2024-10-17 16:13
6. 费米估算
费米估算,是一个很小众,但是可以在日常中经常使用的一个思维工具。比如,应届生面试的时候,会被问到这样的面试题:估算杭州每年奶茶店的规模大小?估算广州市有多少个理发店?估算成都双流机场的人流量有多大?……工作的时候,要做一个产品的市场规模测算,比如,测算一个城市有多少家奶茶店,你们进入这个市场有多大概率赚到钱。只要搞明白费米估算,就可以很好解答地这些问题,在日常工作中也能把复杂的问题简单化,进而更容易解决问题。下面我们好好学习一下什么是费米估算。什么是费米估算?费米是美国著名的物理学家,在1938年获得过诺贝尔物理学奖,费米估算是他提出的。费米估算法的原理是,在求解一个看似不能解决的数量问题时,将总问题分解成几个次级问题甚至是再次级问题,直到每个次级问题不用,求教专家或书本都能解答(即转化为一些常识问题时),总问题即可迎刃而解。费米估算思想的核心:逻辑拆解。也就是说把一个庞大的、抽象的、复杂的问题,逐级拆解为微小的、具体的、简单的问题,然后再将这些小问题进一步拆解,只要保证了逻辑关系,那么将这些可以回答的小问题答案,逐步反推到费米问题上,就可以得到最终的准确答案。下面来看看这个思维工具是怎么运用的。1938年,他在芝加哥大学课堂上,提出的一个问题,这个问题造就了著名的“费米估算”。他问学生:“芝加哥有多少个钢琴调琴师?”听到这个问题,学生们一脸懵逼。第一步:拆解费米则告诉学生:将复杂的问题拆解成小的、可知结果的部分。要解决这个问题,首先第一步要按逻辑拆解问题。回到费米提出的问题,我应该如何进行拆解呢?费米将钢琴师的人数问题,拆解成每年芝加哥全部调音师工作的时长,以及一位调音师每年的工作时间。而这样拆解的逻辑是:总人数=总时长/每人时长那芝加哥全部调音师的总工作时长该如何计算呢?可以继续对总工作时长进行拆解:芝加哥的总钢琴的数量。每架钢琴多久需要调一次音量?一位调音师调音的时长。拆解的逻辑就是:所有调音师的工作总时长=钢琴数*每年调音次数*调音时长这个问题拆解到这里就差不多可以估算出来了,继续拆解下去的意义也不大。那么问题来了,现在的三个问题如何进行估算呢?其实费米也告诉了我们方法。第二步:估算的合理赋值对于基本问题的估算,费米给出了一个天才式的估算方法:对于小问题的估算,不要估算其本身而是估算其上下界然后在10倍的范围内估算出数值。也有很多朋友说,我们可以按照数据或者经验来赋予较为准确的范围。这倒也没有错,但切记要考虑赋值的上界和下界。按照这个赋值方法,我们看下费米是如何估算的。首先费米知道了芝加哥的总人口(官方数据)为300万人,平均每个家庭约4人,那么芝加哥就有75万个家庭。这些家庭中有多少架钢琴呢?在当时的美国,钢琴是半奢侈品,费米估算拥有钢琴的家庭不会超过1/2,也不会低于1/10。因此费米估算为1/3,那么芝加哥就有75*1/3=25万架钢琴。再看第二个问题,每架钢琴每年要调几次音?费米估算,应该不会超过一年3次,也不会低于10年1次,他觉得3年调一次音是合理的。因此,每年架钢琴一年要调0.33次音。最后一个问题,每架钢琴调音一次要多久?不会超过10小时,也不会低于1小时,因此费米估算是3小时。那么第一个大问题就解决了。芝加哥全部钢琴的总调音时长是:250000*0.33*3=249000继续估算下一个问题——芝加哥每个调音师的工作时长。一年有52个星期,一个调音师一周工作5天,算上假期和加班时间,估计一个调音师一年的工作日是250天,还要扣除花在在路上的时间,则每天的实际工作时间是24*0.6=14.4小时。那么他一年的工作时间是250*14.4=3600小时。249000/3600=69最终的结果可以算出来了,芝加哥大约共有69名调音师。那么实际上有多少人呢?事后有人通过电话簿进行统计,芝加哥大概有80名调音师,除去号码相同的,结果竟然相差无几。那可能有人会问,如果费米估算中家庭拥有钢琴的家庭改为1/4,而不是1/3,结果不就会变了呢?费米的每次估算都会那么准确吗?这就涉及到估算的平均律问题了!估算平均律估算过程总不可避免地存在误差,每个步骤中的估算误差会对结果造成显著影响吗?就单个估算误差来讲,可能会对结果造成显著影响,甚至是与实际值相差很大。但当多个步骤中都存在估算误差时,这些估算误差非常可能会相互抵消,最终对估算结果造成的影响并不非常显著。这就是平均律。意思是说,在任何一组的计算中,估算带来的错误都可以互相抵消,假设越多,被抵消的概率就越大。如图,估算假设有的高,有的低,但如果这些“点”的数量足够,最终误差就会被相互抵消,整体估算误差最终会趋于平均值。在费米估算过程中,不是只有一次估算,而是有一系列的估算。比如估算芝加哥有1/3家庭有钢琴,同时也会估算一架钢琴平均5年调一次音。这些估算有的过高有的过低,相乘之后会相互抵消,回归到较为准确的平均值。而且,有个很重要的前提,我们的估算值是有实际数据或者生活经验支撑的。估算值不能偏离实际结果太远,要从实际结果、常识出发。比如费米在估算芝加哥每个家庭有4个人,换成我们来估算的话,我们不能拍脑袋直接估算芝加哥每个家庭有10个人。我是总结到这里,费米估算也介绍得差不多了。照例总结一下,费米估算就4个步骤:明确问题分析是需求端问题还是供给端问题,或者两个角度都不是问题拆解,列公式计算对问题进行拆解时,我们提倡按照相互独立、完全穷尽(MECE,Mutually Exclusive Collectively Exhausted)的原则 ,将问题层层拆解成子问题,从而找到问题的根源。在进行费米估算时,要注意两个点:①避免把未知数拆解成新的未知数(而应该要让拆解后的元素变得可解决)②估算要有实际数据和生活经验作为支撑。总而言之,费米估算是在极其有限的条件下,通过拆解未知并利用身边的信息来求解出结果的方法。而这个方法也告诉我们,遇到一个复杂未知的问题时,可以通过拆解问题,层层解剖,最终逐步逼近结果。面对不确定性,我们不应停滞不前,而是要懂得抓住身边有价值信息,快速决策。