Уже много десятков лет, эта головоломка продолжает оставаться популярной. Ставятся рекорды - как людьми, так и роботами, совершенствуется алгоритм решения головоломки. Причем сейчас компьютеры уже могут научить собирать Кубик человека с любым уровнем опыта (речь здесь идет о приложениях обучающих, коих немало). Правильно собрать все грани после пары дней обучения при помощи компьютера смогут даже те, кто взял игрушку в руки в первый раз.
К слову, чемпион мира по сборке кубика Рубика (да, есть и такие чемпионы) решает головоломку всего за 4,9 секунды. Чемпиона зовут Лукас Эттер, это подросток из США. Аналогичный рекорд для роботизированной системы составляет (правда, этот результат еще не подтвержден). Но как научиться быстро собирать кубик Рубика самостоятельно? Можно тренироваться (на это могут уйти многие годы). А можно воспользоваться специальной программой, которая поможет собрать кубик в минимальное число ходов (так называемый алгоритм бога). Здесь никакие тренировки не нужны, приложение делает все само.
Вот так собирает кубик чемпион-человек:
А так - чемпион-компьютер:
Вообще говоря, существует множество алгоритмов для сборки головоломки. Для обычного человека среднее число ходов составляет около 40 . Немногие чемпионы умеют собирать кубик по алгоритму бога. Если кратко, то так называют алгоритм, который требует для сборки любой начальной конфигурации минимальное количество ходов. Для кубика Рубика это число равно 20.
А теперь вернемся к дополненной реальности. Разработчик по имени Martin Španěl создал приложение Mistr Kostky , которое помогает собирать кубик Рубика человеку. Причем число ходов как раз то самое - ровно 20. Приложение может определять состояние 2-3 граней кубика одновременно, а для распознавания получаемых изображений используется библиотека OpenCV.
В дополненной реальности показывается, как нужно вращать грани головоломки, чтобы достичь оптимального количества ходов. Разработчик создал свою программу в рамках научной работы - он является студентом Карлова университета (Прага).
Работает программа в два этапа. На первом происходит распознавание состояния каждой грани. После того, как система завершает первый этап, начинается второй - приложение показывает пользователю, куда и как нужно вращать грани кубика для решения головоломки (иногда получается это сделать менее, чем за 20 ходов).
Интересно, что если владелец головоломки ошибается, то приложение приходится перезапускать - оно не в состоянии перестроиться «на лету». Отмечу, что приложения для решения кубика рубика появились не сейчас. Это одно из лучших, да, но еще в 2009 году в каталог приложений Apple была добавлена программа Cube Cheater. Она помогала пользователю найти решение по фотографии граней.
Правильное название «Кубик Рубика ». Рубик – венгерский скульптор и изобретатель популярной головоломки. Кубик рубик был изобретен ещё в 1974 году, и с тех пор его сборка занимает мысли всего человечества.
Эта головоломка представляет собой пластиковый куб, состоящий из 26-ти кубиков, которые могут вращаться вокруг трёх внутренних осей куба. Каждая сторона окрашена в определенный цвет и состоит из 9-ти квадратов.
Поворачивая стороны кубика рубика, можно менять расположение квадратов. Цель – вернуть квадраты в исходное положение, чтобы каждая грань состояла из квадратов одного цвета . Сделать это не так просто. Многие люди самостоятельно могут собрать только некоторую часть кубика. Для полного сбора головоломки существуют определенные вращения, алгоритмы, вычисленные при помощи формул.
Предлагаем Вам ознакомиться с одним из алгоритмов сбора кубика рубика 3х3
Самый простой способ собрать кубик рубик – запомнить, при помощи каких вращений он был разобран и повторить их в обратном порядке. Однако такая возможность есть, только если кубик был изначально собран. Если же кубик разобран, собрать его заново сложно. Тут может помочь интуиция, пространственное мышление или случайность. Но лучше запомнить алгоритм сбора кубика. Их существует несколько.
Традиционное название алгоритма, за наименьшее число ходов собирающего кубик рубик – «алгоритм Бога». Максимальное число ходов при этом алгоритме – «число Бога». В июле 2010 года было доказано, что такое число равно 20. То есть, при известных алгоритмах нужно сделать не менее 20-ти ходов, чтобы собрать кубик рубик.
