Rubikin kuutio Magic Cube | |
---|---|
Bűvos kocka | |
perustiedot | |
Keksijä | Erno Rubik |
Julkaisuvuosi | 1974 |
Mahdollisten yhdistelmien määrä |
43 252 003 274 489 856 000 [1] |
Lomake | kuutio |
Rubikin kuutio (alun perin "maaginen kuutio" , Hung. bűvös kocka ) on mekaaninen palapeli , jonka unkarilainen kuvanveistäjä ja arkkitehtuurin opettaja Erno Rubik keksi vuonna 1974 (ja patentoi vuonna 1975) .
Palapeli on 3x3x3 muovikuutio ( alkuperäinen), jossa on 54 näkyvää värillistä tarraa. Suuren kuution pinnat pystyvät pyörimään kuution 3 sisäisen akselin ympäri . Kukin kuudesta kasvosta koostuu yhdeksästä ruudusta ja on maalattu yhdellä kuudesta väristä, jollakin yleisistä värivaihtoehdoista, ja ne on järjestetty pareittain vastakkain: punainen - oranssi, valkoinen - keltainen, sininen - vihreä. Kasvojen kiertojen avulla voit järjestää värillisiä neliöitä uudelleen monin eri tavoin. Pelaajan tehtävänä on "ratkaista Rubikin kuutio": kääntämällä kuution pintaa palauttaa se alkuperäiseen tilaan, kun jokainen pinta koostuu samanvärisistä neliöistä.
Nimi "Rubikin kuutio" on hyväksytty useimmilla maailman kielillä, lukuun ottamatta saksaa ja kiinaa, joissa sen alkuperäinen nimi "Magic Cube" ( saksa Zauberwürfel ; kiina 魔方[mofan]) on edelleen yleinen, samoin kuin hepreaksi , jossa sitä kutsutaan "Unkarin kuutioksi" ( hepr. קובייה הונגרית ).
Rubikin kuution historia alkoi maaliskuussa 1970, kun Larry Nichols keksi 2×2×2 palapelikuution , jossa pyörivät osat oli koottu magneeteille . Keksijä haki heti Kanadan patenttia ja 11. huhtikuuta 1972 Nichols sai amerikkalaisen patentin numeron 3655201 (myöhemmin, vuonna 1986, hovioikeus vahvisti, että 2 × 2 × 2 tasku Rubikin kuutio, johtuen keksintöjen samankaltaisuudesta , loukkaa Nicholsin tekijänoikeutta ). 9. huhtikuuta 1970 Frank Fox haki 3 × 3 × 3 -pallopeliä , ja 16. tammikuuta 1974 hän sai patentin (1344259) [2] .
1970-luvun puolivälissä Erno Rubik työskenteli sisustussuunnittelun osastolla Taideteollisuusakatemiassa Budapestissa . Hän ei koskaan onnistunut selittämään opiskelijoille ryhmien matemaattista teoriaa . Ryhmissä työskentelevä Rubik teki kerran 27 puukuutiota, joista jokainen maalattiin kuudella värillä. Yllättäen osoittautui melko vaikeaksi saada niistä yksi kuutio, niin että jokainen kasvot maalattiin omalla värillään. Rubik itse kamppaili ongelman kanssa kuukauden ajan (vaikka ensimmäinen Rubikin kuutio rakennettiin kuulemma opetusvälineeksi auttamaan oppilaita ymmärtämään kolmiulotteisia esineitä, itse asiassa Rubikin alkuperäinen tavoite oli ratkaista itsenäisten osien rakenteellisen liikkeen ongelma). Mutta vaikeinta oli keksiä mekanismi, joka koostui 26 kuutiosta (keskistä ei tarvittu) ja rakenteellisesta kiinnityksestä [3] . 30. tammikuuta 1975 E. Rubik sai unkarilaisen patentin (HU170062) keksinnölle, "Magic Cube" -kuutiolle (Bűvös kocka).
