「二十個問題」遊戲 — 透過決策樹分解複雜問題

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Marketingdatascience

Jul 13, 2021

話說1950年代，美國電視上流行一種稱為「二十個問題（Twenty Question Game）」的機智問答遊戲。遊戲的內容很簡單，主要是讓挑戰者猜出實物的名稱。玩法是讓挑戰者，最多能向主持人提出二十個「是、非」的問題，例如：「它是活的嗎？」、「它比烤麵包機大嗎？」…等簡單提問，如果挑戰者能在時限之內猜出答案，就能贏得遊戲。

而微軟亞洲研究院於2014年5月30日，在網路上推出一個人工智慧聊天機器人「小冰」。小冰有個基本的虛擬服務，叫做「讀心術」。透過詢問使用者15個問題，聰明的小冰就有很高的機會，能夠猜想出使用者心中所想的古今中外知名人士。

與小冰互動，大概情形如下：「小冰的提問」(使用者的回答)

「她是女的嗎？」（不是）

「他是在中國內地出生的嗎？」（不是）

「他是虛擬人物嗎？」（是）

「他上學嗎？」（不是）

「他來自於日本動畫嗎？」（是）

「他是人類，對嗎？」（不是）

「他有頭髮嗎？」（不是）

「他是不是體型很小？」（是）

「他是不是猫？」（是）

「他是機器人，對嗎？」（是）

「他是藍色的嗎？」（是）

小冰最後給了答案：是「哆啦A夢」

看了以上的遊戲，小冰其實只問了十一次，看起來確實相當神奇，不過，如果仔細推敲這些問題背後的邏輯，每個問題有兩種答案（是、不是），一旦問了二十個問題後，總共可以有多少選項（多少位知名人士）？答案是2的20次方，104萬8576個選項（亦即超過100萬位知名人士）。想通這一點，小冰又似乎沒有那麼厲害了。

其實，無論是電視上的「二十個問題」遊戲，或是「微軟小冰讀心術」，它們背後的「運算思維」方法就是「分解（Decomposition）」，而使用的工具就是「決策樹（Decision tree）」。

至於它們如何運作呢？其實原理很簡單，以「二十個問題」為例，由於只能回答「是」與「否」，所以使用都每次的回答，小冰都能夠「排除一半」不可能的答案，朝可能答案靠攏。例如小冰提問：「他是人類，對嗎？」，使用者回答「不是」，小冰就能猜他是機器人，而這樣的作法，經過逐步拆解，就能將一個原本很複雜的事情，分解成很多的小問題，最終獲得解答。

作者：羅凱揚（台科大企管系博士）、蘇宇暉（台科大管研所博士候選人）

繪圖者：彭煖蘋