Собирание кубика на скорость – это целый спорт, называющийся спидкубинг (speedcubing ) . Проводятся соревнования между спидкуберами, и даже соревнования по сборке вслепую!
Вы также можете посмотреть видео как по шагам собрать кубик рубик для начинающих :
Идея создания игрушки озарила венгерского изобретателя Эрнё Рубика в 1974 году. Он закончил строительно-архитектурный факультет Будапештского университета технологии и экономики, после чего лет пять занимался проектированием зданий. Затем он устроился преподавателем в Академию прикладного искусства. По собственному опыту Эрнё знал, что одна из самых сложных проблем в обучении - познание трехмерного пространства. И он загорелся идеей создать для ее решения учебное пособие.
Долгое время Рубик не мог понять, как подступиться к реализации этой идеи. Однажды он, сидя на берегу Дуная, меланхолично наблюдал, как волны перекатывают гальку, выстраивая из нее объёмные геометрические фигуры и обтачивая острые края камней. И… эврика! Вернувшись домой, Рубик начинает лихорадочно продумывать проект. Отбросив картон и древесину, он останавливает выбор на пластмассе. Чтобы элементы в виде маленьких кубиков могли вращаться по трём осям, изобретатель применил внутренний цилиндрический механизм. Перебрав множество вариантов, Рубик выбрал простую шестицветную гамму для внешнего оформления головоломки. Студенты пришли в восторг от кубика, и тут Эрнё понял, что, создавая учебное пособие, он явил на свет игрушку, которая может стать популярной во всем мире.
Завоевание планеты
Сначала производители игрушек к головоломке относились прохладно: дескать, изготовление не рентабельно, да и решить задачу может только человек с высоким интеллектом. Грандиозность идеи поняли только на небольшом предприятии «Политехник». Несмотря на то, что пришлось серьёзно вложиться в техническое перевооружение завода, спустя два года с конвейеров предприятия уже сошла первая партия. Вот так головоломка стала медленно, но верно набирать популярность - пока только на родине.
К счастью, в Будапешт приехал коммивояжер одной из немецких фирм, венгр по национальности, Тибор Лакзи. С удивлением понаблюдав, как столичные жители от мала до велика крутят в руках кубик, он зашёл в магазин и тоже купил себе разноцветную игрушку. Закончивший Венский университет, экономист по профессии, Тибор считал, что справится с задачей за считанные минуты... Пришел в себя он только под утро, с удивлением констатировав, что собрал только одну грань. И после этого твёрдо решил заняться продвижением кубика на международном рынке. Он привёз в Будапешт владельца фирмы «Seven Towns Ltd» Тома Кремера. Тот тоже был потрясен количеством разноцветных кубиков в руках горожан и взялся за масштабное производство игрушки. Так, в 1980 году кубик Рубика начал свое триумфальное шествие по планете. Подобного ажиотажа изготовители игрушки не ожидали - чуть ли не во всех странах мира появились поклонники этой игры.
Божественный алгоритм
В 1982 году в Будапеште состоялся первый чемпионат мира среди фанатов спидкубинга (англ. speedcubing) - скоростной сборки кубика-рубика. Тогда победителем стал вьетнамский школьник, собравший кубик за 23 секунды. На следующий год англичанин Пергл улучшил результат еще на пять секунд. Но абсолютный рекорд установил в 2007 году Шотаро Макисуми, решивший задачу всего за 15 секунд. Сегодня неофициальный рекорд спидкубинга составляет менее 5 секунд!
К сожалению, существует и негативная составляющая этого развлечения. С появлением головоломки сначала увеличилось количество пациентов психиатрических клиник, потом тревогу забили травматологи - обратившиеся к ним больные жаловались на боли в запястьях. В результате чего в медицине даже появился новый термин - «синдром Рубика». Ну и, конечно, разноцветная игрушка отбирает массу времени - на неё даже можно «подсесть», как на компьютерные игры… в результате у некоторых геймеров страдает личная и профессиональная жизнь.
