【การใช้เหตุผลแบบเชน②】การสร้าง: กฎการสลับและการถ่ายโอนสถานะ
ในบทความก่อนหน้า เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานสองประการของการใช้เหตุผลแบบเชน: การเชื่อมโยงแข็งและการเชื่อมโยงอ่อน บทความนี้จะสำรวจต่อไปว่าจะรวมการเชื่อมโยงเหล่านี้เข้าด้วยกันอย่างไร เพื่อสร้างเชนการใช้เหตุผลที่สมบูรณ์ และสรุปผลที่มีประสิทธิภาพจากพวกมัน
โครงสร้างพื้นฐานของเชน
เชนคือลำดับที่ประกอบด้วยโหนดตัวเลือกและการเชื่อมโยง แต่ละโหนดแสดงถึงตัวเลือก (ตัวเลขบางตัวในช่องบางช่อง) และโหนดที่ติดกันจะเชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมโยงแข็งหรือการเชื่อมโยงอ่อน
A ═ B - C ═ D - E ═ F
โดยที่:
• A, B, C, D, E, F คือโหนดตัวเลือก
• ═ แสดงการเชื่อมโยงแข็ง
• - แสดงการเชื่อมโยงอ่อน
• เชนทั้งหมดอธิบายเส้นทางการใช้เหตุผลตรรกะจาก A ถึง F
การแสดงโหนดตัวเลือก
ในการใช้เหตุผลแบบเชน เรามักใช้วิธีต่อไปนี้ในการแสดงโหนดตัวเลือก:
- ตำแหน่ง+ตัวเลข: เช่น R3C5(4) แสดง "ตัวเลือก 4 ในช่องแถว 3 คอลัมน์ 5"
- รูปแบบย่อ: เช่น r3c5=4 หรือ (3,5)4
แต่ละโหนดแสดงถึงข้อความยืนยัน: ตัวเลือกนั้นเป็นจริง (ช่องนั้นกลายเป็นตัวเลขนั้น) หรือเป็นเท็จ (ตัวเลือกนั้นถูกตัดออก)
กฎการสลับของการเชื่อมโยง
กฎหลักในการสร้างเชนที่มีประสิทธิภาพคือ: การเชื่อมโยงแข็งและการเชื่อมโยงอ่อนปรากฏสลับกัน กฎนี้ช่วยให้มั่นใจว่าการใช้เหตุผลตรรกะมีความถูกต้อง
- การเชื่อมโยงแข็ง: ถ่ายโอน "เท็จ→จริง" ไม่สามารถถ่ายโอน "จริง→จริง"
- การเชื่อมโยงอ่อน: ถ่ายโอน "จริง→เท็จ" ไม่สามารถถ่ายโอน "เท็จ→เท็จ"
หากใช้การเชื่อมโยงอ่อนสองครั้งติดต่อกัน (จริง→เท็จ→?) การเชื่อมโยงอ่อนตัวที่สองไม่สามารถถ่ายโอนต่อได้
เฉพาะการใช้แบบสลับเท่านั้นที่สามารถสร้างเชนการใช้เหตุผลต่อเนื่องได้
เมื่อการเชื่อมโยงแข็งหลายตัวปรากฏติดต่อกัน (เช่น A ═ B ═ C ═ D) ดูเหมือนจะขัดแย้งกับกฎการสลับ แต่ความจริงแล้วนี่ถูกต้อง
เหตุผล: เงื่อนไขของการเชื่อมโยงแข็งคือ "พอดีหนึ่งจริงหนึ่งเท็จ" ในขณะที่เงื่อนไขของการเชื่อมโยงอ่อนคือ "มากที่สุดหนึ่งจริง" เนื่องจาก "พอดีหนึ่ง" ต้องตรงตาม "มากที่สุดหนึ่ง" การเชื่อมโยงแข็งแต่ละตัวก็เป็นการเชื่อมโยงอ่อนด้วย
วิธีการตีความ:
A ═ B ═ C ═ Dสามารถเข้าใจได้ว่า:
