Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 09/10/2007 00:12 (GMT+7)

Bài toán “Tháp Hà Nội” một bài toán đố hóc búa hơn một trăm năm nay

“ Có nơi nào trên trái đất này/ Mật độ nhà thư như ở đây/ Sáu mét vuông có chín nhà thơ ngồi/ Ba phải đứng vì không đủ chỗ”…

Chính vì vậy, cái gì người ta cũng có thể mang ra làm đề tài cho thơ được. Từ công việc đồng áng của nông dân tới việc trọng đại của quốc gia, từ con giun, con kiến cho tới những anh hùng đã làm vẻ vang cho lịch sử dân tộc đều được xưng tụng bằng thơ. Có lần nhà thơ Phùng Quán hỏi tôi “Toán của các ông là cái gì mà mình chẳng hiểu. Tôi muốn xưng tụng nó nhưng thấy rất khó”. Bí quá tôi trả lời: “Toán là thơ của khoa học tự nhiên!”. Nghe vậy anh nói luôn: “Thế thì thơ cũng là toán của khoa học xã hội!”. Có lẽ như vậy nên tôi chẳng ngạc nhiên khi thấy những bài toán đố trong dân gian VIệt Nam phần lớn đều được viết dưới dạng văn vần.

Ví dụ: “ Vừa gà vừa chó/ Bó lại cho tròn/ Ba mươi sáu con/ Một trăm chân chẵn/ Hỏi có bao nhiêu gà, bao nhiêu chó?”

Hay: “Trăm trâu trăm cỏ/ Trâu đứng ăn năm/ Trâu nằm ăn ba/ Lụ khụ trâu già/ Ba con một bó/ Hỏi có bao nhiêu trâu dứng, trâu nằm, trâu già”.

Cái hay của những bài toán đố đó làm mang tính văn nghệ (có lẽ cốt để làm giảm bớt sự khô khan của toán học). Nhưng cái hạn chế là khả năng khái quát hầu như không có, khả năng giao dịch với nước ngoài khó. Ví dụ ở bài toán trên nếu ta thay gà, chó, trâu bằng những con vật khác hay dịch các bài này ra tiếng nước khác thì thơ chẳng còn là thơ. Người đọc, người nghe cũng không còn hứng thú để giải toán nữa.

Hà Nội xưa nay nổi tiếng là thủ đô của một nước mấy nghìn năm văn vật. Trong giới toán học thế giới, Hà Nội nổi tiếng còn vì có Viện Toán học vào loại tầm cỡ quốc tế. Nhưng nhiều người Việt Nam ta còn chưa hiểu biết tới Hà Nội là cái nôi của một bài toán đố hóc búa. Bài toán này đã được những người làm toán trên thế giới biết đến hơn một trăm năm nay và đã trở thành cơ sở cho nhiều lý thuyết quan trọng trong toán học ứng dụng, đặc biệt trong kinh tế như: Lý thuyết tối ưu tổ hợp, Toán học rời rạc, Thuật toán… Không ai có thể biết rõ bài toán này có ở Hà Nội tự bao giờ, ngày tháng năm nào. Ta chỉ biết chắc chắn rằng nó được nhiều người quan tâm nghiên cứu và viết hàng trăm công trình khoa học, hàng chục quyển sách về nó. Người ta đã đặt cho nó cái tên duyên dáng, đáng yêu: Bài toán “Tháp Hà Nội”. Nhiều khi viết tắt bài toán TH (The towerof Hanoi). Người ta cũng đã kêu ca nhiều về nó, cho nó là hóc búa, bất kham, vì nó đã từng làm cho bao người thông thái đau đầu, mất ăn, mất ngủ.

Trong bài viết ở tạp chí toán học: Proceeding of the Edinburgh Mathematical Society, 2 (1883 – 1884), R. E Allardiece và A. Y. Fras đã kể rằng bài toán “Tháp Hà Nội”, một bài toán đố hóc búa ở xứ Annam đã được Giáo sư N. Claus (de Siam), một quan chức của trường đại học Li - Sou - Stian, mang về Pháp (thực ra ông này tên là N. Lucas thuộc trường đại học Saint, Louis, ông ta đảo vị trí các chữ cho có vẻ là một người lạ, từ một xứ lạ). Người ta đã lấy nó để đố nhau và phát hiện ra nó rất quỷ quái. Nội dung của nó sơ lược như thế này. Trong một ngôi đền thiêng liêng có ba chiếc cọc bằng kim cương, được chôn chặt, thẳng đứng. Ông trời đã xếp 64 chiếc đĩa vàng có các đường kính khác nhau và có lỗ ở giữa vào một chiếc cọc theo thứ tự to trước nhỏ sau (vì vậy mới có tên là tháp). Bài toán đặt ra là làm thế nào chuyển từng chiếc một toàn bộ 64 cái đĩa đó sang chiếc cọc thứ ba thông qua chiếc cọc thứ hai với điều kiện: Trong quá tình chuyển ở cả ba cọc, các đĩa to không bao giờ được nằm trên các đĩa nhỏ hơn chúng.

Bài toán tổng quát: cho trước ba chiếc cọc chôn thẳng đứng. Trên một cọc đã xếp n (n = 1, 2…) đĩa có đường kính khác nhau xuyên qua lỗ thủng ở giữa. Đĩa to nằm dưới, đĩa nhỏ hơn nằm trên. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để chuyển từng chiếc một toàn bộ số đĩa đó sang chiếc cọc thứ ba thông qua chiếc cọc thứ hai với yêu cầu trong quá trình chuyển, ở cả ba cọc luôn có trật tự đĩa to nằm dưới đĩa bé nằm trên.

