Головоломки сопутствовали человечеству всю его писаную историю. Их находят и в клинописи Междуречья, и на стенах египетских пирамид, и в рукописях древних греков. Иногда головоломки интересны узкому кругу специалистов (как задача о льве и рабе на круглой арене). Иногда они обретают культовый характер и поразительный рыночный успех, как было это с изобретённой американцем Сэмом Ллойдом игрой в «Пятнадцать». Ну а теперь за решение головоломок взялись роботы, которые начали делать это лучше, чем люди! Зачем?

Прежде всего отметим, что головоломки выходят на большую историческую арену каждый раз, когда цивилизация находится на переломе и возникает нужда в нестандартно мыслящих и широко образованных людях. Вот из обломков распада Западной Римской империи возникает империя Карла Великого. Возобновляются науки и искусства, идёт процесс Каролингского возрождения, но что же пишет советник Шарлеманя Алкуин? А создаёт он сборник головоломок Propositiones ad acuendos juvenes («Задачи для развития юного ума»), многие темы которого и ныне бродят по книжкам о занимательной математике.

Примерно на таком месте — в томах книг, тиражи которых были сравнительно невелики и после изобретения Гуттенберга — головоломки оставались и всю традиционную эпоху, будучи уделом элиты и обслуживающих её интеллектуалов. Но потом наступила первая промышленная революция, начало развиваться индустриальное общество, которому были нужны миллионы образованных людей — в производстве, в финансах, в торговле, в корпоративном и государственном управлении. И головоломки начали обретать массовость.

«Мастерской мира» на рубеже девятнадцатого–двадцатого веков была Британия. Германия обгоняла её числом научных публикаций и рукодельным мастерством, США — приростом континентального рынка, но за Лондоном была мощь мировых финансов, морской торговли и объём колониальных рынков. И её элита хорошо осознавала роль технологий в деле достижения Силы и Богатства: достаточно взглянуть на киплинговские The «Mary Gloster» и The Secret of the Machines. И даже массово-развлекательный (тираж — от 400 000 до 600 000 экземпляров) журнал «Tit-Bits» постоянно печатал математические головоломки.

И не абы какие. Составляли их звезды этого дела американец Сэм Ллойд (изобретатель помянутых выше «Пятнашек») и британец Генри Дьюдени. Книги последнего — «520 головоломок» и «Кентерберийские головоломки» (название последней — аллюзия на «Кентерберийские рассказы» Чосера, также сочинившего научно-популярный «Трактат об астролябии») — были превосходно переведены в СССР в семидесятые годы. Кстати, об СССР: там в рамках модернизационного проекта к головоломкам было вполне серьёзное отношение.

Настолько серьёзное, что отображено даже на страницах сатирического «Золотого телёнка», где один из эпизодических персонажей зарабатывает составлением головоломок для провинциальных изданий — косвенное свидетельство роли, которую «занимательная наука» играла в интенсивно индустриализирующемся обществе. Но есть и сухая статистика, вещающая о том же: книги великого популяризатора Якова Исидоровича Перельмана в СССР с 1918 по 1973 год (время, когда индустриализация была успешно проведена) изданы 449 раз, на 22 языках, общим тиражом более 13 миллионов экземпляров.

А потом индустриальная эпоха кончилась. Наступило время постиндустриализма, и головоломки стали иными, нарочито примитивными, игрушечными. В 1974 году венгерский архитектор Эрнё Рубик изобрёл свой знаменитый кубик, мгновенно приобретший культовый характер: на планете было продано более 350 миллионов экземпляров известной всем игрушки. Забавно, что владеет правами на «кубик Рубика» британская компания Seven Towns: островитяне прекрасно вписались и постиндустриальное общество.

Человек (Мэтс Волк) счастлив, собрав «кубик Рубика» за 5,55 секунды.
Человек (Мэтс Волк) счастлив, собрав «кубик Рубика» за 5,55 секунды.

