چگونه مکعب روبیک در پنج ثانیه حل می‌شود؟
افراد متعددی در سرتاسر جهان وجود دارند که در مسابقاتی رسمی، حل‌کردن سریع مکعب روبیک را به‌عنوان موضوع رقابت انجام می‌دهند. آن‌ها رکوردهایی درخورتوجه از خود برجای می‌گذارند و توانایی حل روبیک را در چند ثانیه دارند. رابی گونزالز، نویسنده‌ی وایرد، در مقاله‌ای سرعت‌عمل نخبه‌های مکعب روبیک و پیشرفت‌های دنیای فناوری در این حوزه را بررسی کرده است. او با یکی از قهرمانان مسابقات مصاحبه کرده که بخش‌هایی از آن را می‌خوانیم.
رابی تعریف می‌کند در مصاحبه‌ی اینترنتی با فلیکس زمگز، متخصص حل سریع مکعب روبیک، ابتدا صدای چرخیدن سریع و جابه‌جاشدن عناصر مکعب توجه او را جلب کرده است؛ صدای جابه‌جاشدن و چرخیدن قطعات مکعب و رنگ‌هایی که به‌صورت منظم در جای خود قرار می‌گیرند. فلیکس اهل استرالیا است و یک روز صبح هم‌زمان با حل‌کردن اولین مکعب روزش، مصاحبه‌ای ویدئویی با رابی می‌کند.
تصویر اتاق فلیکس نشان‌دهنده‌ی شخصیتی گیک با علاقه‌مندی به مکعب روبیک است. تخت‌خوابی مرتب‌نشده با متکایی به‌شکل مکعب روبیک در تصور مصاحبه دیده می‌شود. او چند دقیقه پس از بیدارشدن از خواب با رابی مصاحبه و مکعب روبیکش را نیز درحدود هفت ثانیه حل می‌کند.
فلیکس رکوردهای جهانی متعددی در حل‌کردن معکب روبیک دارد؛ اما شهرت اصلی او به‌خاطر حل‌کردن سریع مکعب‌های ۳ در ۳ است. مکعب‌های روبیک ۳ در ۳ کوچک‌تر از روبیک‌های مرسوم هستند و حل‌کردن آن‌ها نیز به الگوریتم‌های پیچیده‌تری نیاز دارد.
ماه گذشته، مسابقات روبیک سریع در بریزبن استرالیا برگزار شد و فلیکس یکی از شرکت‌کنندگان بود. او رکورد جهانی جدیدی با زمان میانگین ۵.۶۹ ثانیه در حل‌کردن روبیک، به‌نام خود ثبت کرد. شرکت‌کنندگان در مسابقه‌ی مذکور، پنج مکعب روبیک را حل می‌کنند که الگوریتمی کامپیوتری آن‌ها نامنظم کرده است. سپس سریع‌ترین و کُندترین رکوردهای هر شرکت‌کننده حذف و میانگین سه مرتبه‌ی باقی‌مانده محاسبه می‌شود. رکورد ۵.۶۹ ثانیه‌ای فلیکس، ۰.۱۱ ثانیه بهتر از رکورد قبلی خودش بود که آن هم رکورد جهانی محسوب می‌شد. او می‌گوید از سال ۲۰۱۷، پنج رکورد را تقریبا ۱۰ مرتبه شکسته است.
در رقابت‌های روبیک سریع، شکسته‌شدن سریع رکوردها عموما اتفاق می‌افتد. اولین مسابقات جهانی این ورزش در سال ۱۹۸۲ و هشت سال پس از اختراع مکعب برگزار شد. شایان ذکر است ارنو روبیک، معمار مجارستانی، این مکعب را اختراع کرد. در مسابقات اولیه، شرکت‌کنندگان یک دقیقه زمان برای حل روبیک نیاز داشتند. تا سال ۲۰۰۹، قهرمانان روبیک که بسیاری از آن‌ها حتی زیر ۱۸ سال بودند، رکوردهایی کمی بیشتر از ۱۰ ثانیه ثبت می‌کردند. امروزه، صدها بازیکن روبیک سریع میانگین رکورد ۷.۷ ثانیه را برای حل مکعب ثبت می‌کنند. ۱۰ نفر اول نیز میانگین ۶.۵ ثانیه دارند.
