วิทย์ม.ต้น: เล่นเกม Iterated Prisoner’s Dilemma, “กฏแห่งกรรม”, Evolution of Cooperation, ทดลองเป่าลมและหยดน้ำ

วันนี้เราคุยเรื่องพวกนี้กันครับ:

1. เด็กๆเล่นเกมกันเป็นคู่ๆ แต่ละคนจะเลือกว่าจะเขียนว่า C หรือ D โดยไม่ให้อีกฝ่ายเห็นและห้ามพูดคุยตกลงกัน พอเขียนเสร็จแล้วก็เอามาเปรียบเทียบกัน ถ้าเขียน C ทั้งคู่ ทั้งสองคนจะได้คะแนนคนละ 300 ถ้าเขียน D ทั้งคู่ ทั้งสองคนจะได้คะแนนคนละ -10 ถ้าคนหนึ่งเขียน C อีกคนเขียน D คนที่เขียน C จะได้คะแนน -100 แต่คนที่เขียน D จะได้คะแนน 500 จุดมุ่งหมายของแต่ละผู้เล่นคือพยายามให้ตนเองได้คะแนนมากที่สุด (ตัวอย่างนี้มาจากหนังสือ The Selfish Gene โดย Richard Dawkins ครับ)

พอผมอธิบายวิธีเเล่นเสร็จ ก็บอกว่าให้เด็กเล่นกันครั้งเดียว เด็กหลายคนเข้าใจว่าถ้าเล่นครั้งเดียวน่าจะเขียน D เพราะไม่ว่าคู่ต่อสู้เขียนอะไรมาเราก็จะได้คะแนนเยอะว่าเราเขียน C แน่ๆ

ผมก็บอกเด็กว่าถ้างั้นเล่น 5 ครั้งแล้วเลิก บางคนก็เขียน C มาทุกครั้งแต่ครั้งสุดท้ายเขียน D เพื่อให้คะแนนมากสุด

ต่อไปผมสุ่มจำนวนครั้งที่จะเล่นออกมาแต่ไม่บอกเด็กๆ ให้เด็กๆเล่นไปเรื่อยๆ หลายคนจะเริ่มเห็นว่าเล่น C ทั้งคู่ (ได้คะแนนคนละ 300) จะได้คะแนนมากกว่าเล่น D เพราะถ้าทั้งสองคนเล่น D ก็จะได้คะแนนคนละ -10

ต่อไปผมให้เด็กๆตกลงกันก่อนว่าจะเล่นกันยังไง จำนวนครั้งที่เล่นไม่แน่นอน ขึ้นกับเวลาที่ผมสุ่ม คะแนนเฉลี่ยต่อครั้งการเล่นก็สูงขึ้นมาก เพราะส่วนใหญ่จะเล่น C มากกว่า D

ตัวอักษร C ย่อมาจาก Coorperate คือร่วมมือ ส่วน D ย่อมาจาก Defect คือหักหลังนั่นเองครับ

2. เกมนี้เรียกว่า Prisoner’s Dilemma หรือ ความลำบากใจของนักโทษ ถ้าเล่นรอบเดียว คนที่ใช้เหตุผลตัดสินใจก็จะเล่นแบบหักหลังเสมอ ถ้าเล่นหลายรอบแต่รู้จำนวนรอบแน่นอน คนก็ใช้เหตุผลก็จะเล่นแบบร่วมมือทุกรอบแล้วหักหลังรอบสุดท้าย

3. การเล่นเกมนี้หลายๆรอบเรียกว่า Iterated Prisoner’s Dilemma ซึ่งเป็นแบบจำลองว่าความช่วยเหลือเกื้อกูลหรือร่วมมือกันเกิดขึ้นได้อย่างไรในสิ่งมีชีวิตที่อยู่เป็นสังคม (The Evolution of Cooperation) รวมถีงอธิบายว่าสังคมที่อยู่รอดและแข็งแรงนั้นต้องมีระบบ “กฎแห่งกรรม” ที่สมาชิกของสังคมต้องทำให้เกิดคือให้รางวัลความดีและลงโทษการโกง ไม่งั้นสังคมจะล่มสลายครับ (ถ้าสังคมไหนรอสิ่งศักดิ์สิทธิ์ให้ดลบันดาลกฎแห่งกรรมโดยไม่จัดการกันเองโดยสมาชิกในสังคม สังคมนั้นก็มีแนวโน้มที่จะล่มสลายได้) ผมยังไม่ได้อธิบายอะไรลึกซึ้งมากแต่เกริ่นกับเด็กๆว่ามีการแข่งขันที่จัดโดย Robert Axelrod ให้ส่งโปรแกรมเข้ามาเล่นเเกมนี้สู้กับโปรแกรมอื่นๆ และโปรแกรมที่ทำคะแนนได้สูงโดยเฉลี่ยคือ tit-for-tat ที่ทำงานโดยเริ่มด้วย C ก่อนแล้วคราวต่อไปเล่นเหมือนคู่ต่อสู้เล่นรอบที่แล้ว