Но на дворе нынче уже не просто постиндустриальная, а зрелая информационная эпоха. На повестке дня стоит Индустриализация 2.0, опирающаяся уже не на промышленный пролетариат, а на «умные» машины. И для её успеха необходимо, чтобы роботы и боты стали действительно умными. А какие средства традиционно использовались для оттачивания ума? Правильно, игры и головоломки. Поэтому-то на определённых этапах военные ведомства спонсировали (по меньшей мере так считают) компьютерные шахматы и го. А сугубо коммерческие роботы овладевают искусством решения головоломок.

В том числе и «кубика Рубика» — совмещающего в себе свойства и головоломки, и объекта материального мира. Причём интересно, что роботы для этой цели строятся не на базе сверхмощного промышленного оборудования: для того чтобы обыграть Г. Каспарова в шахматы, был использован суперкомпьютер Deep Blue из 32 узлов системы RS6000 — но из сугубо игрушечных наборов, дополненных «мозгами» такой общедоступной и широко распространённой штуковины, как смартфон.

А вот робот CubeStormer II ещё в ноябре 2011-го сумел собрать головоломку за 5,27 секунды.
А вот робот CubeStormer II ещё в ноябре 2011-го сумел собрать головоломку за 5,27 секунды.

Именно на такой элементной базе и был собран пару лет назад робот CubeStormer II. На него пошли набор робототехнического конструктора Lego Mindstorms и смартфон Samsung Galaxy S II. И вот эта простенькая игрушка смогла 11 ноября 2011 года в присутствии главного редактора Книги рекордов Гиннесса собрать «кубик Рубика» за 5,27 секунды. Причём тут Книга рекордов? А при том, что робот — простенькая смешная машинка из конструктора — справился с этой задачей быстрее человека.

Человек-то (Феликс Земдегс) на то время справлялся со сборкой кубика за 6,65 с. И получается, что робот лучше человека справился с решением головоломки, где нужна и мелкая моторика, и напряжение ума. Причём просто прямым перебором такую задачу не решить: при всей яркой игрушечности «кубика Рубика» число его возможных состояний составляет 43 252 003 274 489 856 000. Алгоритму надлежит проявлять «сообразительность» и претворять её в осмысленные манипуляции электромеханических «рук».

Правда, сейчас человек несколько улучшил свои показатели: нынешний обладатель «кубикового» рекорда Мэтс Волк собирает его всего лишь за 5,55 секунды. Но вот какая беда — роботы тоже не стоят на месте, и теперь за решение головоломок берётся созданный за восемнадцать месяцев инженерами Дэвидом Гилдэем (David Gilday) и Майком Добсоном (Mike Dobson) Cubestormer III, из деталей того же конструктора Lego Mindstorms и с ARM-мозгом в виде смартфона Samsung Galaxy S4 (его камера дарует роботу и зрение). И вот он-то показал способность собрать кубик всего лишь за 3,253 секунды.

Ну а Cubestormer III собирает головоломку за 3,253 секунды, чем радует создателей.
Ну а Cubestormer III собирает головоломку за 3,253 секунды, чем радует создателей.

И вот тут-то мы можем перейти к выводам. Безусловно, говорить, что робот превзошёл человека сообразительностью и ловкостью рук, пока рано. CubeStormer’ы представляют собой классический пример машины хоть и «умной», но созданной для решения сугубо специальной, одной-единственной задачи. И «кубик Рубика» не есть типичный объект материального мира: он формализован до предела и окрашен в легко распознаваемые цвета. Но собирает его робот быстрее человека. И прирастает способность робота быстрее, чем оттачивают свои навыки люди. Такая вот репетиция сингулярности среди детских игрушек…

Да и практическое значение таких роботов очевидно. Для роботов-грузчиков («Окупаемы ли роботы-грузчики, или От сложного к простому») весьма важно уметь сортировать и кантовать различные грузы. А тут продемонстрирована возможность построения такой системы с минимальными затратами, в сжатые сроки, с предельно широким использованием стандартного оборудования. Очень положительный урок, который надо бы учесть всем, кто озабочен технологическим развитием нашей страны!