Ensimmäiset Rubikin kuutioiden erät julkaistiin vuoden 1977 lopulla Budapestin lelukauppaan. Innostuin lelusta aivan vahingossa[ milloin? ] unkarilaistaustainen saksalainen tietokoneyrittäjä Tibor Laci (mentyessään kahvilaan työmatkalla Unkariin juomaan kahvia, hän näki tarjoilijan käsissä viihdyttävän pikkujutun). Matematiikasta pitävä Latsi ilahdutti lelua ja saapui kirjaimellisesti seuraavana päivänä valtion omistamaan kauppayhtiöön Konsumexiin ja tarjoutui myymään kuution lännessä. Sitten hän tapasi Rubikin. Kiinnostunut Tibor Laci otti yhteyttä Seven Towns Ltd.:n omistajaan, englantilaiseen Tom Kremeriin , joka on myös unkarilainen äitinsä puolelta. Kremer sitoutui herättämään kiinnostusta moniväriseen ihmeeseen.
Syyskuussa 1979 Budapestissa käytyjen neuvottelujen aikana solmittiin sopimus suuren amerikkalaisen Ideal Toy Corporationin kanssa (myöhemmin osti CBS Corporation) miljoonan kuution toimittamisesta Yhdysvaltoihin . Neuvottelujen aikana nousi esiin toinen ongelma - Cube patentoitiin vain Unkarissa. Amerikkalaiset puolestaan saattoivat käydä kauppaa tavaroilla, joiden tekijänoikeudet rekisteröitiin virallisesti Yhdysvalloissa. Tämän esteen jotenkin ratkaisemiseksi aivan vuoden 1980 alussa päätettiin nimetä Magic Cube uudelleen Rubikin kuutioksi.[ tyhjentää ]
Lazin ja Kremerin ponnistelujen ansiosta kuution kansainvälinen debyytti tapahtui tammi-helmikuussa [1980]. Helmikuussa 1980 palapeli esiteltiin Lontoon, Pariisin, Nürnbergin lelumessuilla ja New Yorkin lelumessuilla. Amerikan ensi-ilta oli 5. toukokuuta Hollywoodissa , ja unkarilainen elokuvatähti Gabor edusti kuutiota . Seuraavista kahdesta vuodesta tuli maailmanlaajuisen hulluuden aika, kuutioiden puutteen vuoksi väärennöksiä alettiin valmistaa eri maissa. Pelkästään vuoden 1982 loppuun asti myytiin yli 100 miljoonaa virallista kuutiota ja puolitoista kertaa enemmän väärennöksiä. Palapelin myynnissä ei ollut ongelmia, tuotannossa oli ongelmia. Unkari ei fyysisesti kyennyt valmistamaan enempää kuin muutama miljoona kappaletta vuodessa. Cube-tehtaita avataan Hongkongissa, Taiwanissa, Costa Ricassa ja Brasiliassa. Kuutio tuli Neuvostoliittoon vuonna 1981.
Vuonna 1980 Rubikin kuutio sai Unkarin kansallisen palkinnon parhaasta keksinnöstä ja voitti parhaan lelun kilpailut Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa, Saksassa ja Ranskassa. Palapelin suosio kasvoi. Kuution kokoamisen vaikeus on aiheuttanut ongelman erikoispainosten tulvan: yli 60 kirjaa on julkaistu. Jatkuvien pelituntien jälkeen ihmiset yksinkertaisesti kourisivat ranteitaan. Monissa ravintoloissa kuutio oli yksi pakollisista kattaustuotteista suola- ja pippuripuristimen ohella. Rubikin kuutiotaide ilmestyi - taiteilijat eivät vain keränneet kuutioita itse, vaan kokosivat jo teoksensa kuutioista. Vuonna 1981 Englannissa järjestetään seremonia, jossa kuutio luovutetaan prinssi Charlesille ja Lady Dianalle (samaan aikaan heidän häilleen omistettu rajoitettu erä julkaistaan 29. heinäkuuta 1981, "Royal Puzzle"). palapeli on esillä New Yorkin modernin taiteen museossa , ja vuotta myöhemmin Rubikin kuutio pääsee Oxfordin sanakirjaan .
