Każdy możliwy stan łamigłówki i każdy dopuszczalny ruch między stanami razem tworzą przestrzeń problemu. Jest to mentalna lub formalna reprezentacja problemu, obejmująca stan początkowy, stan docelowy oraz operatory przekształcające jeden stan w drugi.

Newell i Simon wprowadzili tę koncepcję w swojej analizie rozwiązywania problemów przez człowieka. Poszukiwania w przestrzeni problemu mogą być wyczerpujące lub oparte na heurystykach, które redukują liczbę rozważanych ścieżek. Rozmiar i struktura przestrzeni determinują poziom trudności. Eksperci skutecznie ograniczają przestrzeń, rozpoznając obiecujące kierunki; nowicjusze często eksplorują ją bezproduktywnie.

Dobrze zdefiniowane problemy mają jasno określone przestrzenie; problemy słabo zdefiniowane wymagają od rozwiązującego samodzielnego skonstruowania przestrzeni. Zrozumienie przestrzeni problemowych pomaga w projektowaniu instrukcji, narzędzi wspomagających podejmowanie decyzji i algorytmów wyszukiwania sztucznej inteligencji. Sposób sformułowania problemu wyznacza granice, w których mogą pojawić się rozwiązania.

• Reprezentacja stanów i operatorów w problemie
• Obejmuje stan początkowy, cel i ruchy legalne
• Wyszukiwanie może być systematyczne lub heurystyczne
• Ekspertyza zmniejsza efektywną przestrzeń wyszukiwania