Робот вирішує головоломки краще людини!

Головоломки супроводжували людству всю його писану історію. Їх знаходять і в клинопису Межиріччя, і на стінах єгипетських пірамід, і в рукописах стародавніх греків. Іноді головоломки цікаві вузькому колу фахівців (як завдання про лева і рабі на круглій арені). Іноді вони знаходять культовий характер і вражаючий ринковий успіх, як було це з винайденої американцем Семом Ллойдом грою в «П'ятнадцять». Ну а тепер за рішення головоломок взялися роботи, які почали робити це краще, ніж люди! Навіщо?

Перш за все зазначимо, що головоломки виходять на велику історичну арену кожен раз, коли цивілізація знаходиться на переломі і виникає потреба в нестандартно мислячих і широко освічених людей. Ось з уламків розпаду Західної Римської імперії виникає імперія Карла Великого. Відновлюються науки і мистецтва, йде процес Каролингского відродження, але що ж пише радник Шарлеманя Алкуин? А створює він збірник головоломок Propositiones ad acuendos juvenes ( «Завдання для розвитку юного розуму»), багато тем якого і нині блукають по книжках про цікавій математиці.

Приблизно на такому місці - в томах книг, тиражі яких були порівняно невеликі і після винаходу Гуттенберга - головоломки залишалися і всю традиційну епоху, будучи долею еліти і обслуговуючих її інтелектуалів. Але потім настала перша промислова революція, початок розвиватися індустріальне суспільство, якому були потрібні мільйони освічених людей - у виробництві, в фінансах, в торгівлі, в корпоративному і державному управлінні. І головоломки почали набувати масовість.

«Майстерні світу» на рубежі дев'ятнадцятого-двадцятого століть була Британія. Німеччина обганяла її числом наукових публікацій і рукодільні майстерністю, США - приростом континентального ринку, але за Лондоном була міць світових фінансів, морської торгівлі і обсяг колоніальних ринків. І її еліта добре усвідомлювала роль технологій у справі досягнення Сили і Багатства: досить поглянути на киплинговские The «Mary Gloster» і The Secret of the Machines. І навіть масово-розважальний (тираж - від 400 000 до 600 000 примірників) журнал «Tit-Bits» постійно друкував математичні головоломки.

І не аби які. Становили їх зірки цієї справи американець Сем Ллойд (винахідник згаданих вище «квача») і британець Генрі Дьюдени. Книги останнього - «520 головоломок» і «Кентерберійські головоломки» (назва останньої - алюзія на «Кентерберійські оповідання» Чосера, також склавши науково-популярний «Трактат про астролябії») - були чудово перекладені в СРСР в сімдесяті роки. До речі, про СРСР: там в рамках модернізаційного проекту до головоломок було цілком серйозне ставлення.

Настільки серйозне, що відображено навіть на сторінках сатиричного «Золотого теляти», де один з епізодичних персонажів заробляє складанням головоломок для провінційних видань - непряме свідчення ролі, яку «цікава наука» грала в інтенсивно індустріалізуються суспільстві. Але є і суха статистика, що веде мовлення про те ж: книги великого популяризатора Якова Сидоровича Перельмана в СРСР з 1918 по 1973 рік (час, коли індустріалізація була успішно проведена) видані 449 раз, на 22 мовах, загальним тиражем понад 13 мільйонів примірників.

А потім індустріальна епоха скінчилася. Настав час постіндустріалізму, і головоломки стали іншими, нарочито примітивними, іграшковими. У 1974 році угорський архітектор Ерне Рубік винайшов свій знаменитий кубик, миттєво придбав культовий характер: на планеті було продано більше 350 мільйонів екземплярів відомої всім іграшки. Забавно, що володіє правами на «кубик Рубіка» британська компанія Seven Towns : Остров'яни прекрасно вписалися і постіндустріальне суспільство.

Людина (Метс Вовк) щасливий, зібравши «кубик Рубіка» за 5,55 секунди.