Nykyään oikeudet Rubikin kuutioon ja muihin Erno Rubikin pulmiin kuuluvat englantilaiselle Seven Towns Ltd.:lle, joka on ollut Erno Rubikin läheisen ystävän Tom Kremerin omistuksessa 40 vuotta [4] [5] . Brittien hallinnassa Rubikin kuutiota valmistetaan ja myydään kaikkialla maailmassa. Ensimmäiset alkuperäiset Rubikin kuutiot tehtiin kokonaan muovista. Myöhemmin he alkoivat valmistaa osia käyttämällä sisällä olevaa onteloa. Suurin osa pulmapeleistä tehdään Kiinassa (joskus Taiwanissa tai Hongkongissa). Lisäksi pulmia valmistetaan Saksassa (Meffert), Japanissa (Katsuhiko Okamoto), Kreikassa (Verdes Panayiotis, V-kuutio), Ukrainassa (Smart Cube / Smartcube, Odessa Cube) ja osa Venäjällä. Vuoteen 1997 asti oli yhdysvaltalainen valmistaja Ideal Toys, joka teki Star Alexander -palapelin .
Keski- ja reunaelementeistä leikataan fragmentti sisältä siten, että saadaan ontelo kolmen sylinterin liitoksen muodossa . Lisäksi reuna- ja kulmaelementeissä on erikoismuotoiltuja ulkonemia. Nämä ulkonemat muodostavat sylinterin fragmentin, joka sopii tiiviisti onteloon. Tämän rakenteen ansiosta kuution pinnat pyörivät vapaasti.
Rakenteen keskellä "näkymättömän kuution" sijaan on kolmiulotteinen risti, jolla keskeiset elementit pyörivät vapaasti. Kaikki muut elementit pitävät kiinni toisistaan ja tulevat ulkonemiin yllä olevaan syvennykseen.
Keskeinen elementti
Ribb elementti
kulmaelementti
Crosspiece-versio keskuselementeillä
Neuvostoliitossa " Your Technician " -lehdessä nro 7 vuodelta 1982 julkaistiin piirustuksia kuution itsenäisestä valmistuksesta. Ne poikkesivat meille tunnetusta mallista ja ne on suunniteltu erityisesti puukomponentteihin. Näissä piirustuksissa urat dominoivat ulokkeita. Kuitenkin joku, joka haluaisi koota tällaisen kuution, tarvitsee 27 samanlaista pyökki- tai lehmuskuutiota , messinkirenkaita ja vahaa kasvojen voitelemiseen.
3x3x3 Rubikin kuution kaikkien saavutettavissa olevien eri tilojen lukumäärä on:
43 252 003 274 489 856 000Tämä luku ottaa huomioon permutaatiot, jotka voidaan saavuttaa pyörittämällä kuution sivuja, ja jos otamme myös huomioon laittomat tilat, jotka voidaan saada fyysisesti purkamalla kuutio osiin ja kokoamalla se uudelleen, niin tilojen määrä tulee kaksitoista kertaa enemmän:
519 024 039 293 878 272 000Jos huomioidaan keskusneliöiden orientaatio, niin mahdollisten tilojen määrä kasvaa kertoimella 4 6 /2 = 2048 kertaa. Kuutiota koottaessa keskusneliöiden suuntaa ei kuitenkaan oteta lähes koskaan huomioon, koska useimmissa tavallisissa Rubikin kuutioissa ei ole merkintöjä, jotka mahdollistaisivat niiden jäljittämisen.
Jumalan Rubikin kuution algoritmin etsinnän historia alkoi viimeistään vuonna 1980, jolloin avattiin postituslista Rubikin kuution ystäville [6] . Siitä lähtien matemaatikot, ohjelmoijat ja vain amatöörit ovat pyrkineet löytämään algoritmin, joka mahdollistaisi Rubikin kuution ratkaisemisen mahdollisimman pienellä määrällä liikkeitä.
Heinäkuussa 2010 Palo Alton ohjelmoija Thomas Rokiki, Darmstadtin matematiikan opettaja Herbert Kotsemba, Kentin yliopiston matemaatikko Morley Davidson ja Google Inc :n insinööri. John Dethridge osoitti, että jokainen Rubikin kuution kokoonpano voidaan ratkaista enintään 20 liikkeellä. Tässä tapauksessa mikä tahansa kasvojen käännös katsottiin yhdeksi liikkeeksi. Näin ollen Jumalan numero FTM - metriikassa osoittautui 20 liikettä [7] .
