อ.ดร. สราวุธ จันทร์สุวรรณ
สาขาการจัดการโลจิสติกส์ คณะสถิติประยุกต์
สถาบันบัณฑิตพัฒนาบริหารศาสตร์ (NIDA)
สาขาการจัดการโลจิสติกส์ คณะสถิติประยุกต์
สถาบันบัณฑิตพัฒนาบริหารศาสตร์ (NIDA)
หลายท่านที่มีโอกาสกลับบ้านในช่วงสงกรานต์คงมีความสุข ได้รดน้ำดำหัวพ่อแม่ ผู้หลักผู้ใหญ่ แม้ว่าการเดินทางไปกลับอาจจะเหนื่อย ต้องเจอทั้งผู้คน รถราที่ติดขัด แต่การที่กลับไปเจอหน้าคนที่เรารักสักครั้งในรอบปีจะเหนื่อยยังไงก็มีความสุขนะครับ การเดินทางส่วนใหญ่ของผู้คนในช่วงสงกรานต์เป็นการเดินทางระหว่างจุดสองจุดเช่น จากกรุงเทพมหานครไปยังต่างจังหวัดแล้วเดินทางกลับ การวางแผนการเดินทาง (Route Planning) ดังกล่าวก็ไม่ได้ยุ่งยากอะไรเพียงแค่เลือกเส้นทางในการเดินทางที่อาจจะเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุด (Shortest Path), เส้นทางที่เร็วที่สุด (Fastest Path), หรือ เลือกเส้นทางเลี่ยงที่ไม่ใช่ทางหลวงสายหลักเพื่อเลี่ยงปัญหาจราจรหรือแวะเที่ยวไปด้วย อันนี้ก็สุดแล้วแต่ความสะดวกของแต่ละคน บางคนอาจจะถือโอกาสในช่วงหยุดยาวเดินทางขับรถเที่ยวแบบโรดทริป (Road Trip) ค่ำไหนนอนนั่น ไม่รีบที่จะเดินทางไปให้ถึงจุดหมาย ท่องเที่ยวใช้ชีวิตแบบช้าๆ ค่อย ๆ ซึมซับบรรยากาศ ผู้คน ท้องถิ่น วัฒนธรรม ธรรมชาติ มีความสุขกับการเดินทางเหมือนที่ฝรั่งบอกว่า ห้วงเวลาระหว่างการเดินทางนั้นมีความหมายมากกว่าจุดหมายปลายทาง (Travel is the journey not the destination)
ในต่างประเทศผู้คนก็นิยมเดินทางเที่ยวแบบโรดทริป กันมากโดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อนที่มีวันหยุดยาว ๆ หลายครอบครัวจะวางแผนการเดินทางเที่ยวไปตามรัฐต่าง ๆ ต่อเนื่องกันไปเรื่อย ๆ แล้ววนกลับมายังจุดเริ่มต้นในลักษณะเป็นวงรอบ (Loop) แต่สิ่งที่น่าปวดหัวอันนึงก็คือจะจัดเส้นทางยังไงจะเริ่มจากไหน แล้วไปไหนต่อดีเพื่อให้การเดินทางทำได้อย่างต่อเนื่องและมีค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด ปัญหานี้ในทางคณิตศาสตร์เรียกว่าปัญหาการจัดการเดินรถ (Vehicle Routing Problem: VRP) เป็นปัญหาสุดคลาสสิคเสนอโดย Dantzig and Ramser ในปี 1959 และได้รับการพัฒนาต่อเนื่องและได้มีการประยุกต์ใช้ในงานด้านการขนส่งและโลจิสติกส์อย่างแพร่หลายเพราะสามาถช่วยในการวางแผนเส้นทางรถบรรทุกเพื่อรับส่งสินค้า (Pickup and Delivery) ตามจุดต่าง ๆ โดยบางครั้งจะเรียกว่า ปัญหาการเลือกเส้นทางของเซลส์ (Traveling Salesman Problem: TSP) ความซับซ้อนของปัญหานี้คือเป็นปัญหาที่มีรูปแบบของคำตอบที่เป็นไปได้จำนวนมาก สังเกตจากรูปข้างล่างซ้าย จุดสีดำคือที่ตั้งของลูกค้าซึ่งเป็นจุดที่เราจะต้องไปส่งของหรือรับของโดยรถจะเดินทางออกจากคลังพัสดุ (Depot) โดยกำหนดว่าเรามีรถบรรทุกอยู่ 4 คันที่จะวนไปรับของตามจุดต่าง ๆ ให้ครบทุกจุด แล้ววนกลับมาที่คลังเหมือนเดิม มาถึงตอนนี้ ท่านลองลากเล่น ๆ ดูก็ได้ครับว่า เส้นทางที่เป็นไปได้จะมีกี่เส้นทาง มากมายเลยใช่ไหมครับ
