基于符号认知的人类在旅行商问题（TSP）中的启发式机制研究及其算法优化启示

本综述系统探讨了符号认知在人类求解旅行商问题（TSP）中的启发作用，揭示了符号识别与书写模态意识对问题解决效率的显著影响。研究通过设计具有线型特征符号的TSP实验（Line-TSP），结合不同操作模式（如手写模拟与鼠标点击），发现人类在符号化程度高的任务中表现接近高效启发式算法，为TSP算法设计提供了新视角（如符号启发机制与认知策略优化）。

　　

Section snippets

The role of visual perception and spatial strategies in human problem-solving of the TSP

视觉感知与空间策略在人类求解旅行商问题（TSP）中扮演关键角色。研究表明，人类在解决TSP时表现出超越经典启发式算法的潜力，尤其是当点集布局具有规则性时，性能显著提升。空间策略（如避免路径交叉）和图形结构特征（如凸包点数量）独立影响求解偏好，凸显几何与拓扑特征在认知过程中的重要性。

Method

为验证符号认知的启发假设，本研究设计了两类实验：通过控制TSP问题的符号化程度（基于线型特征）和操作模式（如手写模拟与目标点击），测量参与者解题表现。实验变量包括符号识别水平（通过主观评价实验量化）和操作模态差异，因变量为解题效率（以经典启发式算法性能为基准标准化评估）。

Measurement of independent variables

符号认知属性通过两项指标量化：符号化水平（基于识别正确率）与书写模态意识（通过操作模式差异体现）。高正确率反映符号形状易识别性，而操作模式（如手写）可能激活运动记忆，增强路径规划的直觉性。这些指标为分析符号启发机制提供量化基础。

Discussion

本研究结果表明，符号特征是影响人类TSP求解性能的关键因素。高符号化程度显著提升解题效率，人类在符号化任务中表现接近或优于启发式算法，印证了人类在复杂优化问题中的认知优势。操作模式的影响揭示书写模拟可能通过运动记忆增强直觉规划，而抽象操作（如鼠标点击）更依赖几何推理。这些发现为TSP算法设计提供了新启发，尤其是融合符号认知与计算模型的方向。

Conclusion

符号认知（包括符号识别与书写模态意识）显著提升人类在TSP求解中的表现。符号图形特征简化路径规划，操作模式影响认知负载与直觉策略。本研究为启发式算法优化提供了认知科学依据，强调跨学科融合在复杂问题求解中的潜力。