История поиска «алгоритма Бога» для кубика Рубика началась в 1980 году - с тех пор математики, программисты и просто любители начали целенаправленно искать алгоритм, который бы позволил решать кубик Рубика за минимальное число ходов. В июле 2010 года программист из Пало-Альто Томас Рокики, учитель математики из Дармштадта Герберт Коцемба, математик из Кентского университета Морли Дэвидсон и инженер компании «Google Inc.» Джон Детридж доказали, что каждая конфигурация кубика Рубика может быть решена не более чем в 20 ходов (при этом любой поворот грани считается одним ходом). Объём вычислений составил около 35 лет процессорного времени, пожертвованного компанией «Google».
Как собрать кубик рубика?
1. На одной из кубических граней (обычно на верхней), необходимо собрать крест, состоящий из 5 фрагментов. Для построения креста выбирается любой цвет, один фрагмент которого расположен посередине грани, и затем вокруг него строится крест. Метод сборки креста отличается в каждом конкретном случае (общей методики нет). Для более быстрого сбора кубика необходимо сложить правильный крест, когда ветки креста имеют продолжение на следующих гранях, состоящее из двух одинаковых фрагментов кубика.
2-3. Второе и третье действие похожи, так как они нацелены на послойную сборку кубика. На втором действии необходимо собрать сторону, на которой уже есть крест, полностью, то есть вся сторона должна быть одного цвета. Причём нужно сделать так, чтобы фрагменты кубика по бокам образовывали пояс, расположенный около уже собранной грани. Третье действие - это продолжение второго, где нужно собрать второй пояс.
4-5. Четвёртое и пятое действие - это зеркальное отражение первого и второго действий. На четвёртом этапе необходимо собрать крест на стороне, противоположной той, на которой собирался крест на первом действии, а на пятом действии надо полностью собрать эту сторону.
6-7. На шестом действии нужно расположить в правильном порядке угловые части кубика, чтобы все три их стороны подходили по цвету к граням. Осталось только расположить боковые части кубика (у которых две грани) по местам, чтобы они соответствовали граням кубика - теперь головоломка полностью собрана!
Кубик Рубика – самая известная в мире головоломка, а по совместительству еще и одна из самых полезных. Она развивает логику, пространственное мышление и даже мышцы рук ребенка! Рамблер/Семья узнала, как собрать классическую игрушку быстро и с минимальным количеством ходов. Совет: инструкцию читайте с кубиком в руках!
Заветные ходы
Ученые много лет искали «число Бога»– минимальное количество действий, которых бы хватило, чтобы собрать кубик Рубика. Предполагается, что одному Богу известны все верные ходы, поэтому он легко решит любую головоломку, даже если у нее 43 квинтиллиона – миллиарда миллиардов – исходных вариантов.
Конечно, есть алгоритмы сборки цветного кубика, но с момента создания игрушки в 1975 году прошло уже больше тридцати лет, которые понадобились компьютерным гениям, чтобы «научить» суперкомпьютер проверять все возможные варианты и находить самое простое решение. В итоге Дэниел Кункле и Жене Куперман создали алгоритм проверки каждого 15-тысячного исходного положения кубика.
Компьютер работал 63 часа подряд и вычислил, что даже самые сложные варианты исходного положения можно собрать за 29 ходов, а большую часть вариантов –за 24–26 ходов. Математики сообщают, что идеальный способ складывания кубика Рубика потребует около 20 ходов.
Начинаем сборку с креста
Итак, начнем с обозначений. Если вы положите кубик перед собой, то грань, смотрящая вверх, обозначится буквой В, лежащая на столе – Н, смотрящая влево – Л, а вправо – П.
При этом будет сторона, которая смотрит прямо на вас, фронтальная – Ф, и та, которую вы не видите, торцевая – Т. Считается, что обычный поворот – это смещение на 90О по часовой стрелке. Против часовой обозначается штрихом – Ф’, а два оборота – цифрой 2 – Ф2.
Перед началом сборки положите кубик так, чтобы на верхней его стороне в центре был белый квадратик. Теперь мы будем собирать крест. Сделать это вы наверняка сможете и сами, для этого нужно найти все белые квадратики, расположенные посередине строчки и развернуть их так, чтобы они встали на свои места на верхней грани, просто повернув их на один или два оборота вверх.