Ihmisiä, jotka pitävät Rubikin kuution nopeasta kokoamisesta, kutsutaan pikakuutioiksi . Ja itse nopeuskokoonpano on speedcubingia .
Tällä hetkellä yksi suosituimmista nopeuskokoonpanomenetelmistä on Jessica Friedrichin menetelmä [8] [9] . Kehittyneemmät speedcuberit ovat oppimisalgoritmeja, jotka yhdistävät viimeisen kerroksen rakentamisen kaksi vaihetta yhdeksi.
World Speedcubing Association (WCA) järjestää säännöllisesti virallisia Rubikin kuution nopeuskilpailuja . Joka toinen vuosi järjestetään Euroopan, Aasian ja maailmanmestaruuskilpailut.
WCA-sääntöjen mukaan kuutiot on sekoitettava ennen kokoamista TNoodle-ohjelmalla tietokoneella generoidun algoritmin (scramble) mukaan (3x3x3 kuutiolle, muille pulmille erilliset sekoitusgenerointiohjelmat). Tässä tapauksessa kaikille osallistujille sekoitettujen noppien (scrambles) alkuasentojen on oltava samat.
Voittajaa ei määrätä yksittäisen kokoonpanon tuloksen, vaan 5 yrityksen keskimääräisen ajan perusteella, kun taas parasta ja huonointa yritystä ei oteta huomioon, vaan lasketaan jäljellä olevien kolmen yrityksen keskiarvo. Muilla aloilla voidaan kuitenkin käyttää muita vaihtoehtoja: keskiarvo 3 (esimerkiksi 7 × 7 × 7 kuutiolle), paras 3:sta (sokkokokoonpano).
Lisäksi pikakuutiot voivat ratkaista Rubikin kuution yhdellä kädellä, liikkeiden lukumäärän mukaan, sokeasti tai useita kuutioita sokeasti (multi-blind)
Aikamme viralliset kilpailut järjestetään seuraavissa kategorioissa:
Kategoria | Kuution tyyppi |
---|---|
Nopeus kokoonpano | 2×2×2, 3×3×3, 4×4×4, 5×5×5, 6×6×6, 7×7×7 |
Kokoaminen yhdellä kädellä | 3×3×3 |
Sokean kokoonpano | 3×3×3, 4×4×4, 5×5×5 |
Kokoonpano liikkeiden lukumäärän mukaan | 3×3×3 |
Klassisessa lajissa (kuutio 3 × 3 × 3) nykyinen ennätys on 3,47 sekuntia. Sen asensi Kiinan edustaja Du Yusheng ( kiina: 杜宇生) 24.-25.11.2018 Wuhu Open 2018 -kilpailussa Kiinassa. World Speedcubing Associationin (WCA) virallisesti järjestämistä kilpailuista sokealla 5 × 5 × 5 kuutiolla on suurin vaikeusaste, tämän lajin nykyinen aikaennätys on 2:21,62 ja se kuuluu amerikkalaiselle Stanley Chapelille . Muut tietueet ovat nähtävissä taulukossa [10] .
RobotitLokakuussa 2011 neljästä Lego Mindstorms -sarjasta koottu CubeStormer II -robotti rikkoi ihmisennätyksen ja ratkaisi kuution 5,53 sekunnissa [11] [12] (ennätystä ei tehty WCA:n läsnä ollessa provisio, ja siksi , ei ole virallinen, ja henkilön tekemä epävirallinen ennätys on vielä pienempi).
Maaliskuussa 2014 insinöörit David Gilday ( eng. David Gilday ) ja Mike Dobson ( eng. Mike Dobson ) loivat CubeStormer III puolessatoista vuodessa saman Lego Mindstorms -konstruktorin osista ja ARM-aivoilla. Samsung Galaxy S4 -älypuhelimen muodossa , suoritti pulman 3,253 sekunnissa.
