Обновите алгоритмы познания!

Мир компьютерных игр подобен океану. Он безбрежен, и по его поверхности гуляют волны различной амплитуды и частоты. Ну, а что там, в приповерхностных слоях – в светлом сумраке водной толщи?

Там немного странные компьютерные «игрушки», которые (по аналогии с обширной областью настольных игр) можно назвать «авторскими». Это те немногочисленные вещицы, которые практически никогда не поднимаются на поверхность публичного уровня и, конечно же, никому неизвестны. Это то, что «сделано для себя», «для пробы», «для внутреннего употребления».

Автор этих строк хочет обратить внимание уважаемых читателей на две такие игры, замысел которых был реализован в виде примитивных, аскетического стиля (т.е. отнюдь не красочных, не «навороченных») приложений. (О, это было уже очень давно – в доисторические времена…)

Обе игры относятся к жанру головоломок, т.е. игрок сражается против алгоритма. Автор по-честному признается в небольшом грехе: никаких предварительных поисков прямых аналогов этих игр не производилось. Отчасти из-за ленцы, но, главным образом, ради сохранения непредвзятости и чистоты эксперимента, так сказать.

Цель этой статьи простая. Возможно (хотя и маловероятно), кому-то все это представится вовсе не ерундой. И, может быть, этот самый «кто-то» захочет однажды реализовать замысел на современном оформительском (графика, интерфейс) уровне.

Понятно, что подобные «штучки» – вне основного потока игр. Было бы наивно полагать, что такие вещи будут интересны массовому потребителю. Это своеобразный андеграунд. Два-три человека из тысячи – такова приблизительная пропорция – смогут оценить подобные «перлы». Так что в отношении упоминаемых здесь игр вполне уместно употреблять термины и словосочетания: «не для всех», «на периферии», «элитарность», «посвящается избранным» и т.п.

Пожалуй, последнее – в самую точку. Итак, посвящается избранным!

* * *

Первая игра. Она абстрактна – в той же мере, насколько абстрактны наши самые общие представления о мироздании. Здесь - тренировка искусства логических рассуждений, интуиции. Причем в условиях ограниченных ресурсов.

«Гносис». Обратим внимание – не «Гнозис», а с буквой «с». Это простой намек на такие русские слова иностранного происхождения как «гносеология», «гностик», «гностицизм».

В чем суть этой игры? Чтобы ответить на этот вопрос, просто возьмем обширную цитату из начальных абзацев ее описания:

…Итак, представьте себе, что весь доступный Вашему восприятию мир состоит из небольшого числа ОБЪЕКТОВ, каждый из которых наделен некоторыми СВОЙСТВАМИ, благодаря которым объекты связаны между собой в своеобразную сеть.

Некоторая часть объектов - это иллюзия, нечто нереальное, хотя почти не отличимое от той части объектов, которые составляют РЕАЛЬНЫЙ МИР. Ваша задача - включить в область Вашего восприятия, называемую МОДЕЛЬЮ, все РЕАЛЬНЫЕ объекты со всеми их реальными связями и при этом избежать попадания в эту область ИЛЛЮЗОРНЫХ объектов с их иллюзорными связями.

Чтобы легче представить себе устройство такого мира, возьмите лист бумаги, цветные карандаши или фломастеры и нарисуйте несколько маленьких красных и синих кружков (или жирных точек), произвольно разбросанных по листу. Пусть красные кружки - это РЕАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ, а синие - ИЛЛЮЗОРНЫЕ. Каждый (!) красный кружок соедините красной линией ХОТЯ БЫ С ОДНИМ другим красным кружком: ни один красный кружок не должен остаться в одиночестве. Кроме того, Вы должны действовать так, чтобы у Вас получилась такая своеобразная паутинка связей, которая охватит единой сетью все красные кружки, т.е. для любой пары красных кружков всегда можно было бы указать соединяющий их путь по красным линиям – длинный или короткий. Полученная сеть из красных кружков со связывающими их красными линиями и есть РЕАЛЬНЫЙ МИР.

А теперь произвольным образом соедините синими линиями синие кружки с любыми другими кружками (хоть с красными, хоть с синими) - и Вы получите ВЕСЬ МИР, который состоит из ИЛЛЮЗОРНОЙ части (она синего цвета) и РЕАЛЬНОЙ (красного цвета).

