Привет, Хабр! Меня зовут Андрей, и я сотрудник "Криптонита"! Близится новый год, и подготовка к нему в разгаре. Один из насущных вопросов: как провести январские праздники вместе с детьми так, чтобы не сойти с ума всем было интересно? Сажать ребёнка перед экраном на все выходные — явно не лучший вариант. Альтернативы для детей разных возрастов я и хочу рассказать в этой статье. Некоторые из них разберу на примере своей семьи, поэтому сначала поясню особенности нашего быта.
Здесь живёт и работает папа
Я работаю удалённо в ИТ-компании. Моя работа связана с криптографией и искусственным интеллектом. Параллельно я обучаю естественную нейросеть — мою дочь Катю. Она ещё ходит в садик, но с каждым годом её запросы растут экспоненциально.
Всего полгода назад я нашёл для неё способ наглядно показать, что такое «шифрование» на примере шифра сдвига. В нашей игре Кате достаточно было найти нужный символ алфавита и посмотреть, какой будет стоять после него через фиксированное число знаков. Делая скидку на возраст, я чаще использовал значение ключа от 1 до 9. Конечно, кроме шифров сдвига есть и другие. Играть в них сложнее, но интереснее. Потребуется чуть больше терпения, поэтому я рекомендую их уже для школьников.
Музыка криптографии
Разберём подробнее один из вариантов. Игру проще всего начать с понятия «гамма». Это некая последовательность символов, которая используется в качестве ключа. В простейшем случае гаммой может быть слово, а гаммирование сводится к его циклическому наложению на исходный текст (побуквенному сложению).
Допустим, нам надо зашифровать слово «ПОДАРКИ» гаммой «ЁЛКА». Переводим слово и гамму в цифровой вид, используя порядковый номер каждой буквы: А-1, Б-2, В-3 и так далее. Вместо «ПОДАРКИ» получим «17 16 05 01 18 12 10», а гамма «ЁЛКА» превратиться в «07 13 12 01». Теперь выполним наложение гаммы, то есть — сделаем так, чтобы подарки оказались под ёлкой:
07 13 12 01 07 13 12 01
17 16 05 01 18 12 10
Последний знак циклически повторяющейся гаммы (01) оказался лишним. Мы просто отбрасываем его и складываем оставшиеся числа по столбцам:
07 13 12 01 07 13 12
17 16 05 01 18 12 10
24 29 17 02 25 25 22
Результат переводим в последовательность букв и получаем зашифрованное сообщение:
«ЦЫПБЧЧФ». Звучит как заклинание, да? Наверное, потому, что криптография — настоящая магия. Так и скажите детям!
Кстати: в процессе игры у вас могут получиться числа, превышающие длину алфавита. В таких случаях нужно вычесть из результата 33.
От музыки к танцам
Ребёнок устал считать? Не беда! Дети вообще быстро устают от любых однотипных занятий. Чтобы их разнообразить, нашим дальнейшим шагом стала игра по мотивам рассказа «Пляшущие человечки» Артура Конан Дойла. Танцевать дочка любит, и обозначение букв «челдобречками» ей тоже очень понравилось. Вот один из вариантов подстановочной таблицы этого шифра для кириллицы.
Читать мои «шифрограммы» ей тоже оказалось интересно. Правда, на длинных словах она стала сбиваться — Кате пока ещё трудно запомнить последовательность букв, а записывать их она ленится. Если у вас также, то старайтесь делать танцевальные труппы по 2-5 пляшущих человечков. Ребёнок уже не расшифровывает, а пытается угадать? Значит, он устал, и пора снова отвлечься на что-то другое. Например, повырезать.
Простейшая стеганография
Вырезать будем решётку Кардано — необычный трафарет, в ячейках которого можно писать буквы, слоги и даже целые слова. Берём тонкий картон (он уже не так быстро рвётся, но ещё достаточно легко режется, чтобы с ним справился ребёнок). Отрезаем прямоугольник размером примерно с экран смартфона. Затем вырезаем в нём несколько отверстий в произвольных местах.