Để giải bài toán này người ta gọi một trạng thái là sự phân bố bất kỳ đĩa ở ba cọc ví dụ: hình 1 dưới đây là một trạng thái.

Một trạng thái gọi là chính qui nếu trong mỗi cọc các đĩa to nằm dưới đĩa nhỏ hơn. Ví dụ hình 2 dưới đây là một trạng thái chính qui.

Một trạng thái được gọi là hoàn hảo nếu nó là chính qui và tất cả các đĩa đều nằm trong cùng một cọc. Ví dụ hình 3 dưới đây là một trạng thái hoàn hảo.

Khi ta chuyển một chiếc đĩa từ cọc này sang cọc khác thì được gọi là một chuyển động.

Cho hai trạng thái A và B bất kỳ. Mọi dãy các chuyển động từ trạng thái A sang trạng thái B được gọi là một đường từ A tới B. Số các chuyển động của dãy này được gọi là độ dài của đường từ A tới B.

Người ta chứng minh một cách dễ dàng rằng: Cho trước hai trạng thái chính quy A và B bất kỳ. Khi ấy sẽ tồn tại con đường ngắn nhất từ A tới B có độ dài nhỏ hơn hoặc bằng 2 n– 1, trong đó n là số đĩa.

Bài toán “Tháp Hà Nội” thực chất là tìm con đường ngắn nhất để chuyển từng cái một toàn bộ 64 đĩa từ trạng thái hoàn hảo này sang trạng thái hoàn hảo khác.

Năm 1883, Giáo sư Lucas cũng đã chỉ ra rằng để chuyển từng cái một toàn bộ 64 cái đĩa vàng ấy từ cọc thứ nhất sang cọc thứ ba thông qua cọc thứ hai theo con đường ngắn nhất ta cần tới 2 64– 1 chuyển động. Như vậy, nếu mỗi chuyển động ta thực hiện trong một giây đồng hồ thì toàn bộ thời gian để chuyển sang cọc thứ ba theo yêu cầu của bài toán là 18.446.744.073.709.551.615 giây. Tức là, ta phải làm trong 5 tỉ thế kỷ mới song. Tuy nhiên về mặt lý thuyết bài toán “Tháp Hà Nội” nguyên thuỷ đã được giải quyết.

Giáo sư Lucas đã chỉ ra rằng bài toán “Tháp Hà Nội” là một dạng tổng quát của bài toán đố “vòng tròn của Trung Quốc” về các hệ thống số khác nhau. Bài toán “Tháp Hà Nội” tổng quát tìm con đường ngắn nhất từ trạng thái hoàn hảo này sang trạng thái hoàn hảo khác với số cọc nhiều hơn ba cũng đã được giáo sư Dudeney xét tới vào năm 1889. Trong trường hợp này, người ta mới đưa ra được thuật toán để tìm con đường ấy nhưng chưa chứng minh được nó là ngắn nhất. Vấn đề này vẫn còn tồn tại cho tới ngày nay.

Bài toán “Tháp Hà Nội” thực là một bài toán hóc búa. Từ nó đã nảy sinh nhiều vấn đề lý thú và có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của toán học. Còn rất nhiều vấn đề quan trọng nó chưa được giải quyết đang hấp dẫn các nhà toán học trên thế giới. Mong các bạn trẻ yêu toán nước ta đến với chúng, nghiên cứu chúng để tăng cường vẻ vang cho Tổ quốc.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Thanh Hoá: Phát huy nguồn lực trí tuệ của đội ngũ trí thức
Ngày 06/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Thanh Hóa (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Hồng Đức và Viện Nông nghiệp Thanh Hóa tổ chức Diễn đàn khoa học với chủ đề “Giải pháp nâng cao hiệu quả tập hợp và phát huy trí tuệ của đội ngũ chuyên gia, trí thức, nhà khoa học trình độ cao thuộc các lĩnh vực phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa”.
Bắc Ninh: Hội thảo chuyển đổi số - cơ hội, thách thức và nhu cầu nhân lực
Ngày 05/11, Liên hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Bắc Ninh phối hợp với Trường Cao đẳng Lý Thái Tổ tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Chuyển đổi số và Trí tuệ nhân tạo (AI) trong Logistics và Quản lý chuỗi cung ứng - Cơ hội, thách thức và nhu cầu nhân lực giai đoạn 2026–2030”.
VUSTA xây dựng đề án vị trí việc làm giai đoạn 2027–2031
Là hội quần chúng được Đảng và Nhà nước giao nhiệm vụ ở Trung ương, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đang tập trung triển khai việc rà soát vị trí việc làm (VTVL), xây dựng phương án biên chế giai đoạn 2027–2031, nhằm hoàn thiện tổ chức bộ máy và nâng cao hiệu quả tập hợp đội ngũ trí thức khoa học và công nghệ (KH&CN).
Tập huấn sử dụng hệ thống thông tin điều hành tác nghiệp Mặt trận Tổ quốc Việt Nam
Ngày 5/11, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tổ chức Hội nghị Hướng dẫn sử dụng phần mềm trong quản lý và điều hành tác nghiệp văn bản đi và đến. Hội thảo nhằm nâng cao kỹ năng sử dụng, khai thác hiệu quả các chức năng của hệ thống số hóa, góp phần tích cực vào quá trình chuyển đổi số toàn diện trong công tác quản lý, điều hành và xử lý văn bản nghiệp vụ tại Cơ quan VUSTA.
Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.