با وجود پیشرفت سریع بازیکنان روبیک، بهبودها در سرعت‌عمل آن‌ها هنوز ادامه دارد. نمودار پیشرفت‌های بازیکنان این رشته در سال‌های اخیر نشان می‌دهد رشد آن‌ها روندی صعودی با شیب چشمگیر داشته است. به‌هرحال، با پیشرفت روزافزون افرادی همچون فلیکس و شکستن رکوردهای متعدد، این سؤال پیش می‌آید که رکوردهای آن‌ها به چه زمانی محدود خواهد شد؟
کامپیوتر هر مکعب روبیک را حداکثر با ۲۰ حرکت حل می‌کند
برای پیداکردن محدودیت زمانی سریع‌ترین حل روبیک، باید عوامل متعددی را بررسی کنیم. بررسی اولیه با تقسیم بهینهترین راهکار حل‌کردن روبیک به نرخ حل رکوردداران جهانی انجام می‌شود. بهینهترین راهکار به‌صورت تعداد حرکات محاسبه می‌شود و نرخ حل قهرمانان نیز عددی با واحد حرکت‌برثانیه است. درنهایت با استفاده از نتایج این بررسی، می‌توان محدودیتی نظری برای سرعت‌عمل حل‌کردن روبیک پیدا کرد. نرخ حل‌کردن روبیک به‌راحتی محاسبه می‌شود. افراد سرشناسی همچون فلیکس، نرخی نزدیک به ۱۰ حرکت‌برثانیه دارند.
محاسبه‌ی کمترین تعداد حرکت موردنیاز برای حل روبیک، به بررسی دقیق‌تری نیاز دارد. چنین عاملی در ابتدا به پیچیدگی اولیه‌ی روبیک وابستگی پیدا می‌کند. در یک سوی طیف، روبیک‌هایی قرار می‌گیرند که بدون تلاش زیاد حل می‌شوند. در این بخش، ۱۸ نقطه‌ی شروع داریم که به‌عنوان مثال، تنها به یک چرخش یک وجه برای حل‌کردن نیاز خواهند داشت. قطعا چنین سطحی از پیچیدگی در مسابقات جایی ندارد.
تام راکیکی، متخصص علوم کامپیوتر، درباره‌ی روش‌های بههمریختن نظم روبیک می‌گوید:
بیش از ۴۳ کوینتیلیون (۱۰۱۸) روش برای بههمریختن مکعب روبیک وجود دارد. این تعداد بیش از تمام دانه‌های ماسه‌ای است که در ساحل‌های جهان وجود دارند.
تعدادی که برای روش‌های بههمریختن روبیک مطرح می‌شود، محاسبات را دچار مشکل می‌کند. به‌‌دلیل همین زیادبودن احتمالات، از سال‌ها پیش کسی نمی‌داند برای حل‌کردن دشوارترین مکعب روبیک چه تعداد حرکت لازم خواهد بود. در سال ۲۰۱۰، راکیکی به‌همراه تیمی کوچک از متخصصان علوم کامپیوتر، از کامپیوترهای گوگل استفاده کردند تا بهینهترین راهکار را برای ۴۳ میلیارد میلیارد موقعیت‌های گوناگون پیدا کنند. فعالیت آن‌ها برای کامپیوتر عادی به دهه‌ها زمان نیاز داشت؛ اما کامپیوترهای گوگل زمان موردنیاز را به چند هفته کاهش دادند. درنهایت، تیم راکیکی به این نتیجه رسید که هر مکعب روبیک را می‌توان حداکثر با ۲۰ حرکت حل کرد.
فراموش نکنید محاسبات بالا و رسیدن به عدد ۲۰ حرکت با ابرکامپیوترها انجام شد. به‌بیان‌دیگر، نمی‌توان ادعا کرد انسان‌ها هم حداکثر با ۲۰ حرکت هر روبیکی را حل کنند. راکیکی در توضیح این تناقض می‌گوید:
هیچ بازیکنی در جهان وجود ندارد که تنها با نگاه‌کردن به روبیک، تعداد حرکات موردنیاز برای حل‌کردن آن را اعلام کند. چنین قابلیتی از دست انسان خارج است.
حتی اگر انسان‌ها بتوانند بهترین راهکار را پیش از اجراکردن هر حرکت تشخیص دهند، اجرای واقعی آن حرکت شاید هیچ‌گاه بهتر از اجرای کنونی رکوردداران جهان نشود. روش‌های کنونی با هماهنگی شدید عضله‌ها و مغز و فرمان‌‌های سریع انجام می‌شوند و شاید نتوان عملکردی بهتر از آن‌ها را در آینده مشاهده کرد.
در میان افرادی که در حوزه‌ی روبیک فعالیت نمی‌کنند، برداشتی تقریبا اشتباه وجود دارد. شاید در ابتدا تصور شود بازیکنان روبیک بینش و درک چندانی از مشکل ندارند. از دیدگاه مردم عادی، بازیکنان فقط ترکیبی از حرکت‌ها را حفظ می‌کنند که به‌نام الگوریتم شناخته می‌شود. با استفاده از الگوریتم‌ها، مکعب به‌صورت بخش‌به‌بخش حل می‌شود. بازیکنان حرفه‌ای روبیک صدها الگوریتم را حفظ و در زمان‌های تمرین، آن‌ها را برای حل‌کردن شرایط گوناگون روبیک امتحان می‌کنند.