Кладём получившийся трафарет на лист бумаги и пишем в его ячейках секретное сообщение.
Теперь нужно убрать трафарет, включить фантазию и заполнить пустые места на листе так, чтобы получился какой-то безобидный осмысленный текст.
ДЕД МОРОЗ ЛЕТИТ К ДЕТИШКАМ!
МЧИТСЯ ОН, СБИВАЯ ШИШКИ,
ПРЕВЫШАЯ СКОРОСТЬ ЗВУКА —
НЕ ПУГАЕТ ЕГО ВЬЮГА!
Как видите, наше сверхсекретное сообщение буквально растворилось в нём.
Есть более продвинутые варианты решётки: квадратные и поворотные. Однако их изготовление гораздо сложнее, а мы ориентируемся на детский досуг.
Делаем игру сами
К слову о досуге: сейчас можно купить множество разных «настолок», но парадокс в том, что детям бывает интереснее самим сделать игру. Одной из таких игр может стать популярная в советское время головоломка «Солитёр» (также известная как: «Йога», «Тактика» и «Подумай!»). В неё играют в одиночку, но есть и другой вариант этой же игры под названием «Лиса и гуси». В него уже играют вдвоём. Так что, у вас получится игра «2 в 1»: залипательный подарок ребёнку для развития самостоятельности и новый вариант совместного досуга.
Сначала изготовим игровое поле, на котором разместим 33 ячейки в виде перекрестия. Оригинальное поле выпускалось круглое и с углублениями, чтобы можно было в любой момент закрыть крышку, взять игру с собой и продолжить партию позже. Все фигуры зажимались в своих ячейках и не могли сдвинуться. Мы рассмотрим вариант попроще — плоский и без сейвов.
На листе картона чертим круг. Его диаметр зависит от размера фигур. У нас в качестве фигур пока используются 6-мм гайки M3. Добавляем по паре миллиметров на промежутки между ячейками и ещё по 10 мм на бортики. С учётом длины ряда в 7 ячеек получаем: 6*7 + 2*6 + 2*10 = 74 мм. Это минимально необходимый размер. Чем ребёнок младше, тем крупнее стоит делать игровое поле.
В начале игры центральную ячейку оставляем пустой. В остальные размещаем одинаковые фишки. Ходить можно по горизонтали и по вертикали, перепрыгивая одной фишкой через другую на свободную ячейку. Если следом есть возможность перепрыгнуть ещё раз, то ход продолжается (как в шашках).
Те фишки, через которые перепрыгнули, «съедаются» и снимаются с поля в конце хода. Цель игры: убрать все фишки (кроме одной, её некому «съесть») за минимально возможное количество ходов.
Парный вариант игры называется «Лиса и гуси» (или «Волк и овцы»). На том же игровом поле от края к середине расставляем подряд 15 одинаковых фишек — это будут «гуси». Затем добавляем в любую свободную ячейку другую фишку, которая сильно отличается от остальных. В игре это «лиса», а у нас — шайба Гровера, простите.
Начинает игру тот, кто ходит «лисой»: он может двигаться в любую сторону (даже по диагонали) на одну ячейку за ход и прыгать через ближайшего «гуся», если ячейка за ним пустая. Аналогично «солитёру», можно сделать несколько прыжков подряд и «съесть» за один ход целую стаю!
Гуси стремятся окружить лису и лишить её возможности сделать следующий ход. Они перемещаются по одному, двигаясь только вперёд, вправо или влево. Ходить назад и по диагонали гуси не могут.
Судьба гусей кажется незавидной, но в игре они способны перехитрить лису. Она не может отказаться съесть гуся, даже когда понимает, что после прыжка попадёт в ловушку. Хищник здесь может стать жертвой.
Когда моей дочке надоедают задачки на чтение, счёт и стратегическое мышление, она просит пособирать с ней конструкторы — простые и радиоэлектронные. О последних стоит рассказать подробнее, но это будет уже совсем другая история.