2020年8月9日 星期日

[謎題] 愛因斯坦邏輯推理謎題 — 最完整步步解析

據傳為愛因斯坦年輕時設計的謎題,
號稱98%的人無法在半小時內解題。

【背景】


這道流傳甚廣的謎題取自TED-Ed Riddles系列第四季第一集,傳說雖是愛因斯坦設計的,但依據雪茄品牌的年代晚於愛因斯坦年輕時的年代而推斷應是假託其名,由不知名人士所做的謎題。然而,這道題目最初的版本應是「Zebra Puzzle」,可能由愛因斯坦或著名作家路易斯·卡羅(《愛麗絲夢遊仙境》的作者)所做,刊載在1962年美國的Life雜誌,題目從問斑馬是誰養的演變成多個版本,但推理手法皆是一致的。我們採用的版本是TED所述版,同時也附中文圖片較好理解(另外,圖示中的線索4.可以降低文字表達「左邊」可能不是「緊鄰」的額外多組解答)。線索如上圖所示有15條,另有6項基本條件,所以適合使用表格來協助作答。其實我個人認為頗簡單的,計時大概12分鐘左右解完,大家也可以挑戰看看喔!

以下為基本條件:

1. 五間房子排成一列

2. 所有房屋的外表顏色都不一樣

3. 所有屋主都來自不同的國家

4. 所有屋主都養不同的寵物

5. 所有屋主都喝不同的飲料

6. 所有屋主都抽不同的雪茄


問:養魚🐟的人是誰?


(自行解題者請止步於此,往下為解答)


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【解題步驟】

1. 畫出一個6x6表格


2. 大致看過15條線索後,會發現很多無從下手,這是因為剛開始的訊息太少,但我們卻可從邏輯上推斷,唯一掌握的其實是「順序」,即基本條件中的第一項「五間房子排成一列」,所以我們可選擇線索中含有「相對位置」來著手,填入表格。因此這步驟能立刻填入表格的有:

線索8. 位於最中間的屋主喝牛奶 → 填入房屋3對應的飲料空格
線索9. 挪威人住在第一間房屋裡 → 填入房屋1對應的國籍空格


3. 接著從已知的挪威這條線索9.,找到有重複內容「挪威人」的線索14. 挪威人住在藍色屋子隔壁 → 填入房屋2對應的顏色空格(由於挪威人已知住在第一棟房子,所以隔壁只可能為第2棟)。


4. 這一步驟需要兩條線索合併推理。依據目前掌握的三條線索,從上一步驟新得到的線索14.即房屋2為藍色去接著找「顏色」相關的線索是最佳的方案,而線索中談到顏色的有線索1.、4.、5.、7.,排除1.和7. 在表格內還沒有對應線索,我們發現線索4.和5.不約而同講到共同的內容「綠色房屋」,依照步驟2時所談到,基本條件中以相對位置作為初期最好的推理工具,線索4. 綠色房屋在白色房屋的左邊 → 推知綠色房屋的位置只可能在房屋3或房屋4,因為已知藍色為房屋2,白色房屋的左側只能有兩個結果假設。再來看到線索5. 綠色房屋的屋主喝咖啡 → 即可用線索8.排除掉綠色房屋在房屋3的可能,填入房屋4對應的顏色和飲料空格,並將白色填入房屋5。


5. 來到這裡,看著表格越來越多的答案,我們可以用一個簡單的推理習慣來快速找到下一步,也就是「從已填入最多答案的項目,找同項目剩餘的線索使用刪去法」,表格中首位已填滿3格的線索是「顏色」,表示我們從它著手最快。剩下有顏色內容的線索為1.和7.,很快便可推理出線索1. 英國人住在紅色房屋裡 → 只可填入房屋3的國籍和顏色空格,排除另一個可能選項房屋1是因為已知為挪威人住的;推到這裡,顏色對應的空格只剩一個,愜意填入線索7. 黃色屋主抽Dunhill → 填入房屋1對應的顏色和雪茄空格。


6.  這一步和上步相反,也是這道謎題有趣的地方,如果依照上一步的邏輯會發現,目前填入答案最多的項目分別是國籍和飲料,但偏偏提到這兩者內容的剩餘線索並不能讓我們立刻填入答案,該怎麼辦呢?就以另一種邏輯推理習慣「找有重複內容的線索」來操作看看,還真的找到對應的內容,即線索11. 養馬的屋主隔壁是抽Dunhill → 已知抽Dunhill的屋主住在房屋1,其隔壁只能是房屋2,所以填入房屋2對應的寵物空格