Закройте некоторую часть полученного рисунка другим листом бумаги, чтобы Вашему обзору были доступны лишь некоторые кружки с их связями, и теперь представьте, что Вы не различаете цвета. Что Вы увидите? Несколько серых кружков, некоторые из которых (не все) соединены серыми линиями с другими кружками... Это Ваше первоначальное видение мира. Это та самая ситуация, в которой Вы окажетесь на старте игры в «Гносис», т.е. в самом начале познания реального мира. Попробуйте-ка разобраться, что здесь «НА САМОМ ДЕЛЕ» красное, а что синее! Попробуйте-ка отыскать ВСЕ так называемые РЕАЛЬНЫЕ объекты с их РЕАЛЬНЫМИ связями и отсеять все ненастоящее, ИЛЛЮЗОРНОЕ! Теперь Вы немного представляете себе трудности, встающие перед настоящим исследователем!

(конец цитаты)

Вот такая «штуковина»…

В «Гносисе» в распоряжении исследователя, т.е. игрока – несколько типовых инструментов исследования.

Во-первых, это возможность строить гипотезы. Выдвигая очередную гипотезу, исследователь пытается пополнить запас достоверных данных о мире – такая информация может пригодиться ему при проведении экспериментов (см. ниже).

Гипотезы могут быть трех типов. Вот типичные формулировки:

1) Объект «A» обладает свойством «s».

2) Объект «N» обладает неизвестным свойством.

3) Неизвестный объект обладает свойством «d».

После выдвижения гипотезы игрок получает сообщение о ее истинности или ложности.

Во-вторых, исследователь имеет возможность измерить:

а) так называемый потенциал известного объекта. Это число является неким интегральным параметром, косвенно характеризующим те объекты, которые непосредственно связаны c данным. Иллюзорные объекты несут «отрицательность», а реальные – «положительность»;

б) расстояние между заданными объектами (это тоже целочисленный параметр). Поскольку весь мир образует, по сути, математический объект под названием «граф», есть возможность измерять длину кратчайшей цепочки прохождения от одного объекта к другому (по ребрам графа). Это требуется для построения модели реальной части мира (конечной цели игры).

В-третьих, у исследователя есть возможность проводить эксперименты. В умелых руках (мозгах) – это мощный инструмент познания. Игрок выполняет, например, такую операцию:

Воздействовать объектом «E» на объект «D» посредством свойства «y».

Здесь объект «E» называется активным, а объект «D» - пассивным.

Область иллюзий пластична, изменчива. Логика устройства мира срабатывает так, что воздействие реальным объектом на иллюзорный приводит (может привести) к исчезновению соответствующего свойства у этого иллюзорного объекта. Как следствие – ликвидация связи между этими объектами и, в некоторых случаях, даже исчезновение самого пассивного объекта из области видимости.

Воздействие иллюзорным объектом на иллюзорный также приводит (может привести) к изменению, следствием которого является появление новых связей (ребер) на графе мира.

А вот попытки изменить что-то в реальном мире будут неудачными – реальный мир «жесткий». Поскольку на начальном этапе исследователь ничего не знает об истинной природе активного и пассивного объектов, то типичной диагностикой по окончании большинства таких «слепых» экспериментов является сообщение: «ничего не изменилось». Удручающий факт, но что поделаешь: ведь не зная истинную природу объектов эксперимента, исследователь продвигается в потемках неведения. Но все-таки продвигается.

Результат заранее продуманного эксперимента (при некоторой доле везения) может дать ценнейшую информацию. Например, в результате воздействия одного (активного) объекта на другой (пассивный) у последнего может, как было указано выше, исчезнуть одно из свойств (то самое, посредством которого и производилось данное воздействие). Такой эксперимент – просто удача: сразу становится ясно, что активный объект реален, а пассивный иллюзорен. Конечно же, все возможные особенности результатов экспериментов, вся теоретическая «кухня» подробно описываются в правилах игры.

Так, шаг за шагом исследователь нащупывает структуру реального мира – путем отсечения от общего графа иллюзорной его части. И все это – в условиях некоторого (порой существенного) ограничения возможностей. Например, каждый объект может быть использован в качестве активного только один раз. Количество выдвигаемых гипотез тоже лимитируется и т.п. Как говорил дедушка Маркс, процесс познания истины сам по себе должен быть истинным. Т.е. опытный исследователь пытается нащупать некий оптимальный, экономный путь в направлении главной цели.

