Kreativiti sebagai penyelesaian masalah

" Kuasa 2" Matematik bersama Coach Sam (Jun 2019).

Anonim

14 Majalah Bitcoin sebagai sebahagian daripada siri artikel mengenai teka-teki dan permainan yang bermula dengan Isu 12.

Ini adalah cerita pendek tentang bagaimana salah satu reka bentuk permainan kegemaran saya hidup. Saya harap anda suka membacanya seperti saya menikmati perjalanan saya. Anda boleh memainkan permainan dengan kertas dan pensil.

LATAR BELAKANG

Sebahagian daripada kerja saya di Jabatan Pengkomputeran Imperial College London terdiri daripada menyediakan aplikasi dunia sebenar untuk penemuan mereka dalam penyelidikan Kepintaran Buatan. Penyelidikan sedemikian difokuskan dalam membangunkan algoritma carian yang efisien untuk menyerang pokok keputusan yang besar.

Dan apakah pokok keputusan? Katakan permainan Tic-Tac-Toe dengan pembukaan percuma (bermain di pusat tengah pada giliran pertama tidak wajib). Saya mempunyai 9 langkah pertama yang mungkin (saya perlu memutuskan mana yang hendak dimainkan). Pada giliran anda, anda mempunyai 8 kemungkinan tindak balas untuk langkah pertama saya (anda perlu membuat keputusan yang mana yang anda mainkan). Kemudian saya mempunyai 7 jawapan pada giliran saya, dan sebagainya. Jika kita membuat gambarajah dengan semua langkah yang mungkin, ia akan kelihatan seperti angka berikut. Perhatikan struktur pokok yang dihasilkan. Setiap nod pokok, di mana cawangan berpecah kepada beberapa cawangan lain, adalah titik keputusan.

Rajah 1: Pokok Tic-Tac-Toe (pekat).

Mencari langkah terbaik dalam giliran yang diberikan adalah masalah. Algoritma ini cuba menyelesaikannya.

Pokok keputusan untuk Tic-Tac-Toe agak kecil. Tetapi pokok-pokok untuk permainan seperti Chess atau GO adalah raksasa (bilangan permainan yang mungkin GO yang lebih besar daripada jumlah zarah di alam semesta). Apabila pengekodan algoritma Kecerdasan Buatan untuk memainkan jenis permainan ini, kita harus mengandaikan bahawa melayari seluruh pokok adalah mustahil. Oleh itu, kami menggunakan algoritma yang mencari penyelesaian yang optimum tanpa mencari seluruh pokok (penyelesaian terbaik dalam masa yang tertentu), walaupun mereka bukan langkah terbaik secara keseluruhan.

Algoritma yang paling maju menggunakan mekanisme yang sangat pintar untuk mencapai matlamat ini. Ia menguji langkah-langkah yang menjanjikan dengan bermain beribu-ribu simulasi permainan untuk bergerak. Proses ini dipanggil eksploitasi, dan ia menyerupai penyelesaian (optimum atau tidak) dari masa ke masa. Tetapi pada masa yang sama, ia menguji langkah lain sekiranya ia terlepas yang berpotensi lebih baik. Ini dipanggil penerokaan, dan ia menyimpang dari kemungkinan penyelesaian yang sedang diuji, untuk mencari yang lain. Algoritma ini mengimbangi kedua-dua proses dengan hasil yang cemerlang¹ · ¹.

Saya bukan saintis komputer, jadi saya mengambil sedikit sebanyak untuk memahami mekanisme ini dengan hanya membaca kod. Tetapi sebagai seorang guru saya sendiri, saya tahu bahawa cara terbaik untuk memahami sesuatu, cuba untuk menuliskannya supaya anda boleh mengajarnya kepada seorang kanak-kanak. Oleh itu, saya mengambil apa yang awalnya kelihatan seperti algoritma yang rumit, dan menjadikan ia satu rajah mudah.

