Быстрее секунды: роботы продолжают улучшать время сборки кубика Рубика

    Первая попытка собрать кубик Рубика интуитивно, без использования уже разработанных и хорошо описанных методов, натыкается на бессильное поражение. После ознакомления с соответвующими инструкциями задача решается, хотя повторение алгоритмов требует минуты. Но какое минимальное время нужно, чтобы привести каждую из граней случайно перемешанного кубика к одному цвету? Люди достигли пяти секунд. А машины недавно стали быстрее секунды. Речь идёт о уже описанном роботе Джея Флэтлэнда и ещё более быстром новом претенденте на мировой рекорд Sub1.



    Итак, задача состоит в том, чтобы получить случайно перемешанный кубик 3×3×3, ознакомиться с его конфигурацией и вращением привести каждую из граней к одному цвету. Делать это не нужно вслепую или в темноте, движения никак не ограничены. Нужна лишь скорость. Допустимые модели кубиков, порядок перемешивания и прочие детали регулируются регистрирующей результат организацией. Одно остаётся неизменным: максимальное оптимальное число ходов никогда не может быть больше 20. Это так называемое число Бога.

    Сейчас рекорд среди людей принадлежит американскому подростку Лукасу Эттеру. Он поставил его осенью 2015 года, решив головоломку за 4,9 секунды. Рекорд зарегистрирован World Cube Association, организацией, которая регулирует соревнования по кубику Рубика. Результат является постепенным улучшением последних десятков лет. К примеру, в 1982 году рекордом было время в 19 секунд.


    Текущий лучший результат среди людей.

    Достижение подобных результатов требует тренировок и полного автоматизма движений. Почему бы решать задачу машинами, а не неуклюжими пальцами? Подобно людям, роботы плавно улучшают результаты, пусть и куда быстрее. К примеру, в 2011 году CubeStormer 2 был в состоянии управиться за немногим более 5 секунд. В 2014 году CubeStormer 3 приводил каждую грань кубика к одному цвету за 3,253 секунды. Какое-то время в «Книге рекордов Гиннеса» был записан роборезультат в 2,39 секунды. Но несколько дней назад его сменило время в 0,900 секунды.

    Рекордсменом стал робот двух разработчиков программного обеспечения Джея Флэтлэнда и Пола Роуза из города Олейта в штате Канзас. В январе авторы выложили на YouTube видеоролик с устройством, которое было в состоянии решить головоломку за 1,1 секунды. Робот представляет из себя набор относительно общедоступных электронных компонентов и программного обеспечения. Это реализация двухфазного алгоритма Коцембы, 4 веб-камеры и 6 шаговых двигателей.

    После снятия барьеров четыре USB-камеры регистрируют конфигурацию кубика. Данные приходят на обычный персональный компьютер под управлением операционной системы семейства Linux. Прикладная программа вычисляет состояние кубика, получает решение от реализации алгоритма Коцембы и управляет процессом движения. Роуз переписал Java-образец на С++ и сделал программу быстрее. Шаговые двигатели опираются на каркас, созданный с помощью 3D-принтера. Драйверы двигателей DRV8255 управляются микросхемой Arduino. На их концах расположены маленькие напечатанные ножки, с помощью которых производится контакт с головоломкой. Сам кубик незначительно модифицирован: в центральном сегменте каждой из граней просверлены 4 крошечных отверстия, куда и входят эти ножки на концах осей двигателей. Можно поспорить, что в конструкцию головоломки внесены изменения. Но результат регистрирует «Книга рекордов Гиннеса» по собственным критериям, в которые входят и требования WCA. Прошлые роботы-рекордсмены тоже использовали незначительно изменённые кубики, которые не нарушали подраздел 3h, определяющий допустимые модификации.

    5 февраля робот Флэтлэнда и Роуза собрал перемешанный программой TNoodle кубик за 0,900 секунды и 18 ходов в присутствии представителей «Книги рекордов Гиннеса». Заметны изменения в алгоритмах решения — в более ранних демонстрациях результат находился в районе 1,1 секунды. Как пишет Флэтлэнд, ему удавалось достичь результата чуть больше 0,8 и даже 0,7 секунд, но из трёх отложенных судьёй попыток лучшим стал 0,9.


