找不出系統的錯誤
如何利用科學方法來除錯
不知道你有沒有類似如下的經驗：
- 你需要使用某個 command line 的指令，你明明曾經成功地使用過，甚至有寫下筆記。但是，照著筆記去使用，無論如何，卻不管用。然後，用指令的名稱，卯起來去查 stackoverflow.com ，查到了一堆資料，卻沒有任何一個真的能協助你前進。
- 你的工作在業務部，公司的產品給客戶用，客戶回報有問題。但是，客戶的回報時使用的文字是客戶覺得自然的用語。原文複製貼上，拿去問產品部。產品部則回覆，『公司的產品沒有錯誤』。你夾在兩者之間，不知該如何是好？
- 你需要使用某個複雜的工具，比方說，需要操作 15 個步驟。但是，照著步驟做了，但是，出來的結果不對。下一步該怎麼辦呢？
上述的困難，是系統的使用者在使用自己不熟悉的系統常遭遇到的困難，無論該系統是指令、軟體產品、或是某個複雜的工具。我曾經擔任過系統的設計者、也常常是系統的使用者，對於這種情況，有很深刻的感受。我認為，想要協助別人順利使用系統，或是想要自助的人，需要去了解「如何除錯」。
如何除錯
除錯這件事的核心，非常近似於「否証方法派的科學方法」：
科學家想要解釋特定的現象時，會對某個現象提出假說，然後做實驗，看是否可以証明該假說為真、或是証明為偽。觀察實驗的結果，進而去修改假說。 經過數輪的反覆之後，該假說的許多不完美之處逐步被修正，成為了可以解釋現象的理論。除錯這件事極為相似。想要抓出系統的錯誤，可以套用科學方法，而假說就是「錯誤的所在」。
科學方法應該是現代教育的基礎之一，畢竟我們從國小就開始上實驗課。然而實務上，我在協助客戶除錯時，卻發現，如果只解釋完科學方法就期待學習者會除錯的話，得到的成效，往往極差無比。
前述的科學方法，大致上可以拆分成幾個步驟：
- 假設
- 實驗
- 觀察
- 根據結果修正
而我觀察，使用科學方法來除錯，做得不成功的，大致上也可以歸納成幾種形式：
- 不會做實驗
- 不會做假設、沒有合適的量測工具
不會做實驗
要做對「實驗」，需要「控制變因」，換言之，要觀察實驗的結果之前，要確認自己這一次的實驗只改動一件事。說成一件事，其實有點抽象，因為有時候，步驟的操作，有其依賴關系，步驟一改了，步驟三、四、五都必須同時修改，才會合理。
實驗應該是要基於「驗証假設」而做的。我看過的許多失敗案例是這樣子：「要除錯的人，並沒有仔細思考，自己為什麼要做這個實驗，心裡想的就是：應該是這邊吧，然後就一次改動操作步驟的三個地方」。然而，事後檢討，為什麼會抓不出問題，因為一次改動的三個地方，每一個地方的改動，其實都隱含了不同的假設。換言之，失敗的原因是一次企圖驗証三個不同的假設，恰好違反了「控制變因」的精神。
不會做假設、沒有合適的量測工具
做假設時，有個需要思考的面向：「系統之內的錯誤往往與外在世界的異常有其對應關系。」
我們除錯時，往往需要反復做『假設、驗証假設、觀察』這樣子的步驟來定位問題之所在。我們可以刻意對系統內部的特定環節做假設、也可以對系統存在的外在世界做假設，來開始除錯的流程。我的經驗是，「由於外在世界的可能性太多了，通常要從系統內部開始做假設，才能有效地去定位問題。」
我大學的時候，曾經做過電路學實驗。我在麵包板上，照著電路圖，把主動元件、被動元件都放上之後，輸出的電壓卻不正確。我做的假設是，可能是我使用的麵包板的某處壞掉，或是某個電阻壞了，而由於覺得要一一驗証，似乎成本過高，於是我考慮拿一個新的板子，整個重做。而助教做的假設，則認為電路裡某一段的電壓很可能也沒有正確，於是，他用三用電表量測了幾個關鍵的點，迅速地定位電路中的一小部分與規畫不合，讓我針對那個小部分的電路去修正。而我接受了助教的意見之後，也很快地找到了某個壞掉的電阻。
在上述的例子裡，昔日的我，做假設的時候，重點並不是將電路視為一個系統，思考系統之內的互動關系，而是把重點放在系統存在的物理世界中可能發生的錯誤。助教做假設的方式，則是把重點放在電路的系統之內，一環與一環的互動關系，此外，而助教應用了三用電錶做為量測工具。
總結
我在協助客戶除錯時，往往在建議客戶利用，合適的「量測系統內部狀態的工具」之後，取得了極大的進展。客戶問我，「為什麼要這樣子做？」我講了上頭一大串，客戶一臉茫然，我想了一下，換個說法：「如果你的車有點異常，而修車師傅聽完汽車發出的怪聲之後，就立刻定位問題，這個故事聽起來有點熟悉嗎？」
