前两天被问到一个很有趣的问题,怎样估算成都市的钢琴调音师数量。当时稍微懵了一下,回答得不是很好。后来又重新思索+百度,现在来复盘一下。
Before:
刚刚听到这个问题时,心里稍微懵了一下。成都市的钢琴调音师数量有多少呢?直接回答这个问题有点困难,但是可以将这个问题分解成几个子问题:①成都市一共有多少架钢琴;②一架钢琴需要多久调一次音(频率)、每次调音需要多长时间(时长);③一位钢琴调音师可以为多少架钢琴调音。
那问题来了,成都市一共有多少架钢琴呢?成都市钢琴的组成又可以分为两部分:①私有;②公共场合持有。私有钢琴量可以通过高、中、低档小区估算一个钢琴持有量的加权平均值。
After:
其实这是一个费米问题。物理学家费米深谙快速估算的价值,并以教授学生们估算一些奇妙的数值而著称。最著名的例子就是“费米问题”——费米问他的学生“该怎样估计芝加哥的钢琴调音师的人数?”
学生们都是学科学和工程学的,开始时一般都会说他们对这个数据的相关知识知之甚少。当然,也有一些解法是比较简单的,例如通过查看广告一个个统计钢琴调音师的数量,或者通过发证机构来检查某种执照的数量等。但是,费米要教给学生的是量化“无形之物”的方法,他希望学生们通过提问题并量化其数值,从而能真正了解并领悟到一些东西。
费米首先问学生们关于钢琴和钢琴调音师的其他问题,这些问题的答案虽然也是不确定的,但相对容易得到。这些问题包括:
①芝加哥当前人口数量(1930 —— 1950 年,略超过300 万)、
②每家平均几口人(2 或3)、
③家庭平均拥有的需要定期调音的钢琴数量(10 家里最多1 家,但30 家至少有1 家)、
④每部钢琴需要调音的频率(也许平均1 年1 次)、
⑤一个调音师平均每天能调多少部钢琴(4 —— 5 部,包括交通时间)、
⑥一年工作多少天(约250 天)
等等。
此时,就可以计算结果:
芝加哥调音师的数量 = 人口 / 每家人口 × 有钢琴的家庭百分比 × 每年调音次数/ (调音师每天调音的钢琴数 × 年工作天数)
这种解决费米问题的方法,被称为“费米分解法”或“费米解法”。
这一方法不仅有助于估计不确定的数值,而且也给评估者提供了查看不确定性的来源:是每家平均拥有的钢琴数量不确定?还是钢琴每年需要调音的平均次数不确定?又或者是调音师每天调音的钢琴数量或者其他什么因素?弄清楚不确定性的来源,可以帮助我们量化相关事物,以便最大限度地减少不确定性。
Summary:
将问题分解为:
其中,拥有钢琴的是个人、学校或者剧院。人口当中弹奏乐器的人约占10%(因为肯定大于1%小于100%,取几何平均值),其中最多10%弹钢琴,而且他们并不都拥有钢琴因此弹奏乐器的人拥有钢琴的比例大约为3%,约占总人口数的千分之三。每1000人有一个剧院,每个剧院有一架钢琴。每1000人有一所学校,或者每3000人有一所学校,每所学校拥有一架钢琴,所以每人拥有千分之四点三架钢琴。成都市人口为1600万,所以成都市的钢琴数量为:6.88*10的四次方。(简书的公式该怎么打呢QAQ)
对钢琴调音所需的时间肯定多于30min而少于一天,预估为2h。另一种预估方法是:钢琴有88个键,如果每个键需要2min,则需要2h。
全职工作者每天8h,一周5天,每周工作50week。所以得出8*5*50=2000小时。即一个钢琴调音师可以调1000架钢琴。
这意味着6.88*10的四次方架钢琴需要69个钢琴调音师