В какой-то момент исследователь начинает построение так называемой модельной матрицы. Эта матрица задает (предполагаемый) реальный мир. Конечно, отнюдь не всегда с первой попытки удается построить адекватный граф реальности. Порой приходится перебирать множество вариантов.

Каковы ощущения от игры? Чистая, незамутненная логика. Ничего лишнего. Для большинства потребителей – это сухой математический песок, скрежещущий на зубах. Ну, а для эстетов, для благородных, бесстрашных и терпеливых искателей нетленной Истины – это сверкающие вечным льдом вершины, до которых сможет добраться отнюдь не каждый. Процесс продвижения к цели (в условиях тумана неопределенности) сам по себе привлекателен и эстетичен.

Как и во всякой игре, в «Гносисе» есть выбор уровня сложности. Здесь их три: «Новичок», «Любитель» и «Профессионал». «Насобачившись» в постановке экспериментов, натренировав логическое чутье, уровень «Новичка» можно пройти (до победного финала) за восемь – десять минут. И это будет неплохим результатом.

Уровень «Любитель» уже серьезнее. Тут потребуется как минимум три (или более) десятка минут. И не факт, что повезет: ресурсы исследователя ограничены. Не часто, но все-таки иногда создается такая ситуация, что добыть новую информацию уже невозможно. В таком случае – или бросать игру (сдаваться), или мучительно перебирать кучу различных вариантов устройства реальной части мира.

Ну, а уровень «Профессионал» требует предельно серьезного подхода к делу. Тут россыпь объектов и их свойств. Мешанина. И роль удачи велика.

В конце игры исследователь получает (в числовом виде) частные оценки своей деятельности, а также интегральный показатель. Вполне можно фиксировать рекордную статистику.

* * *

Вторая игра гораздо ближе к научной реальности современной эпохи. Она называется «Микромир».

В школьные годы автор был любознательным подростком и любил читать научно-популярную литературу. Особенно интересно было знакомиться с успехами физики элементарных частиц. Именно в то время родилась идея попробовать поиграть в микромир, почувствовать себя исследователем глубин материи, теоретиком и экспериментатором одновременно. Спустя много лет автору пришло в голову оформить все это в виде логической компьютерной игры.

Поступим так же, как и ранее – вот цитата из введения к подробному описанию игры.

Что делают физики-экспериментаторы? Они используют дорогостоящие установки, называемые ускорителями, для того, чтобы удовлетворить свое любопытство относительно устройства материи на микроскопическом уровне. Они разгоняют на ускорителях так называемые элементарные частицы до огромных скоростей, сталкивают их либо с неподвижной мишенью, либо друг с другом (это называется встречные пучки), с помощью весьма сложной аппаратуры регистрируют, что же там, на выходе, и уже потом, изучив горы распечаток, диаграмм, просмотрев гигабайты электронной памяти, пытаются понять, что к чему у Природы на уровне сверхмалых масштабов пространства-времени...

Отбрасываются одна за другой рабочие гипотезы, не меньше рождается новых - особенно после завершения очередной серии весьма тонких экспериментов. Радостное событие для экспериментатора - открытие ранее неизвестной частицы. Появляются новые теории, которые указывают путь для дальнейших практических экспериментов. И так далее и тому подобное...

Вам предлагается встать на тернистый путь исследователя - экспериментатора и теоретика в одном лице - и попытаться выведать у Природы (искусственной, конечно) ее тайны.

В Вашем распоряжении будет ускорительная установка, состоящая из двух каналов - левого и правого. Для регистрации результатов эксперимента служат различные ПРИБОРЫ, а для подготовки и изменения его предполагаемого хода используются ИНСТРУМЕНТЫ.

Каждый канал (или иначе - ветвь) ускорительной установки состоит из ИНЖЕКТОРА и УСКОРИТЕЛЯ.