Но если вдруг получается так, что, при повороте белый квадратик встанет на место такого же белого, то достаточно сделать один поворот верхней грани по или против часовой стрелки и снова попытаться собрать крестик.
Следующий шаг – соединить центральные квадратики на боковых сторонах с квадратиками такого же цвета по соседству. Для начала вращайте верхнюю грань до тех пор, пока два из четырех не совпадут. Затем разверните весь кубик так, чтобы сверху по-прежнему был белый крест, а на вас смотрела та сторона, в которой цвет центрального и кубика над ним не совпадали.
Сделайте два оборота фронтальной грани – белый фрагмент окажется внизу. С ним встык идет цветной квадратик, который нужно выставить вплотную к центральному такого же цвета. Например, если внизу оказался бело-красный квадратик, то нам нужно вращать нижнюю грань до тех пор, пока красный квадратик не окажется под красным центром.
После этого снова делаем два оборота той же боковой стороной, чтобы вернуть белый на свое место – вверх. При этом другой белый снова окажется внизу, но с ним мы поступим точно так же – выставим его цвет-соседа под соответствующий центральный кубик и вернем белый наверх. В итоге наверху снова будет белый крест, а под его боковыми сторонами – блоки из двух кубиков одного цвета.
Выводим первую грань
Теперь собираем верхнюю белую грань полностью. Для начала в нижнем слое ищем белый угловой кубик и запоминаем остальные два его цвета. Крутим нижнюю сторону до тех пор, пока этот кубик не встанет между центрами соответствующих двух цветов.
К примеру, вы нашли бело-красно-синий кубик. Нижнюю грань вращаем до тех пор, пока угловой кубик не окажется на стыке сторон с красным и синим центрами, и при этом все равно, как он будет повернут. Если белый квадратик смотрит прямо на вас на фронтально стороне, то выполните операции: Ф, Н, Ф’. Если вправо, то: П’, Н’, П. А если вниз, то: Ф, Н2, Ф’, Н’, Ф, Н, Ф’.
Этот цикл нужно повторить четыре раза, чтобы все белые кубики заняли свои места. Если окажется так, что белый кубик в верхней линии, но развернут вбок, то можно применять универсальный метод, который «опускает» или «поднимает» фрагменты.
Поверните одну из боковых сторон на оборот по или против часовой стрелки, сделайте один оборот нижней грани, потом верните белые кубики вверх, повернув ту же боковую сторону в противоположном направлении и еще один оборот назад нижней гранью.
Два верхних слоя
Теперь настало время собрать два верхних слоя. Для этого в нижней части находим срединные элементы не желтого цвета, которым тут не место. Затем смотрим, совпадает ли цвет с центрами слева или справа.
Возможно, понадобится несколько раз повернуть нижний слой, чтобы добиться нужного расположения. Если цвет срединного кубика на фронтальной стороне совпадает с центральным слева, то выполняем последовательность: Ф’, Н’, Ф, Н, Л, Н, Л’. А если справа, как на рисунке, то: Ф, Н, Ф’, Н’, П’, Н’, П. Эти действия надо повторять до тех пор, пока не будут собраны все две верхних линии.
Переворачиваем работу
На следующем этапе собираем желтый крест, как было с белым в самом начале. Поэтому кубик перевернем, теперь наша рабочая зона будет наверху. Не переживайте, если после операции нарушится целостность белого слоя внизу, его мы позже восстановим! Возможно четыре исходных варианта.
Во-первых, если желтые квадратики уже образуют прямую линию слева направо, то для сборки креста нужно сделать комбинацию: Т, Л, В, Л’, В’, Т’. Если наверху желтая галочка или буква «Г», то разверните кубик так, чтобы она смотрела налево и назад, и выполните комбинацию: Т, В, Л, В’, Л’, Т’. Если сверху нет ни одного желтого квадратика, кроме центрального, нужно пробовать первый или второй методы, пока они не появятся. Как только собран крест – задача выполнена!
Теперь соберем желтую сторону полностью. Для этого разверните кубик так, чтобы синяя сторона смотрела на вас и оказалась фронтальной (Ф). Найдите уголок с желтым цветом, который не смотрит вверх, и, вращая верхнюю грань, расположите его так, чтобы он был в верхнем правом углу.