    Ускоренная съёмка рекорда показывает быстроту движений. Оригинальная видеозапись с нормальной скоростью находится до ката.

    Тем не менее, этот рекорд скоро может быть побит. В некотором роде он уже побит: создатель Sub1 Альберт Бир утверждает, что ему первому в мире удалось зайти под секунду. 23 января 2016 года в Мюнхене в магазине Cubikon был продемонстрирован результат в 0,887 секунды. Это время получилось с третьей попытки. Первая дала 1,043 секунды, вторая закончилась неверным решением из-за бликов на кубике. Типичное время находится в районе 0,9—1,0 секунды. Рекордный результат официально зарегистрирован не был.

    О конструкции известно мало. Как видно, скоростной 57-мм кубик ZhanChi стандарта WCA удерживает стальная конструкция, а не пластиковая из 3D-принтера. Бир специально научился варить для своего проекта. В качестве контроллеров двигателей используются платы Toshiba TB6560.


    Новый претендент на рекорд — Sub1.

    Флэтлэнд высоко оценил работу Бира. Автору действующего рекорда понравился дизайн конструкции, опрятная укладка кабелей и освещение. Флэтлэнд даже заявил, что Sub1 может быть лучше его образца, и с помощью подобного робота можно достичь результатов в районе полусекунды.


    0,887 секунд решения в обычной скорости и в пять раз медленнее.

    Новый рекорд Sub1 ещё нужно зарегистрировать. Соревнование нельзя описать как битву. Текущие рекордсмены уже вдоволь наигрались со своим проектом и хотели бы сменить его на что-нибудь другое, к примеру, создание роликов для YouTube. Флэтлэнд даже дружески предложил Биру свои советы и помощь.
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 31

      0
      Судя по замедленному видео, роботы прежде чем провернуть очередную грань, полностью проворачивают на предыдущем ходе.

      Качественные Кубики Рубика позволяют "срезать углы" (иногда даже более 450), т.е. не дожидаясь полного поворота одной грани начинать вращать соседнюю (недокрученная сторона всё равно встанет на своё место).

      Если это использовать, то можно как ускорить сборку (так как раньше начинаются движения, не дожидаясь полного поворота другой грани), так и замедлить её (если жадничать при "срезке", то недопровёрнутые стороны будет замедлять повороты других граней, а тои вовсе поворот станет невозможным).

      Так что есть ещё куда расти в плане скорости.

        +8
        с резкой углов всегда есть шанс, что на большой скорости кубик разлетится в хлам. Тут же действуют наверняка.
          +2
          это не важно, если идешь на рекорд.
            +2
            Более того, даже с полными проворотами видно, что кубик весьма ослаблен и элементы гуляют с приличным люфтом, отчего даже при полных проворотах есть риск того, что элементы зацепятся и кубик разлетится от перекоса.

            Сейчас покрутил свой — он у меня стянут достаточно плотно и грани проворотов ровные, но достаточно перекоса в миллиметр, чтобы грань подклинило. Я всегда удивлялся, как собирают спортивные кубики, что они выдерживают такие издевательства, не разлетаясь.
              +2
              ну там зацепляющиеся части почти в самом центре и друг дружку держат. От версии к версии механизм чуть разный. Вот даяны оч легко разлетаются, если не смазывать. А у shengshou Wind механизм уже другой, я не знаю что надо сделать чтоб он разлетелся) но его его надо чуть допиливать чтоб скорость была сравнима с даяном(грани нутреннии поравнять и тд).
          0
          Я так и не понял — распознавание и вычисления входят в указанное время или их можно сделать заранее?
            +3
            Распознавание и вычисление входит в указанное время. Заранее их не сделать, потому что камерам загораживают обзор листки судей(помощников?), а как только листки убирают, то время пошло.
              +1
              Четыре руки синхронно не убрать, так что есть ещё 0.1-0.2 секунды для улучшения. Им нужно способ придумать как одновременно всем камерам показать кубик.
                0
                Их настолько не убрать синхронно, что по всей видимости время начинает считаться ПОСЛЕ убирания последнего листка. Иначе для времени "менее секунды" такой способ не использовали бы.