A ═ B - C ═ D (การเชื่อมโยงแข็งตรงกลางทำหน้าที่เป็นการเชื่อมโยงอ่อน)ดังนั้น ในการแสดง การเชื่อมโยงแข็งติดต่อกันไม่ใช่ข้อผิดพลาด แต่การเชื่อมโยงแข็งตรงกลางรับหน้าที่ของการเชื่อมโยงอ่อนโดยนัย
รูปแบบของเชนที่มีประสิทธิภาพ
ตามกฎการสลับ เชนที่มีประสิทธิภาพต้องอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งต่อไปนี้:
A ═ B - C ═ D - E ═ Fความยาวเชนเป็นจำนวนการเชื่อมโยงคี่ (แข็ง-อ่อน-แข็ง-อ่อน-แข็ง)
A - B ═ C - D ═ E - Fความยาวเชนเป็นจำนวนการเชื่อมโยงคี่ (อ่อน-แข็ง-อ่อน-แข็ง-อ่อน)
A ═ B - C ═ D - Eความยาวเชนเป็นจำนวนการเชื่อมโยงคู่
แนวคิดการระบายสี (Coloring)
การระบายสีเป็นเครื่องมือทางความคิดที่ทรงพลังในการเข้าใจการใช้เหตุผลแบบเชน เราให้สี "สอง" กับโหนดบนเชนสลับกัน แสดงถึงสองสถานะจริง-เท็จที่เป็นไปได้
- ให้สี A กับจุดเริ่มต้นของเชน (เช่น สีน้ำเงิน)
- โหนดถัดไปที่เชื่อมต่อผ่านการเชื่อมโยงแข็ง ให้สีตรงข้าม B (เช่น สีเขียว)
- โหนดถัดไปที่เชื่อมต่อผ่านการเชื่อมโยงอ่อน ให้สีเดียวกัน
- สลับไปเรื่อยๆ จนถึงจุดสิ้นสุดของเชน
การอธิบายตรรกะของการระบายสี
ปลายทั้งสองของการเชื่อมโยงแข็งมี "พอดีหนึ่งจริงหนึ่งเท็จ" หากด้านหนึ่งเป็นเท็จ อีกด้านหนึ่งต้องเป็นจริง หากด้านหนึ่งเป็นจริง อีกด้านหนึ่งต้องเป็นเท็จ
ดังนั้น สีของปลายทั้งสองของการเชื่อมโยงแข็งตรงข้ามกัน แสดงสถานะจริง-เท็จที่ตรงข้าม
ปลายทั้งสองของการเชื่อมโยงอ่อนมี "มากที่สุดหนึ่งจริง" หากสมมติว่าด้านหนึ่งเป็นจริง (สี A=จริง) อีกด้านหนึ่งต้องเป็นเท็จ
แต่หากด้านหนึ่งเป็นเท็จ สถานะของอีกด้านหนึ่งไม่แน่นอน ดังนั้น ในการระบายสี เรามุ่งเน้นที่สถานการณ์ "หากโหนดก่อนหน้าเป็นจริง" ดังนั้นโหนดหลังการเชื่อมโยงอ่อนจึงมี "สมมติฐานจริง-เท็จ" เหมือนกับโหนดก่อนหน้า
(หมายเหตุ: "รักษาสี" หมายถึงพฤติกรรมเมื่อติดตามการถ่ายโอนสถานะ "จริง")
โหนดสีเดียวกัน: ทั้งหมดจริง หรือทั้งหมดเท็จ
โหนดสีต่าง: สถานะจริง-เท็จตรงข้าม
ผ่านการระบายสี เราสามารถตัดสินความสัมพันธ์จริง-เท็จระหว่างโหนดสองตัวใดๆ บนเชนได้อย่างรวดเร็ว
มุมมองสองแบบของการถ่ายโอนสถานะ
การเข้าใจการใช้เหตุผลแบบเชนมีสองมุมมองที่เสริมกัน: การติดตามสถานะ "จริง" และ การติดตามสถานะ "เท็จ"
มุมมองที่หนึ่ง: การติดตามการถ่ายโอนสถานะ "จริง"
สมมติว่าจุดเริ่มต้นของเชนเป็นจริง สังเกตว่าสถานะ "จริง" นี้ถ่ายโอนไปตามเชนอย่างไร:
สมมติ A = จริง