Если он во фронтальном положении, как на рисунке, то сделайте комбинацию: Ф, Н, Ф", Н", Ф, Н, Ф", Н". При расположении желтого цвета направо, нужно выполнить комбинацию: Н, Ф, Н", Ф", Н, Ф, Н", Ф". Теперь, сохраняя фронтальной синюю часть головоломки, вращайте верхнюю грань, чтобы найти следующий незавершенный уголок. Повторите процедуру от начала до конца, пока вся верхняя сторона не станет желтой.
Готово!
Покрутите верхнюю сторону в произвольном направлении до тех пор, пока один из боковых элементов не окажется того же цвета, что и центральный кубик под ним. Обратите внимание, если у вас сразу же, на начальном этапе совпали все четыре боковушки, то дальше делать ничего не нужно.
А если вдруг таких не окажется, то попробуйте комбинацию: П2, Н", П", Л, Ф2, Л", П, В2, Н, П2 и вновь покрутите верхнюю грань. Теперь весь кубик Рубика нужно повернуть так, чтобы на левой грани левый верхний уголок совпадал по цвету с центром, а на фронтальной – срединный верхний кубик – с правым центром. Теперь сделайте комбинацию: П2, Н", П", Л, Ф2, Л", П, В2, Н, П2 и получите почти собранный кубик с неправильными углами.
Покрутите верхнюю сторону – нет ли на ней уголка с абсолютно правильным расположением? Кубик нужно поставить так, чтобы этот угол смотрел вправо. Комбинацию Л2, Т2, Л", Ф", Л, Т2, Л", Ф, Л" повторите один или два раза, пока весь кубик не будет собран полностью.
Собираем узоры
Если вы уже так хорошо собираете кубик Рубика, что это занятие кажется скучным, советуем попрактиковаться в составлении замысловатых узоров. В их основе правильно собранные цвета граней, которые сознательно нужно запутать так, чтобы на каждой из сторон получилась одинаковая схема.
При этом их обозначения все те же. Если положить кубик прямо перед собой, то Н – нижняя грань, В – верхняя, П – правая, Л – левая, Ф – фронтальная, Т – тыловая или задняя. Вращать каждую из них можно по часовой стрелке или против, тогда на схеме сборки она будет обозначаться со штрихом, В’. Если нужно повернуть грань на 180О, то есть сделать два оборота, то она обозначается надстрочной цифрой 2 – В2. Для удобства лучше всего начинать сборку любого узора, поставив кубик белой стороной вверх, синей – влево и красной – вправо.
Шашечки
Проще некуда! Этот узор получится, когда на каждой из граней два цвета расположены в шахматном порядке. Чтобы сделать его из уже собранного кубика, выполните следующую последовательность поворотов граней: П2, Л2, В2, Н2, Ф2, Т2. Схемы могут показаться сложными, но, если у вас в руках кубик и вы точно следуете инструкции, то узор непременно получится!
А чтобы снова собрать исходную головоломку, проделайте все операции в обратном порядке: Т2, Ф2, Н2, В2, Л2, П2.
Окошки
Этот узор – один цветной кубик, заключенный «в окошко» другого цвета – можно сделать всего за восемь шагов, причем разворачивать кубик не придется – он все время будет в одном положении. Чтобы на каждой из граней появилось окошко, последовательно выполните комбинацию: В, Н’, Т, Ф’, П, Л’, В, Н’.
А если захочется две стороны оставить однотонными и собрать только четыре «окошка», то сделайте комбинацию: Ф2, Т2, В, Н’, Л2, П2, В, Н’.
Елочка
Этот узор представляет собой «елочку» или галочки, вложенные одна в другую, на каждой из граней кубика Рубика. Со стороны он выглядит как объемная иллюзия и наверняка понравится детям. Чтобы сложить «елочку», выполните комбинацию: Ф, Н, Ф’, Н2, Л’, Т’, В, Л, Н, П, В, Л’, Ф’, В, Л, В2.
