這個機器人以 0.637秒復原魔術方塊刷新世界紀錄,魔術方塊已經成為許多科學技術的推手

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永遠不要輕視一個小小的魔術方塊,它是開啟許多科學大門的關鍵按鈕。半導體製造商Infineon,推出了一台強大的微型電腦「Sub 1 Reloaded」用來解魔術方塊。在德國慕尼黑電子展上,Sub 1 Reloaded 僅用了0.637秒便復原了一個3x3的魔術方塊,並打破了自己先前創下的0.887秒世界紀錄。

只要把眼睛挪開一秒,你就會錯過這歷史性的一刻:

過去,人類的最高紀錄是由一名14歲男孩Feliks Zemdegs 創下的4.73秒。

一個3x3魔術方塊的組合變化總數約為 4.3 X10^19 個,若將這個數量的標準大小魔方鋪滿地球表面,可以累積 275 層,每層厚度約 20 公尺。 

這個機器人以 0.637秒復原魔術方塊刷新世界紀錄,魔術方塊已經成為許多科學技術的推手

為何Sub1 Reloaded功能如此強大?是因為其內部含有許多微處理器,這些處理器就像電子版的神經、大腦、肌肉一般組成了一個完整的Sub1 Reloaded機器人。

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只要按下按鈕,Sub1 Reloaded就會自動進入復原魔術方塊模式。

  • 首先,感測器上的百葉窗被打開,電腦透過感測器掃瞄影像,理解偵測魔術方塊是如何被打亂的。

  • 其次,機器人的「大腦」處理器透過演算法,在不到0.15毫秒的時間內得出最快的復原方式。

  • 再來,機器人將指令傳輸給六個機器臂,並由機器臂快速轉動魔術方塊,完成對魔術方塊的復原。

為了使轉動時間保持最小,設計Sub1 Reloaded的工程師Albert Breer特意製造了一個「速度立方體」,用以減少移動元件產生的摩擦力。

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從以上步驟可以看出,最關鍵的環節便是最後一步——利用微控制器指導機器人復原魔術方塊。

這個微控制器與無人車輔助駕駛系統中的控制器很相似,都能使機器能做出「最少反應」 (minimal reaction times)。事實上,「最少反應」在自動駕駛中的作用比在復原魔術方塊中的作用更大。

高速率數據處理對於保證汽車的頻率即時處於200 MHz來說是必不可少的。因為只有具備了200 MHz的頻率,一輛車才能安全而順利地在某個障礙物前成功剎車。

因此,這個機器人在魔術方塊上的大獲成功,也會為工程師們改良自動駕駛技術以及晶片處理技術帶來一定的啟發。

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▲魔術方塊之父厄爾諾·魯比克

42年前,匈牙利教授厄爾諾·魯比克發明魔術方塊時,絕對想不到在短短1秒內便能復原魔術方塊。

當初他發明魔術方塊,僅僅是作為一種幫助學生增強空間理解能力的教學工具。但要使那些小方塊可以隨意轉動而不散開,不僅是個機械難題,還牽涉到木製的軸心,座和榫頭等。

直到魔術方塊真正拿在手中時,他轉了幾下後,才發現如何把混亂的顏色方塊復原竟是個有趣而且困難的問題。因此,魯比克決心大量生產這種玩具。於是魔術方塊在發明後不久就風靡世界。

除了對教育帶來深遠影響,魔術方塊也對科學研究產生了巨大推動力。截至目前,晶體學、晶體電子衍射、夸克以及基因學等多個領域的模型構建,都曾借鑑過魔術方塊。

而現在,你會發現,人工智慧技術的很多應用中也有了「魔術方塊」的身影。

 

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