→ A-B เป็นการเชื่อมโยงแข็ง เมื่อ A จริง B อาจจริงหรือเท็จ สถานะไม่แน่นอน
(การติดตาม "จริง" ไม่สามารถถ่ายโอนผ่านการเชื่อมโยงแข็งล้วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ)
สมมติ A = จริง
→ A-B เป็นการเชื่อมโยงอ่อน A จริง → B ต้องเท็จ
→ B-C เป็นการเชื่อมโยงแข็ง B เท็จ → C ต้องจริง
→ C-D เป็นการเชื่อมโยงอ่อน C จริง → D ต้องเท็จ
→ D-E เป็นการเชื่อมโยงแข็ง D เท็จ → E ต้องจริง
→ E-F เป็นการเชื่อมโยงอ่อน E จริง → F ต้องเท็จ
สรุป: A จริง → F เท็จ
มุมมองที่สอง: การติดตามการถ่ายโอนสถานะ "เท็จ"
สมมติว่าจุดเริ่มต้นของเชนเป็นเท็จ สังเกตว่าสถานะ "เท็จ" นี้ถ่ายโอนไปตามเชนอย่างไร:
สมมติ A = เท็จ
→ A-B เป็นการเชื่อมโยงแข็ง A เท็จ → B ต้องจริง
→ B-C เป็นการเชื่อมโยงอ่อน B จริง → C ต้องเท็จ
→ C-D เป็นการเชื่อมโยงแข็ง C เท็จ → D ต้องจริง
→ D-E เป็นการเชื่อมโยงอ่อน D จริง → E ต้องเท็จ
→ E-F เป็นการเชื่อมโยงแข็ง E เท็จ → F ต้องจริง
สรุป: A เท็จ → F จริง
สำหรับเชนที่เริ่มและสิ้นสุดด้วยการเชื่อมโยงแข็ง:
• จุดเริ่มต้นเท็จ → จุดสิ้นสุดจริง (ผ่านการติดตามสถานะ "เท็จ")
• จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดมีสีตรงข้าม
สำหรับเชนที่เริ่มและสิ้นสุดด้วยการเชื่อมโยงอ่อน:
• จุดเริ่มต้นจริง → จุดสิ้นสุดเท็จ (ผ่านการติดตามสถานะ "จริง")
• จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดมีสีเดียวกัน
การสรุปผลจากเชน
หลังจากสร้างเชนที่มีประสิทธิภาพแล้ว เราจะสรุปผลที่สามารถใช้ในการตัดออกได้อย่างไร? นี่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเชนและความสัมพันธ์ของปลายทั้งสอง
ประเภทผลสรุปที่หนึ่ง: ปลายทั้งสองมีความสัมพันธ์การเชื่อมโยงอ่อน
เชน: A ═ B - C ═ D - E ═ F และ A และ F อยู่ในแถว/คอลัมน์/บล็อกเดียวกัน หรือช่องเดียวกัน
การวิเคราะห์:
• หาก A เท็จ → F จริง (การถ่ายโอนของเชน)
• หาก A จริง → F เท็จ (การเชื่อมโยงอ่อนของ A และ F)
สรุป: ไม่ว่า A จะจริงหรือเท็จ ต้องมีหนึ่งใน A และ F ที่เป็นจริง (หาก A เท็จ F จริง หาก A จริง A เองก็จริง)
การประยุกต์ใช้: ตัวเลือกตัวเลขเดียวกันอื่นๆ ที่สามารถเห็น A และ F พร้อมกันสามารถถูกตัดออกได้!
ประเภทผลสรุปที่สอง: ปลายทั้งสองเป็นตัวเลือกเดียวกัน
เชน: A ═ B - C ═ D - E ═ A (กลับมาที่จุดเริ่มต้น)
การวิเคราะห์:
• หาก A เท็จ → ... → A จริง (ขัดแย้ง!)
