Умная машина из спичечных коробков

Мы уже привыкли к разного рода нейронным сетям и самообучаемым программам. Но обычно их носителем является различная электронная техника. Тем не менее обучаемый алгоритм можно реализовать и на такой простой элементной базе, как спичечные коробки с разноцветными бусинками внутри.

Странно, но эта идея пришла людям в голову только когда уже появились настоящие, хоть и громоздкие компьютеры. В 1961 г Дональд Мичи в журнале Penguin Science Survey, 2, 1961 разместил статью “Метод проб и ошибок”. В ней он описал обучаемое устройство, состоящее из 287 (в некоторых более поздних источниках 304) коробков, для игры в крестики-нолики ( Tic-tac-toe, как их называют в США).

Мичи дал такому устройству грозное название MENACE (Matchbox Educationalable Noughts And Crosses Engine) . Грозное, потому что с английского menace можно перевести как Опасность.

машина из спичечных коробков
источник https://www.flickr.com/photos/stml/4068217886/in/album-72157622716067016/ CC BY-NC-ND 2.0

Для упрощения Мичи решил оставить первый ход за MENACE (как это было и у механического турка), благодаря этому количество возможных ситуаций снизилось в 2 раза, MENACE делает только нечетные ходы. Также не учитывается поворот на 90 и 180 градусов, симметрия около горизонтально и вертикальной оси. Эти упрощения позволили обойтись всего около 300 коробков, на каждом из которых нарисована возможная ситуация из игры (всего в игре может возникнуть около 20 тысяч различных позиций).

В каждом коробке есть бусинки 9 цветов (по числу клеток для игры в крестики-нолики). Каждый цвет соответствует одной из 9 клеток на «доске» для игры. Также в коробке есть отгороженный картонный уголок. Если коробок перевернуть и потрясти, то в этот уголок закатится какая-нибудь бусинка. Её цвет и будет обозначать ход машины.

Умная машина из спичечных коробков
Вместо бусинок можно использовать различные съедобные семена. Источник https://www.flickr.com/photos/stml/4068213034/in/album-72157622716067016/ CC BY-NC-ND 2.0

В коробках первого хода, лежит по четыре бусинки каждого цвета, в коробках третьего хода — по три, в коробках пятого хода — по две бусинки каждого цвета и, наконец, в коробках седьмого хода каждый цвет представлен одной бусинкой. Такая разница объясняется тем, что ранний ход оказывает большее влияние на ход игры, чем более поздний.

Умная машина из спичечных коробков
Скриншот статьи Мича. Цитируется по http://people.csail.mit.edu/brooks/idocs/matchbox.pdf

Чтобы узнать очередной ход машины, надо встряхнуть и перевернуть коробок с подходящим рисунком на нем. А затем открыть и посмотреть, какого цвета бусинка закатилась в уголка коробка. Встряхнутые коробки остаются открытыми до конца очередной партии.

Если MENACE выигрывает, её «поощряют», добавляя в каждый открытый коробок по три бусинки того же цвета, что и бусинка из угла. Когда игра заканчивается вничью, в каждый открытый коробок добавляют по одной бусинке, того же цвета, что и закатилась в угол. А если машина проигрывает, ее “наказывают”, вынимая из каждого открытого коробка бусинку, закатившуюся в вершину уголка.

После этого все открытые коробки закрывают и MENACE готова к следующей игре. Чем больше игр играет MENACE , тем лучше она “запоминает” выигрышные ходы и тем упорнее стремится «избегать» проигрышных.

Умная машина из спичечных коробков
«Грозная» машина готова победить человека 🙂 источник https://www.flickr.com/photos/stml/4067470907/in/album-72157622716067016/ CC BY-NC-ND 2.0

Первый двухдневный турнир между Мичи и его машиной состоял из 220 партий. Сначала Мичи все время наказывал MENACE за плохую игру, изымая «плохие» бусинки. После семнадцати партий машина начала ставить первый крестик только в угловую клетку, а после двадцатой партии заканчивать все игры вничью.

Умная машина из спичечных коробков
График обучения MENACE. По горизонтали количество партий. По вертикали добавлялась единичка вверх за ничью, 3 единички за выигрыш, минус единичка за поражение Цитируется по http://people.csail.mit.edu/brooks/idocs/matchbox.pdf

На самом деле MENACE конечно нельзя назвать машиной. Это скорее интересный способ записи алгоритма игры. Более компактный, чем если его записывать на бумаге.

Но даже сама возможность такой автоматизации впечатляет. Как и то, что никто не додумался до такого простого устройства до Мичи. В какой то мере это напоминает вольвеллы.

MENACE вдохновила писателя Фреда Саберхагена. В его в рассказе из цикла «Берсеркер», подобное устройство позволяет людям победить древний всёуничтожающий механизм Берсеркер.

Источники: http://people.csail.mit.edu/brooks/idocs/matchbox.pdf

http://jousse-entreprise.com/fr/art-contemporain/oeuvres/menace-2-machine-educable-noughts-and-crosses-engine/

Большая подборка фотографий MENACEhttps://www.flickr.com/photos/stml/sets/72157622716067016/

Оставьте комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.