                  0
                  Мне кажется 3х из четырех камер уже достаточно что бы знать расположение всех цветов на кубике.
              +1
              Да, распознавание и вычисления входят в это время. Там на видео люди закрывают бумажками кубик до старта. У второго робота, если я правильно понял, камеры до старта закрыты шторками на электроприводе, которые открываются при нажатии кнопки (в райне 0:33 на предпоследнем видео).
                0
                если приближают к людским правилам проведения, то не входит. У людей: посомтрел-накрыли-открыли-начал собирать.
                  0
                  Думаю, что время распознавания не существено, по сравнению со временем сборки.
                  0
                  разве время сборки напрямую не зависит от степени запутанности кубика?
                  непонятны эти рекорды, ведь начальные условия разные.
                    +2
                    Одно остаётся неизменным: максимальное оптимальное число ходов никогда не может быть больше 20. Это так называемое число Бога.
                      0
                      модели кубиков, порядок перемешивания и прочие детали регулируются регистрирующей результат организацией.
                      Думаю, что эта организация как раз и занимается тем, чтобы создать для всех равные начальные условия. То есть, степень запутанности кубика для ВСЕХ участников всегда одинаковая.
                        0
                        Это не совсем так. В каком-то смысле, да, степень запутанности кубиков одинаковая, но если говорить об участниках-людях, то нужно учитывать, что одни алгоритмы они знают лучше, чем другие. И, соответственно, чаще ими пользуются и они быстрее у них получаются (речь о долях секунды, конечно). Поэтому везение на соревнованиях тоже является немаловажным фактором, но дело не в количестве требуемых для сборки поворотов граней (оно всегда примерно одинаково у профессионалов, — 40-50), а в скорости узнавания нужного алгоритма и скорости его осуществления.
                        0
                        нет. Любое состояние можно собрать за максимум 20 ходов.
                          0
                          дело не в максимуме, а минимуме, вдруг только 3 хода сделать нужно.
                          кто-б знающий правила объяснил
                      0
                      ну добьются они времени сборки < 10^-50000, толку то
                        +3
                        Полагаю, скоро они упрутся в физический предел прочности кубика Рубика.
                          +1
                          Тогда будет чугунный или какой-нибудь нанокубик.
                            +5
                            В скором времени: «Физики университета Х создали кубик Рубика, который можно собрать за 0.01»
                            +3
                            Проект sub30 — кубик должен быть собран за 33мс или меньше — в этом случае на первом кадре (обычного видео) он будет не собран, а на следующем — собран.
                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                0
                                Я исходил из 30fps. Кажется, в каком-то телестандарте такое было, как производная от 60Гц электрической сети (в том регионе). 29.95, кажется.
                              0
                              Кубик Рубика собрали меньше чем за секунду(продолжительность видео полминуты)
                                0
                                Это обман и надувательство — доработанные кубики практичски без трения и с высверленными отверстиями для крепления робота.
                                Кубики должны быть серийными, только из магазина, впервые распаковываться непосредственно перед запутыванием.
                                  0
                                  результат регистрирует «Книга рекордов Гиннеса» по собственным критериям, в которые входят и требования WCA. Прошлые роботы-рекордсмены тоже использовали незначительно изменённые кубики, которые не нарушали подраздел 3h, определяющий допустимые модификации.
                                  +1
                                  В пионерском лагере сутками напролёт крутил Кубик. Личный рекорд около минуты при порядка 100-120 поворота.

                                  Идёшь в столовку, тыришь сливочное масло, разбираешь кубик, всё тщательно смазываешь. Главное, чтобы смазки было не очень мало, но и не слишком много, иначе грани проскакивают нужное положение привращении. Проблема в ресурсе кубика, т.к. через пару недель он начинает рассыпаться в хлам при скоростной сборке прямо в руках.

                                  На советском Кубике такие скорости недостижимы никогда. Паренёк на видео просто невероятен.

                                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                  Самое читаемое