Rajah 2: Rajah berbentuk T.

Rangka 'T berbentuk' ini menunjukkan bagaimana algoritma mengimbangi kedua-dua konvergen (anak panah menunjuk ke bawah) dan proses yang berbeza (anak panah dua di atas).

Selepas membuat rajah ini, saya menyedari bahawa ini menyerupai cara manusia cuba menyelesaikan masalah. Kami menggunakan beberapa bidang kepakaran untuk menyerang mereka (pemikiran berbeza) dan pada masa yang sama kita mengeksploitasi yang paling menjanjikan (pemikiran konvergen). Dan kita buat ini untuk setiap batu yang kita dapati di jalan kita. Lebih-lebih lagi, semakin kita mengimbangi kedua-dua cara berfikir, semakin efisien kami menjadi penyelesaian masalah.

MELAKUKAN MASALAH: PEMBUATAN PERMAINAN

Apabila saya membuat permainan, saya sebenarnya cuba menyelesaikan masalah: untuk merancang permainan yang baik ¹ ². Tetapi apabila saya merancang permainan, saya tidak mengetahui proses reka bentuk itu sendiri. Saya hanya memberi tumpuan kepada permainan.

Hari itu pada tahun 2012, dengan semua ini dalam minda, saya bersedia membuat permainan jubin-peletakan¹ · ³. Selepas menghabiskan beberapa minggu berusaha mengeksploitasi segelintir mekanik dan komponen tanpa kejayaan, saya menjadi sedar tentang proses kreatif yang saya sedang laksanakan, dan menyedari bahawa sesuatu telah hilang. Saya terlalu tertumpu pada bahagian eksploitasi proses itu, sambil mengabaikan bahagian penerokaan.

Seperti yang saya nyatakan di atas, penerokaan berkaitan dengan pemikiran yang berbeza. Pada tahun 1967 untuk mengukur Divergent Thinking, J. P. Guilford membangunkan Ujian Penggunaan Alternatif. Ia memberikan anda dua minit untuk memikirkan seberapa banyak kegunaan yang mungkin untuk objek setiap hari seperti kerusi, sudu, atau klip kertas yang anda boleh. Orang biasa boleh memikirkan sehingga 15 kegunaan yang berbeza untuk objek yang diberikan. Semakin kreatif anda, semakin banyak kegunaan yang anda fikirkan. Tetapi kumpulan penduduk yang memberikan skor tertinggi untuk ujian adalah … anak-anak!

Oleh itu, saya memutuskan untuk memasukkan sedikit perbezaan pada proses reka bentuk saya dengan meminta bantuan kepada orang yang paling berbeza yang pernah saya temui: anak perempuan saya. Dia berusia empat pada masa itu.

  • Sweetheart, adakah anda ingin merancang permainan dengan ayah?

  • Ya, ayah.

  • Hebat! Bagaimana anda mahu menjadi?

  • Lihatlah, ayah. Kami meletakkan seekor domba di sini, seekor serigala di sini, dan anjing di tengah, jadi serigala tidak makan domba. Serigala ingin makan domba, tetapi domba itu melarikan diri dari serigala dan anjing-anjing itu menyeret serigala untuk menakutkan mereka sehingga mereka tidak makan domba.

  • ! ! !

Saya menarik jubin dalam masa 5 minit dengan beberapa gambar:

Gambar 3: Jubin.

… dan dua hari kemudian permainan telah selesai!

SHEEP, DOGS DAN WOLVES

Dua pemain (Sheep and Wolf) berkongsi kumpulan umum 23 jubin segi empat tepat seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3. Daripada menggunakan jubin, anda boleh bermain dengan kertas dan pensil (lihat di bawah). Pemain 'domba' mesti menyelamatkan sebanyak mungkin domba (dengan meletakkan anjing di sebelah serigala, tetapi menjaga domba daripada mereka), dan pemain 'serigala' harus makan sebanyak mungkin domba (dengan meletakkan serigala di sebelah domba tetapi tidak bersebelahan dengan anjing). Permainan ini berlangsung selama dua pusingan. Pada pusingan pertama, satu pemain bermain sebagai domba, yang lain sebagai serigala. Pada pusingan kedua, peranan terbalik. Siapa yang menyelamatkan lebih banyak domba memainkan peranan 'domba' memenanginya.