Инжектор - это что-то вроде катода электронной лампы (кстати, Вы знаете - хотя бы схематично - устройство электронной лампы?!). При включении инжектор способен излучать (лучше говорить так: инжектировать, поскольку излучается обычно свет, радиоволны) частицы. Скорость инжектированных частиц обычно невелика (и как следствие, например, вероятность реакции таких частиц друг с другом низкая).

Для разгона частиц служит ускоритель, позволяющий существенно повысить скорость (и плотность пучка) инжектированных частиц до момента их проникновения в ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ЗАЛ - ту часть ускорительной установки, где можно размещать приборы и инструменты.

В самом начале новой игры программа порождает мир: автоматически выбирается некая схема устройства микромира с определенным фиксированным набором возможных частиц со всеми их свойствами…

(конец цитаты)

Разумеется, главный мотив тот же: исследование. Но уже не на неком абстрактном уровне объектов и их свойств, а на вполне конкретном. С помощью ускорительной техники - поиск неизвестных (пока) элементарных частиц, измерение их параметров (масса, заряд). А как венец исследовательской программы – попытка построения глобальной кварковой гипотезы о глубинной структуре материи, т.е. попытка построения такой математической схемы, которая бы объяснила весь спектр открытых (и неизвестных пока) частиц.

Игровой процесс состоит из подготовки и проведения нескольких экспериментов. Подготовка – это настройка ускорительных каналов, а также выверенная расстановка и синхронизация приборов и вспомогательного оборудования в экспериментальном зале. Результат эксперимента – это данные специальной фотокамеры (она фиксирует треки частиц) и показания приборов (так называемых массовых и зарядовых детекторов).

Возможны (но вовсе не обязательны) эксперименты и со встречными пучками. Тут можно попытаться косвенно отследить возможные реакции взаимодействия элементарных частиц. В трудной ситуации такие данные могут помочь получить хотя бы какую-нибудь дополнительную информацию о предполагаемой структуре микромира.

В помощь исследователю придается так называемый ВЫЧИСЛИТЕЛЬ – это некий специализированный компьютер. Он позволяет проверять некоторые рабочие гипотезы о структуре материи на уровне кварков (субчастиц) – тех первокирпичиков, из которых строятся элементарные частицы.

Поиск осуществляет не только игрок-исследователь, но и «внешний» научный мир. Поэтому при более-менее успешном начальном продвижении исследователь будет получать некоторую информацию (в том числе и хорошие гипотезы) извне. Великие физики всех времен и народов будут сообщать о своих успехах в нелегком труде ученого - экспериментатора и теоретика.

Так постепенно (но за ограниченное количество экспериментов) можно подобраться к картине мироустройства на уровне субчастиц. Предложение кварковой схемы возможно только один раз – это ответственная операция, и тут важно не оплошать, не опозориться.

Не факт, что построение истинной кварковой гипотезы будет удаваться каждый раз при исследовании очередного варианта Природы. Порой может не хватать данных для каких-то серьезных выводов, да и просто картина микромира может оказаться весьма нетривиальной.

И в этой игре – три уровня сложности: «Доцент», «Профессор» и «Академик». А на финише программы исследований – интегральная оценка мастерства.

Общее впечатление от игры (субъективное, авторское, конечно): важен умелый анализ полученных данных (наборов дробных и целых чисел). Комбинаторика, перебор вариантов.

Медленное нащупывание предполагаемых особенностей кварковой структуры доставляет удовольствие. Путь экспериментатора тернист – бывают и трудноуловимые типы элементарных частиц. Ведь массовые детекторы не идеальны и имеют погрешности измерения. Кроме того, сама неизвестная кварковая схема может оказаться нетипичной, витиеватой.

* * *

Итак, уважаемые читатели, взбредет ли кому-то в голову выполнить интересную переработку этих старинных алгоритмов на современный лад? Автор этих строк с удовольствием потратил бы немного времени на обсуждение нюансов. А в случае заметного продвижения к цели с не меньшим удовольствием поработал бы в качестве одного из первых тестеров (экспертов) и смог бы дать дельные советы.

Всем исследователям – удачи на пути поиска нетленной Истины!

Коллеги! Пожалуйста, напишите мне что-нибудь: [email protected] (Зюзин Андрей).

Обсудим! Поразглагольствуем! Пофилософствуем!

P.S. Внимание! Другие способы для выхода на контакт с автором (кроме e-mail) невозможны.