Marraskuussa 2015 yhdysvaltalaisen opiskelijan Zackary Gromkon rakentama kone ratkaisi Rubikin kuution 2,39 sekunnissa.
Tammikuussa 2016 Jay Flatland ja Paul Rose Kansasista näyttivät tietokonettaan Guinnessin ennätystenkirjan viralliselle edustajalle: järjestelmä kesti 0,9 sekuntia [ 13] .
Tammikuussa 2018 robotiikka Ben Katz ja ohjelmistoinsinööri Jared Di Carlo loivat robotin, joka pystyy ratkaisemaan Rubikin kuution 0,38 sekunnissa [14] .
8. maaliskuuta 2009 oli Venäjän ensimmäinen virallinen mestaruus, voittaja oli Anton Rostovikov. 26.-27.11.2011 Venäjän viralliset avoimet mestaruuskilpailut [15] pidettiin Moskovassa , joissa noin 60 henkilöä osallistui lajeihin 2 × 2 × 2 - 7 × 7 × 7 sekä sokkokokoukseen. Rubikin kuutio. Sergei Ryabko voitti 3×3×3-sarjan mestaruuden finaalin keskimääräisellä tuloksella 10,65 sekuntia. Venäjän ennätys yksittäisessä kokoonpanossa kuuluu Alexander Bashutkinille, hän suoritti pulman 5,16 sekunnissa Cubing Ekat Open 2021 -mestaruuskilpailuissa [16] .
1.-3.10.2010 Budapestissa järjestettiin Euroopan mestaruuskilpailut , jotka kokosivat yhteen eri lajeissa kilpailevia osallistujia. Venäläinen pikakuutio Sergei Ryabko tuli Euroopan mestariksi klassisen kuution 3 × 3 × 3 kokoonpanossa päihitettyään finaalissa, mukaan lukien silloinen ennätyksen haltija yhdellä yrityksellä Eric Akkersdijk keskimääräisellä finaaliajalla 10,31 sekuntia.
12.-14. lokakuuta 2012 Wroclawissa (Puola) pidettiin Euroopan mestaruuskilpailut. Venäläinen osallistuja Sergey Ryabko tuli toisen kerran peräkkäin mestariksi maailmanmestarin edellä. Sergein keskiaika oli 8,89 sekuntia.
Muunnelmia Rubikin kuutiosta
Rubikin kuutio estetyillä elementeillä
hullu kuutio
Rubikin kuutio sokeille pistekirjoitus
Elektroninen Rubikin kuutio ilman fyysistä pyöritystä (Rubikin vallankumous)
Mazecube
Perinteisen 6-värisen 3×3×3-kuution lisäksi on 2×2×2, 4×4×4, 5×5×5, 6×6×6, 7×7×7, 8×8×8, 9 × 9x9, 10x10x10, 11x11x11, 12x12x12, 13x13x13, 14x14x14, 15x15x15, 16x16x16, 17x17x17, x 19,x19 kuutiot, joissa on kuvia kasvoilla tai vain epätavallisia värejä; "hybridit", jotka on saatu yhdistämällä useita kuutioita, muunnelmia tetraedreillä, joissa on erilainen määrä yksityiskohtia kerroksissa [17] , pyöristetyt kulmat tai jopa outo muoto. Kuutiota, jonka sivu on 4, kutsutaan usein mestarikuutioksi ( englanniksi ) tai "Rubikin kostoksi" ("Rubikin kosto").
Jättiläisten Rubikin kuutioiden kokoamisen algoritmit pienennetään 3 × 3 × 3 Rubikin kuution kokoamisalgoritmiin [18] , joissain tapauksissa jopa kuutiot pienennetään 2x2x2:ksi, mikä estää pariteetit, mutta samalla lisää merkittävästi kokoamisaikaa.