สรุป: A ไม่สามารถเป็นเท็จได้ ดังนั้น A ต้องเป็นจริง
ประเภทผลสรุปที่สาม: ความขัดแย้งของสี
การวิเคราะห์:
• สีเดียวกันหมายความว่าสถานะจริง-เท็จเหมือนกัน
• การเชื่อมโยงอ่อนหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถเป็นจริงพร้อมกันได้
สรุป: สองโหนดนี้ต้องเป็นเท็จพร้อมกัน โหนดสีเดียวกันทั้งหมดเป็นเท็จ โหนดสีต่างทั้งหมดเป็นจริง
เชนการใช้เหตุผลสลับ (AIC)
เชนการใช้เหตุผลสลับ (Alternating Inference Chain หรือ AIC) เป็นรูปแบบมาตรฐานของการใช้เหตุผลแบบเชน ลักษณะของมันคือ:
- การเชื่อมโยงแข็งและการเชื่อมโยงอ่อนสลับกันอย่างเคร่งครัด
- เริ่มด้วยการเชื่อมโยงแข็ง และสิ้นสุดด้วยการเชื่อมโยงแข็ง
- ปลายทั้งสองของเชนมีความสัมพันธ์การเชื่อมโยงอ่อน
A ═ B - C ═ D - ... - Y ═ Zโดยที่ A และ Z มีการเชื่อมโยงอ่อนระหว่างกัน (สามารถเห็นกัน)
สรุป: ต้องมีหนึ่งใน A และ Z ที่เป็นจริง ดังนั้นตัวเลือกอื่นๆ ที่สามารถเห็น A และ Z พร้อมกันสามารถถูกตัดออกได้
AIC เป็นกรอบที่ทรงพลัง เทคนิคเฉพาะหลายอย่างสามารถมองได้ว่าเป็นรูปแบบพิเศษของ AIC:
- X-Wing, Swordfish: สามารถอธิบายด้วย AIC
- Skyscraper: AIC แบบง่าย
- XY-Wing: AIC สามโหนด
- XY-Chain: AIC ที่ประกอบด้วยช่องค่าคู่ล้วนๆ
เทคนิคการปฏิบัติในการสร้างเชน
ในการแก้ปัญหาจริง การสร้างเชนที่มีประสิทธิภาพต้องการเทคนิคและประสบการณ์บางอย่าง:
ช่องค่าคู่ให้ทั้งการเชื่อมโยงแข็ง (สองตัวเลขในช่อง) และง่ายต่อการค้นหาการเชื่อมโยงอ่อน (ตัวเลือกตัวเลขเดียวกันอื่นๆ ในหน่วยเดียวกัน) พวกมันเป็นจุดเริ่มต้นในอุดมคติสำหรับการสร้างเชน
ค้นหาตัวเลขที่ปรากฏเพียงสองครั้งในแถว คอลัมน์ หรือบล็อก คู่คอนจูเกตที่พวกมันสร้างเป็นแหล่งสำคัญของการเชื่อมโยงแข็ง
คู่ตัวเลือกเดียวกันอาจมีทั้งการเชื่อมโยงแข็งและการเชื่อมโยงอ่อนพร้อมกัน (เช่น ช่องค่าคู่หรือคู่คอนจูเกต) ในการสร้างเชน ต้องทราบว่าใช้การเชื่อมโยงประเภทใด
หากต้องการตัดตัวเลือก X ใดๆ พยายามสร้างเชนที่ปลายทั้งสองสามารถ "เห็น" X ได้
- ใช้การเชื่อมโยงอ่อนสองครั้งติดต่อกัน (ไม่สามารถถ่ายโอนสถานะได้)
- ตัดสินการเชื่อมโยงอ่อนผิดว่าเป็นการเชื่อมโยงแข็ง (นำไปสู่ผลสรุปที่ผิด)
- ลืมตรวจสอบความสัมพันธ์ของปลายทั้งสองของเชน (ไม่สามารถสรุปผลได้)
ขั้นตอนต่อไป
บทความนี้แนะนำวิธีการสร้างเชนและวิธีการสรุปผลจากเชน ในบทความถัดไป เราจะหารือเกี่ยวกับ:
- รูปแบบการประยุกต์ใช้เชนต่างๆ (เชนเปิด เชนปิด วงจร)
- ความเข้าใจที่เป็นหนึ่งเดียวของเทคนิคเชนทั่วไป
- การเชื่อมโยงกลุ่มและโครงสร้างเชนที่ซับซ้อน
- วงจรไม่ต่อเนื่องและการใช้เหตุผลระดับสูง
- พื้นฐานการใช้เหตุผลแบบเชน - ทบทวนแนวคิดของการเชื่อมโยงแข็งและการเชื่อมโยงอ่อน
- เทคนิค XY-Chain - การประยุกต์ใช้เฉพาะของการใช้เหตุผลแบบเชน
- เทคนิค Skyscraper - ตัวอย่างของ AIC แบบง่าย