7. 到了這一步驟,謎題答案已解開一半,但同時也迎來解謎最艱難的地方。綜觀剩下的線索,全部都不能指向一個確切填入的答案,山窮水盡下,還能怎麼辦呢?我自己解套的方法是:「從已知最多答案的項目中,綜合剩餘(三條)線索排除假設。」目前已知最多線索的項目為「國籍」和「飲料」,但我們發現用國籍這條線推,彼此之間無法相互驗證,所以只剩飲料這條線,即線索15.、12、3.。

從線索12.切入,抽Blue Master的屋主喝啤酒 → 推知在剩下的飲料空格內,排除房屋1的人已知抽Dunhill,所以這條線索可得房屋2或房屋5此兩種假設;同時看線索3. 丹麥人喝茶 → 在剩下的飲料空格內,同樣排除房屋1的人已知為挪威人,因此同樣得到房屋2或房屋5兩種假設;而後當我們看著線索15. 只喝開水的人住在抽Blend的隔壁時,發現一個隱藏的答案呼之欲出:

→ 房屋1的人只可能喝水,因為房屋2和房屋5的人不是喝茶就是啤酒。

由線索15.給出的答案填入房屋1後,便得知抽Blend的人在房屋2。再透過反推,線索12.已經抽另一品牌的雪茄了,所以利用線索3.便能輕輕鬆鬆在房屋2填入丹麥人和茶,接著再將最後的飲料空格,即房屋5,填上線索12.的啤酒和Blue Master。自此,飲料線既顏色線之後,成為第二個完成的表格內容。


8. 終於完成最艱難的部分,接下來的步驟就簡單了。從目前最多已知答案的項目「國籍」和「雪茄」都可以快速填入答案,我們這邊從國籍線入手。線索13. 德國人抽Prince → 在已知國籍剩下的空格房屋4和房屋5,排除房屋5已知抽Blue Master,因此填入房屋4對應的國籍和雪茄空格;最後剩下的房屋5便套用線索2. 瑞典人養狗 → 填入房屋5對應的國籍和寵物空格。自此,國籍線也完成了。


9. 再來完成雪茄的最後一個空格,即線索6. 抽Pall Mall的屋主養鳥 → 填入房屋3對應的雪茄和寵物。


10. 最後,剩下線索10. 抽Blend的人住在養貓人家的隔壁 → 排除房屋4兩側房屋都不抽Blend的選項,所以填入房屋1養貓。


最終答案:寵物「🐟」養在德國人居住的綠色房屋4。



【結語】

此道謎題是目前我做過最有意思的謎題之一,因為解題過程需要使用多種不同的邏輯技巧,答案也巧妙的必須要所有線索都使用後才能得出,當然,慢慢地一個一個線索去套還是能解到最後,但會浪費太多時間。除了基本的刪去法,總結這個謎題所使用的技巧:

1. 初期使用基本條件中的相對位置找有描述位置的線索

2. 找描述已知相同內容的另一個線索

3. 合併兩條重複內容的線索互相驗證

4. 在已知最多答案的項目,其剩餘線索中使用刪去法

5. 在已知最多答案的項目,合併剩餘三條線索互相驗證

當中我認為最難的就是「三條線索一起分析」的部分,也是一種雙重假設,用第三個線索驗證假設;而不知道大家有沒有發現,解謎過程最主要的核心技巧其實是挑選已知最多答案項目的剩餘線索,以及有重複內容的線索,這兩個思考方向便是大幅縮短解題時間的關鍵。

之後我如果有時間,會再多出一些解謎系列,這種循序漸進的解謎過程真的讓人深深著迷啊~



備註:網路上我看過許多這道題或相似題的步驟詳解,但目前為止,幾乎都是直接寫使用哪條線索做什麼推斷,而忽略「為什麼使用這條線索?」這個最容易讓人卡關卡最久的重點。TED-Ed影片中作者的結語是解謎過程會遇到許多錯誤方向的推理,越解到後來越接近直覺,但我個人認為不盡然,為什麼同一道謎題有人解得快有人解得慢?我的理解是直覺可以視作一種慣性的思考模式,有些人的思考慣性就是單向的測試,也就是逐一或隨機的套用線索,總能解出來,但有些人思考模式比較彈性,會對當前的線索再做額外的分析,又或者是之前已經歷過類似的解題經驗,所以能隨即變通應用。在這樣的背景下,能快速解題並非是依賴直覺,而是一種依據已知條件或經驗循序漸進分析的進程罷了。說了這麼多,我的言外之意是,如果解得慢也不用覺得氣餒,因為每個人思考模式不一,我也不認為一道題就能測試IQ有多高,所以玩玩就好,不用太在意喔!



By Zoe Li

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