Але на дворі нині вже не просто постіндустріальна, а зріла інформаційна епоха. На порядку денному стоїть Індустріалізація 2.0, яка спирається вже не на промисловий пролетаріат, а на «розумні» машини. І для її успіху необхідно, щоб роботи і боти стали дійсно розумними. А які кошти традиційно використовувалися для відточування розуму? Правильно, ігри і головоломки. Тому-то на певних етапах військові відомства спонсорували (щонайменше так вважають) комп'ютерні шахи і го. А суто комерційні роботи опановують мистецтво рішення головоломок.

У тому числі і «кубика Рубіка» - поєднує в собі властивості і головоломки, і об'єкта матеріального світу. Причому цікаво, що роботи для цієї мети будуються не на базі надпотужного промислового обладнання: для того щоб обіграти Г. Каспарова в шахи, був використаний суперкомп'ютер Deep Blue з 32 вузлів системи RS6000 - але з суто іграшкових наборів, доповнених «мізками» такий загальнодоступною і широко поширеною штуковини, як смартфон.

А ось робот CubeStormer II ще в листопаді 2011-го зумів зібрати головоломку за 5,27 секунди.

Саме на такий елементній базі і був зібраний пару років назад робот CubeStormer II. На нього пішли набір робототехнического конструктора Lego Mindstorms і смартфон Samsung Galaxy S II. І ось ця простенька іграшка змогла 11 листопада 2011 року в присутності головного редактора Книги рекордів Гіннесса зібрати «кубик Рубіка» за 5,27 секунди. Причому тут Книга рекордів? А при тому, що робот - простенька смішна машинка з конструктора - впорався з цим завданням швидше людини.

Людина-то (Фелікс Земдегса) на той час справлявся зі складанням кубика за 6,65 с. І виходить, що робот краще людини впорався з рішенням головоломки, де потрібна і дрібна моторика, і напруга розуму. Причому просто прямим перебором таке завдання не вирішити: при всій яскравою іграшкового «кубика Рубіка» число його можливих станів становить 43 252 003 274 489 856 000. Алгоритму належить проявляти «кмітливість» і втілювати її в осмислені маніпуляції електромеханічних «рук».

Правда, зараз людина дещо поліпшив свої показники: нинішній володар «кубикового» рекорду Метс Вовк збирає його всього лише за 5,55 секунди. Але ось яка біда - роботи теж не стоять на місці, і тепер за рішення головоломок береться створений за вісімнадцять місяців інженерами Девідом Гілдеем (David Gilday) і Майком Добсоном (Mike Dobson) Cubestormer III, з деталей того ж конструктора Lego Mindstorms і з ARM- мозком у вигляді смартфона Samsung Galaxy S4 (його камера дарує роботу і зір). І ось він-то показав здатність зібрати кубик всього лише за 3.253 Репутація секунди.

Ну а Cubestormer III збирає головоломку за 3.253 Репутація секунди, ніж радує творців.

І ось тут-то ми можемо перейти до висновків. Безумовно, говорити, що робот перевершив людини кмітливістю і спритністю рук, поки рано. CubeStormer'и представляють собою класичний приклад машини хоч і «розумною», але створеної для вирішення суто спеціальної, однією-єдиною завдання. І «кубик Рубіка» не їсти типовий об'єкт матеріального світу: він формалізований до межі і пофарбований в легко розпізнаються кольору. Але збирає його робот швидше людини. І приростає здатність робота швидше, ніж відточують свої навички люди. Така ось репетиція сингулярності серед дитячих іграшок ...

Та й практичне значення таких роботів очевидно. Для роботів-вантажників ( « Окупності чи роботи-вантажники, або Від складного до простого ») Вельми важливо вміти сортувати і кантувати різні вантажі. А тут продемонстрована можливість побудови такої системи з мінімальними витратами, в стислі терміни, з гранично широким використанням стандартного устаткування. Дуже позитивний урок, який треба було б врахувати всім, хто стурбований технологічним розвитком нашої країни!