درک بازیکنان روبیک و تصمیم‌گیری انتخاب بهترین الگوریتم در هر شرایط، به درک الگویی قدرتمند نیاز دارد. هر الگوریتم با ترکیبی متفاوت از مربع‌های رنگی روی مکعب کار می‌کند. به‌بیان‌دیگر، وقتی بازیکن روبیک سریعی ترکیبی روی مکعب خود می‌بیند، الگوریتم مرتبط با آن را اجرا می‌کند و یک مرحله به حل نهایی نزدیک می‌شود.
ترکیب الگوریتم‌ها با یکدیگر مشکلات متعددی به‌همراه دارد. بهترین بازیکنان روبیک توانایی پیش‌بینی قدرتمندی دارند. آن‌ها پیش از پایان هر حرکت، الگوی حاصل از آن را پیش‌بینی و الگوریتم مرتبط با آن را انتخاب می‌کنند. درنهایت، آن‌ها در کسری از ثانیه، الگوریتم آتی خود را در نظر می‌گیرند. چنین حرکتی از وقفه در عملکرد مانع می‌شود و درنتیجه، تماشاگران تصور می‌کنند بازیکن فقط با یک الگوریتم مکعب را حل کرد.
سریع‌ترین بازیکنان روبیک جهان با استفاده از الگوریتم‌ها و پیش‌بینی الگوها، ۵۰ تا ۶۰ حرکت را برای حل هر روبیک انحام می‌دهند. می‌توان ادعا کرد چنین سرعتی تقریبا بدون فکرکردن و وقفه حاصل می‌شود. راکیکی درباره‌ی حل سریع روبیک می‌گوید:
در زمان حل‌کردن سریع روبیک، اگر ثانیه برای درک حرکت کنونی خود صبر کنید، همه‌چیز تمام می‌شود. حل‌کردن سریع مانند حرکات موزون است و اگر توقفی در آن انجام شود، ناموفق خواهید بود.
بخت‌واقبال هم در شکستن رکورد سرعت روبیک نقش دارد
عامل دیگری هم در حل روبیک دخیل است که بخت‌واقبال نام دارد. در برخی موقعیت‌ها، روبیک به‌گونه‌ای نامنظم می‌شود که حرکاتی کمتر از معمول برای حل آن نیاز خواهد بود. به‌عنوان مثال، بازیکن در موقعیتی، به‌جای ۵۰ تا ۶۰ حرکت به ۴۰ تا ۵۰ حرکت نیاز دارد. در موقعیت‌هایی بسیار نادر نیز ترکیبی بسیار آسان دربرابر قهرمان جهانی روبیک قرار می‌گیرد. به‌هرحال، اگر ترکیبی از موقعیت‌های تصادفی برای بازیکنی حرفه‌ای رخ دهد، می‌توان رکوردهای زمانی بسیار سریعی متصور شد.
موقعیت تصادفی سال گذشته برای فلیکس هم رخ داد و او در ۴.۲۲ ثانیه توانست روبیک را حل کند. همین موقعیت چند ماه بعد برای بازیکنی چینی اتفاق افتاد که روبیک را تنها در ۳.۴۷ ثانیه حل کرد. فلیکس در واکنش به آن رکورد می‌گوید انتظار نداشته زمان رکورد این‌چنین کاهش یابد. البته او انتظار شکسته‌شدن رکوردش را داشت؛ اما این مقدار اختلاف در مدت کوتاه ۶ ماه واقعا برایش تعجب‌برانگیز بود. از سال ۲۰۰۸ که رکورد روبیک سریع از ۸.۷۲ ثانیه به ۷.۰۸ ثانیه کاهش یافت، چنین کاهش رکوردی بی‌سابقه بود.
فلیکس اعتقاد دارد رکوردهای سریع‌تری برای حل روبیک در جهان وجود دارند. او درباره‌ی رکوردهای سرعت یک‌بار حل می‌گوید:
بهترین رکورد یک‌بار حل‌کردن روبیک من ۳.۰۱ ثانیه است. من افرادی را هم می‌شناسم که رکوردهای کمتر از سه ثانیه داشته‌اند.
فلکیس می‌گوید در شرایط عالی، افرادی با مهارت‌های او می‌توانند رکورد حل ۲.۵ ثانیه را هم ثبت کنند. البته سؤال اصلی این است که شرایط عالی چه زمانی رخ می‌دهند؟ به‌هرحال، رکوردهای آتی در حل روبیک فقط به بخت‌واقبال وابسته نخواهند بود و شاید همچنان روش‌هایی برای افزایش سرعت باید کشف شوند.
قطعا در روش‌های سریع‌تر باید به حرکت‌هایی کمتر از ۵۰ عدد نیاز داشته باشیم. چنین پیشرفتی می‌تواند رکورد میانگین روبیک را به بازه‌ی چهار ثانیه کاهش دهد. سخت‌افزارهای روبیک هم هنوز جای پبشرفت دارند. امروزه، روبیک‌های سریع بهتر از انواع ساده حرکت می‌کنند و حتی آهن‌رباهایی برای قرارگرفتن راحت و سریع صفحات در آن‌ها قرار دارد.
نظرات