4. แนะนำให้เด็กๆดูคลิปเหล่านี้ถ้าสนใจครับ:

5. เวลาที่เหลือเราทำการทดลองเล่นกัน อันแรกคือเป่าลมแบบไหนจะได้ปริมาณลมไหลมากกว่ากันครับ:

จะพบว่ากระแสลมความเร็วสูงจะดึงเอาลมรอบๆให้วิ่งตามมาด้วย หลักการนี้ใช้ประโยชน์ได้ในสถานการณ์ที่เราต้องการเป่าลมเข้าไปในห้องเยอะๆ (เช่นเวลาไล่ควัน หรือกลิ่นเหม็นๆ) แทนที่เราจะเอาพัดลมไปจ่อติดกับประตูหรือหน้าต่างเลย เราควรเว้นระยะสักหน่อย (เช่นสักหนึ่งฟุตถึงไม่กี่เมตร) เพื่อให้กระแสลมจากพัดลมดึงเอาอากาศรอบๆให้วิ่งเข้ามาร่วมวงด้วย

นอกจากนี้นักประดิษฐ์ที่ชื่อ Sir James Dyson (ผู้คิดค้นเครื่องดูดฝุ่นแบบลมหมุนโดยไม่ต้องใช้ถุงเก็บฝุ่นและผู้ผลิดเครื่องเป่ามือให้แห้งอย่างรวดเร็วด้วยกระแสลม) ได้ประดิษฐ์พัดลมแบบใหม่ที่ใช้หลักการนี้ คือให้ลมความเร็วสูงมาชักชวนให้อากาศรอบๆเข้ามาวิ่งตาม ทำให้มีกระแสลมปริมาณเยอะขึ้น:

6. การทดลองที่สองคือเล่นหยดน้ำลงบนเหรียญบาทให้มากที่สุด จะพบว่าแรงตึงผิวของน้ำทำให้หยดน้ำไว้บนเหรียญได้มากกว่าที่คิดมาก:

แรงตึงผิวเกิดจากการที่โมเลกุลของน้ำ(และของเหลวอื่นๆ) อยากจะอยู่ใกล้ๆกันไว้ ไม่อยากแยกจากกัน ทำให้ดึงตัวเข้าหากันให้มีพื้นที่ผิวน้อยๆ หรือพอมีอะไรมากดที่ผิว น้ำก็ไม่อยากแยกออกจากกันจึงมีแรงยกของที่มากด แต่ถ้าแรงกดมากเกินไปผิวของน้ำก็รับน้ำหนักไม่ไหวเหมือนกัน

เรามีสารเคมีที่ลดแรงตึงผิวของน้ำได้ ที่เรารู้จักกันดีก็คือสบู่ ผมซักฟอก และน้ำยาล้างจานนั่นเอง โมเลกุลของสารพวกนี้จะเป็นแท่งยาวๆที่ด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำ อีกด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำมัน มันจึงใช้ล้างจานมันๆได้ดีเพราะด้านที่ชอบจับน้ำมันจะไปล้อมโมเลกุลน้ำมันไว้ แล้วพอเราเอาน้ำราด ด้านที่ชอบจับกับน้ำก็จะติดกับน้ำหลุดจากจานไป  นอกจากนี้เมื่อสารพวกนี้ละลายเข้าไปในน้ำแล้วโมเลกุลของมันจะไปจับโมเลกุลน้ำ ทำให้โมเลกุลน้ำจับมือกับโมเลกุลน้ำอื่นๆยากขึ้น แรงตึงผิวของน้ำจึงลดลง

เด็กๆแยกย้ายกันทดลองครับ:

แรงตึงผิวของน้ำทำให้สามารถหยดน้ำไว้บนเหรียญบาทได้มากกว่าที่คิดมาก

Posted by Pongskorn Saipetch on Wednesday, September 23, 2020

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.