对象一无所知为出发点，但在认识中经常出现的是对其有了部分了解的“黑箱系统”。

艾什比把这种系统称为“部分可察黑箱”，后来有人称之为“灰箱”。这种“部分白”、“部分黑”的情况使用黑箱方法就不完全可靠了，需要相应地运用灰箱方法。就是要充分利用已有的知识，这些知识可以使我们知道系统过去的历史，就好象系统内部存在着一种“记忆”，只要了解了这种“记忆”，再加上运用其他方法得到的一些知识，就可以掌握系统的内部状态。

(灰箱方法参见“灰色系统理论”)

与灰箱方法的应用相联系，人们又提出了“白箱”理论，艾什比在《控制论导论》中称之为“全知的黑箱”。白箱的方法是这样的一种方法，当我们通过诸如黑箱方法、灰箱方法等认识了系统的内部结构时，我们就可以把这种结构关系按一定的关系式表达出来，构成“白箱网络”，通过“白箱网络”对系统进行再认识，或利用这种“白箱网络”去控制系统以后的过程或预测系统的行为。