Tällä hetkellä suurin massatuotantona valmistettu "ei-virtuaalinen" Rubikin kuutio on 21x21x21 Rubikin kuutio. Ennätyksen haltija on kuitenkin kuutio 33×33×33 [19] , joka on luotu 3D-tulostimella. Sama henkilö loi 1x2x111 kuution. Mitä enemmän pieniä kuutioita Rubikin kuutiossa on, sitä vaikeampaa ja pidempään sen ratkaiseminen yleensä on. Samanaikaisesti erikokoisten kuutioiden kokoonpanossa on kuitenkin jonkin verran yhdenmukaisuutta, koska suositut menetelmät suurten Rubikin kuutioiden (4 × 4 × 4, 5 × 5 × 5 jne.) kokoamiseen perustuvat pienentämiseen, eli tällaisen kuution kokoonpanon pienentäminen kuution kokoonpanoksi 3 × 3 × 3.
Sokeille on myös Rubikin kuutioita, joiden kokoaminen ei perustu visuaaliseen, vaan kuution pintojen tuntoon, eli värien sijaan käytetään kohokuviointipintaa.
Yksi esimerkki Rubikin kuution muunnoksesta on peilikuva Rubikin kuutio , jonka koko on 3 × 3 × 3, kuten palapelin alkuperäisessä versiossa, mutta joka on tehty samanvärisistä (usein kiiltävistä, peilatuista - tästä nimi), mutta joissa jokaisessa neliöiden sijaan - erikokoisia suorakulmioita. Peilikuution keksi vuonna 2006 japanilainen Hidetoshi Takeji [20] [21] .
Fisher Cube
Gigaminx
Teraminx
rubik domino
Litteä Rubikin kuutio
Kuutio tyhjyyden kanssa
Rubikin kuutio 3x3x5
Rubikin kuutioiden 3x3x4 ja 3x3x5 kokoaminen
Rubikin kuutio 2x2x3
Rubikin kuutio 3x3x2
Tupla Rubikin kuutio
dino kuutio
Supersquire 1
Laitteeltaan Rubikin kuution kaltaisia pulmia on monia, mutta eri muotoisia, joista osa on:
Melkein 30 vuotta kuution keksimisen jälkeen Erno Rubik loi uuden palapelin - Rubikin pallon , joka esiteltiin Saksassa helmikuussa 2009 pidetyssä näyttelyssä [26] .
Virtuaalipulmia , kuten Rubikin kuutiota, voidaan simuloida tietokoneella : yksinkertaisista2x2x2, 3x3x3 [27] erittäin monimutkaisiin vaihtoehtoihin (100x100x100 tai 1000x1000x1000 kuutiot), jotka ovat mahdottomia fyysisessä maailmassa - 4- , 5- ja jopa 7 - mittaanalogit [ 28] [29] [30] .
On olemassa tietokonepelejä , jotka simuloivat "Magic Cubea", mutta ne eivät ole saaneet laajaa levitystä alkuperäiseen mekaaniseen palapeliin verrattuna. Yksi tehokkaimmista emulaattoreista, johon voit kerätä jopa sellaisia pulmia, joita ei ole koskaan ollut luonnossa missään muodossa, on pCubes.
Vuonna 2018 kaksi riippumatonta kehitystiimiä esitteli elektroniset versiot Rubikin kuutiosta. Tel Avivista (Israel) kotoisin oleva ryhmä esitteli GoCuben, Rubikin kuution kaltaisen urheilulaitteen, joka liitetään Bluetoothin kautta tablettiin [31] . Myös 13-vuotias keksijä Novatosta (USA) esitteli yhdessä isänsä kanssa version Rubikin kuutiosta 2x2x2: WOWCube , jossa on 24 näyttöä ja useita pelejä, jotka toimivat pelikonsolina [32] [33] .
Rubikin kuutio vaikutti kulttuuriin, taiteeseen, arkkitehtonisiin koostumuksiin ja joihinkin tapoihin. Pian sen jälkeen, kun Rubikin kuutio ilmestyi Neuvostoliitossa, monet tämän maan kansalaiset saattoivat nähdä sen kokoamisen televisioelokuvan " Tuleva vuosisata " (1985) viidennessä sarjassa, joka esitettiin Neuvostoliiton keskustelevisiossa .
Sosiaalisissa verkostoissa | ||||
---|---|---|---|---|
Sanakirjat ja tietosanakirjat | ||||
|