Полоски
Это непростая фигура, тут потребуется внимательность и четкое соблюдение последовательности действий. Лучше не вертите игрушку в руках, чтобы не запутаться, что уже поворачивали, а что – еще нет. Начинаем складывать комбинацию: Ф, В, Ф, П, Л2, Т, Н’, П, Н2, Л, Н’, Т, П2, Л, Ф, В, Ф. Снизу и сверху должны получиться однотонные квадраты, а по бокам – разноцветные полосочки.
Буквы «Т»
Соберите на каждой из граней буквы «Т» разного цвета: Ф2, П2, В2, Ф’, Т, Н2, Л2, Ф, Т.
Куб в кубе
Если посмотреть на одну из граней кубика при такой сборке, то мы увидим маленький однотонный куб 2х2 и обрамляющую его полоску контрастного цвета. Чтобы сделать этот узор, выполните комбинацию: Ф, Л, Ф, В’, П, В, Ф2, Л2, В’, Л’, Т, Н’, Т’, Л2, В.
Приятных вам решений самой известной головоломки в мире!
Использованы изображения с сайта WikiHow.com.
Наверняка вы не раз слышали о том, как быстро собрать кубик Рубика за 17 секунд, минуту или 20 ходов. Согласитесь, добиться такого результата просто невозможно, если игрушка только попала к вам в руки. А вот сделать это по методу Джессики Фридрих, который описывается в статье, вполне реально.
1 стадия - Cross
Метод Джессики Фридрих, или способ CFOP (аббревиатура из первых букв всех стадий) обещает, что потратив немного времени, вы научитесь складывать загадочную игрушку за 56 ходов.
Первый уровень заключается в сборке креста («сross» - по-английски) на верхней грани и 2-х уровнях всех боковых сторон. Основная задача игрока в этом случае - определить для себя верхнюю, нижнюю и боковые плоскости. Если этого не сделать сразу, можно просто потеряться, перекрутив кубик много раз.
Основной цвет стороны понять легко - его можно определить по центральной клеточке, которая скреплена с каркасом и не двигается.
О принципах сборки креста можно узнать из видео:
Совет : при работе над очередным кубом делайте одну стадию за другой, не прерываясь. Дело в том, что во время прохождения одного этапа вы можете подметить необходимые для следующей стадии ходы и клеточки. Как только вы на время отложите игрушку в сторону, обязательно забудете про них и придется полностью переделывать работу.
2 стадия - F2L
Если расшифровать название этой стадии, помогающей быстро собрать кубик Рубика, получится - «сборка первых двух слоев» (first two layers). Вы уже работали с ними, когда начали складывать крест.
Грань с крестом должна оказаться снизу. При этом собирать уровни желательно так, чтобы не разобрать крест. Если вы все сделаете правильно, сторона с крестиком самостоятельно заполнится недостающими клеточками нужного цвета.
Считается, что минимум в четырех случаях результата на этом этапе можно добиться за 3 хода. Всего же существует более 40 алгоритмов, показывающих, как быстро собрать кубик Рубика на первом и втором уровнях.
Этот этап считается самым длительным из всех. Обязательно смажьте детали кубика маслом - с жесткой головоломкой у вас уйдет намного больше времени на сборку.
3 стадия - OLL
Перевод названия третьей стадии - OLL (оrient the last layer) - звучит как «сложение верхней грани». При этом вам не нужно следить за расположением цветовых клеточек на верхнем слое, который находится как раз под гранью, - это задача последней стадии.
Профессионалы знают около 57 комбинаций, благодаря которым возможна сборка кубика Рубика на верхней стороне. Новичкам же советуют разбить этот процесс на 2 основных этапа (чтобы не запоминать сложные формулы) - сборку креста, как на первой стадии, и последующий добор угловых клеточек.
На видео вы можете подробно рассмотреть популярные способы и формулы:
4 стадия - PLL
Последний шаг к тому, чтобы быстро собрать кубик Рубика, заключается в перестановке последнего уровня клеточек на последнем боковом слое (рermute the last layer).
Чтобы не запоминать долгие формулы, можете заняться сначала расстановкой угловых цветов, соответствующих каждой боковой стороне, после чего уже подбирать центральные клеточки.
На видео вы посмотрите, как проходит финальная сборка кубика Рубика:
Как видите, быстро собрать кубик Рубика не так сложно, если действовать по определенным принципам.