Anda memerlukan kertas graf, pensel biasa dan pensel warna (merah, contohnya).

Lingkaran putih akan mewakili biri-biri, lingkaran merah akan mewakili anjing dan bulatan hitam akan mewakili serigala. Lukis jubin mengikut angka.

Rajah 4: Persediaan permainan.

Bermula dengan pemain 'domba', para pemain bergilir melukis jubin (anjing-anjing-serigala² · ¹) dalam sebarang orientasi dan arah (tidak diagonal), dan menyentuh sekurang-kurangnya satu jubin yang sudah disediakan (sudut tidak dihitung sebagai 'menyentuh').

Rajah 5: Contoh keadaan permainan selepas langkah pertama Sheep. Perhatikan bagaimana jubin baru telah diletakkan menegak menunjuk ke atas.

Permainan berakhir apabila setiap pemain telah mengambil 11 putaran² · ². Untuk mendapatkan skor 'biri', lakukan yang berikut, dengan cara:

  1. Lukiskan 'X' pada setiap serigala yang mempunyai sekurang-kurangnya 2 anjing bersebelahan (sudut tidak dihitung). Serigala-serigala ini 'takut' anjing dan tidak akan makan domba² · ³.
  1. Lukiskan 'X' pada setiap dan setiap biri-biri yang berdekatan sekurang-kurangnya satu serigala yang tidak takut kepada anjing. Domba-domba ini telah dimakan oleh serigala-serigala.
  1. Kira biri-biri yang tersisa (yang tidak mempunyai X pada mereka), yang 'selamat'. Inilah skor 'domba'.

Rajah 6: Contoh endgame. Markah kambing 11 mata.

CABARAN

Cabaran 1: Cari langkah terbaik untuk pemain serigala.

Gambar 7: Cabaran 1.

Cabaran 2: Cari langkah terbaik untuk pemain domba.

Gambar 8: Cabaran 2.

Cabaran 3: Berapa banyak jubin yang anda boleh masuk ke dalam grid 7x7 supaya tiada 2 anjing diletakkan di sebelah satu sama lain (menyentuh) dan skor 'domba' ?

Sila hantar jawapan anda di forum saya:

// nestorgames. freeforums. org / bitcoin-magazine-puzzles-f16. html

… dan saya akan membalas jawatan yang terbaik dengan satu salinan permainan saya. Saya tidak sabar untuk membincangkan penemuan anda. Terima kasih kerana membaca!

Anda mungkin juga menikmati kiriman terdahulu:

- Bitcoinstellations

- Rise of the machines

----------------------- -------------------------------------------------- ----------

1. 1 Ia menggunakan mekanisme untuk semua bergerak semua simulasi permainan setiap langkah, melalui proses berulang.

1. 2 Saya tidak mengatakan bahawa saya telah menyelesaikannya lagi, saya hanya mengatakan bahawa saya cuba!

1. 3 Permainan jubin-peletakan adalah permainan di mana pemain bergiliran meletakkan jubin di permukaan bermain. Contoh yang popular adalah Domino.

2. 1 Anda tidak boleh mengubah susunan 3 haiwan. Anjing mesti sentiasa berada di tengah-tengah. Ini adalah, sebagai contoh, Anjing-Sheep-Wolf dilarang.

2. 2 Anda boleh bermain lebih banyak atau kurang bertukar apabila perjanjian.

2. 3 X boleh ditarik semasa bermain (untuk menambah sedikit kejelasan).