ความสลับซับซ้อนของปัญหานี้ทางคณิตศาสตร์เรียกว่าปัญหา NP-สมบูรณ์ (NP-Complete) โดยหากจำนวนจุดที่ต้องหยุดมีจำนวนมากขึ้น การจัดเส้นทางที่ดีที่สุดนี้ก็เป็นไปได้ยากมากและต้องใช้เวลาในการคำนวณนานมากขึ้นจนอาจจะไม่สามารถแก้ปัญหาในชั่วชีวิตเราได้ ยกตัวอย่างเช่น เซลส์แมนต้องการเดินทางไปยัง 10 เมืองโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ช่วยคำนวณอาจจะใช้เวลา 1 วินาทีในการหาเส้นทางที่สั้นที่สุดหรือดีที่สุด (Optimal) แต่หากจำนวนเมืองเพิ่มขึ้นอีกแค่ 10 เมือง รวมเป็น 20 เมือง คอมพิวเตอร์ตัวเดิมจะต้องทำการคำนวณใหม่เพื่อหาทางเลือกที่เป็นไปได้แล้วเปรียบเทียบกันเพื่อหาคำตอบที่ดีที่สุดจะต้องใช้เวลารวมทั้งสิ้นถึง 21,249 ปี เลยทีเดียว
เป็นที่แน่นอนว่าคงไม่มีใครรอไหว นักคณิตศาสตร์จึงคิดหาวิธี อัลกอริทึมที่ช่วยในการหาคำตอบที่แค่ดีพอ หรือใกล้เคียงค่าที่ดีที่สุด (Near Optimal) ซึ่งมักจะใช้วิธีการทางฮิวริสติกส์ (Heuristic Method) มาช่วยหาคำตอบมากมาย เช่น วิธีอัลกอริทึมเชิงพันธุกรรม (Genetic Algorithm: GA) วิธีทาบู (Tabu Search) เป็นต้น ฝรั่งช่างคิดก็ทดลองใช้เทคนิคดังกล่าวแก้ปัญหา “Where is Waldo” (เป็นหนังสืออ่านเล่นสำหรับเด็กที่ให้เด็กหา Waldo จากรูปโดยมีคำใบ้ต่าง ๆ ช่วย คล้ายเกมจับผิดรูปที่เคยเล่นกันในอดีต)
การหาตัว Waldo ก็จะหาด้วยหลักการ TSP เหมือนกันโดยไล่หาไปเรื่อย ๆ ทีละคนเป็นเส้นทางโดยในรูปจะมีเด็กจำนวน 68 คน หากไล่หาคำตอบที่เป็นไปได้ในกรณีนี้จะพบว่ามีความเป็นไปได้ทั้งหมดถึง ~2.48 x 1096 คำตอบที่เป็นไปได้ ด้วยซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ 10 ตัวช่วยกัน อาจจะต้องใช้เวลาแก้ปัญหาถึง ~9.53 x 1077 ปี ซึ่งคิดเป็นเวลาที่ยาวนานอายุของจักรภพของเราเสียอีก ว่าแล้วการแก้ปัญหานี้ยังเป็นความท้าทายกับนักคณิตศาสตร์ทั่วโลกในการแข่งขันว่าใครจะแก้ปัญหาได้เร็วขึ้นเพียงเพื่อให้ได้คำตอบที่ดีพอที่จะนำไปใช้งานได้ไม่ใช่รอเป็นอสงไขย (จริง ๆ แล้ว 1077 ปีในทางพุทธศาสนาเรียกว่า อพพะ)
กลับมาที่เรื่องโรดทริป ในบ้านเรา ตอนนี้มีคนออกเดินทางขับรถเที่ยว (ทั้งรถยนต์ รถบ้าน รถจักรยานยนต์ขนาดใหญ่ หรือ บิ๊กไบค์ ยี่ห้อที่กำลังมาแรงคือ ดูคาติ แต่ตอนขับก็ต้อง ดูสติ ด้วยนะครับ) มากขึ้น หากอยากขับรถเที่ยวตาม จังหวัดต่าง ๆ ทั่วประเทศ หรือ อุทยานแห่งชาติทั่วประเทศ เอาที่ไฮไลท์สักสิบแห่ง ก็สามารถใช้ TSP ช่วยหาเส้นทางได้นะครับวิ่งตามนี้เลยครับเป็นเส้นทางที่เป็นวงรอบที่ดีที่สุดครับเริ่มออกจาก กทม. ไปทั่วประเทศแล้ววนกลับมาที่เดิม เส้นทางแรกเป็นเส้นทางเที่ยวตามหัวเมืองท่องเที่ยวทั่วเมืองไทย (เช่น เชียงใหม่ เชียงราย อุดรธานี อุบลราชธานี ภูเก็ต หาดใหญ่) ระยะทางรวมทั้งสิ้น 4,992 กม. และถ้าขับแบบไม่หยุดพักเลยก็จะใช้เวลาทั้งหมดถึง 2 วันกับ 20 ชั่วโมง และอีกเส้นทางหนึ่งเป็นเส้นทางตามรอยอุทยานแห่งชาติไฮไลท์ทั่วประเทศ (เช่น เขาสามร้อยยอด เขาสก เขาแหลม ดอยอินทนนท์ ดอยภูคา ภูพาน) มีระยะทางรวมทั้งสิ้น 4,470 กม. และถ้าขับแบบไม่หยุดพักเลยก็จะใช้เวลาทั้งหมดถึง 2 วันกับ 17 ชั่วโมง แต่ถ้าหยุดพักที่ละ 2 วันเพื่อเที่ยวพักผ่อนตามทางอย่างที่ว่า ก็จะใช้เวลาเดินทางรวมประมาณ 22-23 วันเพื่อเดินทางทั่วไทยครับ ท่านสามารถใช้แผนที่นี้ช่วยในการวางแผนเส้นทางโรดทริปของท่านครั้งหน้านะครับ แต่จะยังไงยังไงก็ตาม จะไปไหนก็เดินทางด้วยความปลอดภัยมีสติ ง่วงเมา ไม่ขับ ไปเที่ยวพักผ่อนมีแรงกำลังกลับมาทำงานดี ๆ กันต่อไปครับ