文繫中華專欄

魔術方塊

(【報導文學】For2021年1月26日第13號)                                  作者:格格

     「魔術方塊」(Rubik’s Cube)這個遊戲,在一九八零年代非常流行。最近,這玩具在廿一世紀初期又開始風靡了。「魔術方塊」堪稱全世界最成功、最讓人動腦筋的遊戲。

  「我不太喜歡用〖發明〗這個字,因為很多東西早已經存在宇宙中。人類只需要〖發覺〗它們的潛力。」這句話是「發明」魔術方塊的 Ernő Rubik 先生說的。今年七十六歲的他,真謙虛! Rubik 先生在二次世界大戰時,出生於匈牙利。父親是航空工程師,對他的影響深遠。一九七四年在布達佩斯教授建築學,為了讓學生了解三度空間問題,他用了橡皮圈把幾個方形木塊連結在一起不至於散開,但這幾個方塊仍然可以獨立地轉動。最終,他發明了一個有六面平面的大方塊,每面有不同的顏色,每個平面又分為九個互相連結的小方塊。這是最典型的傳統的「三階」魔方(3x3x3)。三階魔方有一個中心軸(核心球)、六個中心塊、十二個邊塊及八個角塊構成。小方塊裡有螺絲釘跟磁鐵,當它們組合在一起的時候,每個零件會互相牽制,方塊不會散開,並且任何一層都可水平左右轉動,而不影響到其它方塊。

  如果你覺得自己好像沒有機械工程基因遺傳,建議你買兩個魔方。第一個魔方是當你的玩具,第二個魔方把它拆開來,觀察內部的結構,再組裝回去。如此拆裝,可以給予你一種透視能力。你不但有解方的技巧,而且也明白為什麼這麼運作。根據統計,初學者第一次破解要一個小時到一個小時十五分鐘。Rubik 在最初開始設計製造魔術方塊的時候,並沒有花太多時間,但計算破解的答案花了他一個月的時間。那是因為他對工程結構和產品設計比較在行,對數學沒那麼熟悉。顯然,魔術方塊的結構是本著邏輯運算法則 (Algorithm)。一個魔方轉動的位置次數是43,252,003,274,489,856,000。也就是說,你可以扭轉你的魔術方塊43,252,003,274,489,856,000這麼多次,但是其中只有「一次」轉動是正確的解方。

  「魔術方塊發展了卅多年了,破解時間的世界紀錄每年都在翻新,速解魔方(Speed Cubing) 目前世界紀錄是3.4 7秒。除了玩家不斷地練習、交流心得之外,靠的就是公式不斷改進。除了最傳統的 3×3×3 魔術方塊之外,還有比賽單手、腳轉、盲解、最少步數解法。單手和腳轉,顧名思義就是只能用一隻手或雙腳獨碰方塊;盲解的玩家必須先將手上的方塊記在腦子裡,然後再矇著眼完成」。最少步數解方是非常特別的比賽項目,參賽者在一個小時的時限內,必須絞盡腦汁找出最少步數的解法。其中最大的課題就是任何三階魔術方塊,可以保證在最少的幾步內完成?《魔術方塊手冊》(Handbook of Cubik)這本書,稱這個答案「上帝的數字」(God’s Number),「並證明這個數字介於十七跟五十二之間;也就是說,至少要十七步才能完成;任何方塊混亂的情況,則可以在五十二步內完成。而且,書中並猜測上帝的數字為卄。」

兩年前,一個「深度思考」的電腦,獨自破解了魔術方塊,沒有借用任何外來的協助。近年來,人工智慧不斷研究發展,用機器人的「一隻手」來破解魔方。這一隻手是編程訓練過的大腦神經系統。在測試的過程中,有不同的模擬情況打攪機器人的手。比方說, 它的手被一隻高大的玩具長頸鹿的嘴巴撞到,被一根竹棍子搔癢,被亂飛的紙片碰觸。這一隻手似乎能夠處理這些不可預料的外界騷擾,繼續完成它的任務。足以證明強化人工智慧的學習和訓練,可使前所未見的機器人「靈活度」解決物理世界的問題。

  二零一八年以色列的創業公司 Particular 創造了 GoCube。這個魔方可以追蹤雙手的轉動速度,計算解方所需要的時間。還可以和幾個對手同時比賽。這個玩具已經成為一個群體活動.。去年一個專家花了四個小時五十七分鐘破解最大的魔術方塊,每一邊有十七個小方塊(17x17x17)。

  截至目前,魔術方塊銷售已經達到四億五千萬。全世界每七個人就有一個人玩過魔術方塊。熱潮正持續發熱,它是一門很新、也很龐大的學問。「有的人致力於公式的開發整理,有的人喜歡追求速度,有的人偏愛學術上的研究,有的人則是喜好蒐集各種方塊。」

  Ernő Rubik 認為人類花了相當長的時間,終於了解大自然和我們是一個合資企業。然而人類目前最大的問題仍然是與大自然爭戰。他說政治的表相噪音很多,隱藏在政治背後才是人民的生計和生活。如果你的日子有某些匱乏,對你可能有某些益處。已經達到你慾求的身份,還是感到不滿足的話,不快樂的陰影就要跟隨著你。

  魔術方塊現在已進入中年,它還沒有顯露所謂的「中年危機」症兆。它個性單純但是思考可不簡單。它的語言是國際性的,沒有政治文化隔閡。不需要電子零件維修,不用電力能源。所需要的只是你的耐心、恆心、專心。也許這個遊戲有點單調、無聊。有一句名言說:獲得快樂的秘訣,就是找到一個跟你合得來的「無聊」。

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