Проницательный партнер
Вес началось с того, что сотрудник Белловских телефонных лабораторий в штате Нью-Джерси (США) Д. Хагельбаргер создал в начале 50-х годов кибернетическое устройство для игры в так именуемую «монетку».
Сущность действий автомата заключалась в том, что, играясь с человеком, он «запоминал» ходы человека и свои ходы в прошлых партиях, и результаты этих партий.
Разбирая данные, он обнаруживал стратегию, которой сознательно либо бессознательно придерживался соперник, и, учитывая се, одерживал одну победу за второй. В течение нескольких недель посетители и сотрудники лабораторий игрались с кибернетическим партнером. Из 9795 партий автомат победил в 5218.
Машиной Хагельбаргера заинтересовался Клод Шеннон — широко узнаваемый эксперт в области кибернетики.
На базе тех же правил он создал собственный автомат для игры в «монетку» — более простой и с меньшим количеством памяти.
По окончании продолжительных споров, какая из автомобилей «гениальнее», решено было поставить опыт. Сконструировали третье устройство-посредник, которое имело возможность бы передавать данные от одной автомобили к второй, вычислять очки и следить, дабы игра велась правильно.
Три автомата соединили между собой и установили в актовом зале тех же Белловских телефонных лабораторий. Автоматы начали игру. Зрители хлопали в ладоши успешным ходам автомобилей, заключали пари, «болели» за собственного избранника, как на настоящих соревнованиях. Автоматы игрались пара часов.
Прав был Клод Шеннон: его «менее умная» машина одержала победу со счетом 55 на 45.
Применяв идею «проницательного» автомата-игрока, мы создали модель, доступную для изготовления в школьном конструкторском кружке.
Рис. 1. Принципиальная схема модели игрового автомата.
Рис. 2. Лицевая панель автомата.
Рис. 3. Диск с токопроводящими секторами.
Принципиальная схема реализующего эту стратегию автомата (рис. 1) складывается из блоков управления, выбора, памяти, счета, индикации, питания.
На лицевой панели (рис. 2) расположены ручка ключа (Кл1) «движение человека», кнопка (Кн1) «движение автомата», кнопка (Кн2) «сброс», счетчик выигрышей человека (Сч2), счетчик выигрышей модели (Сч1), четыре лампочки, фиксирующие движение человека (Л1, Л2) и автомобили (ЛЗ, Л4), световые табло: «Вы победили» (Л6) и «Вы проиграли» (Л5), сетевой тумблер (В1).
Правила игры с автоматом таковы: включив питание модели, человек при помощи ключа Кл1 обязан сделать собственный движение и после этого надавить на кнопку «движение автомата» (Кн1).
В то время, когда автомат на счетчиках отметит финал данной партии (при совпадении опаков побеждает машина, при несовпадении — человек), необходимо, надавив на кнопку «сброс» (Кн2), подготовить модель к новой партии.
Разглядим работу модели на конкретных примерах, обозначив ходы как «+» и « — ». Сразу же по окончании включения питания срабатывает реле Р11: конденсатор С4 заряжается, и транзистор Т2 раскрывается.
Размыкаясь, контакты Р11/2 исключают преждевременное срабатывание счетчиков Сч1 и Сч2, а контакты Р11/1 —-занесение информации в блок памяти 3. Допустим, что человек перевел ключ Кл1 в положение «+». Наряду с этим загорелась лампа JI1. Позже он надавил на кнопку Кн1: контакты Кн1а замкнули цепь питания двигателя М1. Закрепленный па его валу пластмассовый диск, часть поверхности которого покрыта бронзовой фольгой, начинает вращаться.
К диску прижаты четыре неподвижных радиально расположенных контактных щетки (Щ1— Щ4). К щетке Щ4 подведено напряжение от источника питания, остальные подключены к реле Р4 через логическую цепочку, составленную из контактов реле блока памяти. Поверхность диска, по которой скользят при вращении щетки Щ1, Щ2, Щ3, соответственно на 3/4, 1/2, 1/4 части покрыта железной фольгой.
Моменты остановок диска при вращении выбираются совсем произвольно: игрок, нажимая на кнопку Кн1, не видит, как вращается диск. Контакты «щетка — диск» пропустят ток при таких остановках не всегда: Щ1 — в 3/4 случаев, Щ2 — 1/2, Щ3 — в 1/4.
Потому, что последовательно со диском и щётками включено электромагнитное реле Р4, оно будет срабатывать (в моменты остановок диска) случайным образом, по с возможностью 3/4, 1/2 либо 1/4 в зависимости от того, какая из щеток подключена.
В случае если реле Р4 сработает, значит, автомат выбрал «плюс», не сработает — на табло автомата покажется «минус». Бронзовую поверхность: диска необходимо разбить па узкие части, расположенные па пластмассовом диске (рис. 3).
В один момент с включением двигателя контакты кнопки Кн1 замы-кают цепь питания реле Р5. Оно срабатывает и блокируется собственными контактами Р5/2. Но вот кнопка Кн1 отпущена, реле Р6 срабатывает (цепь его питания замыкается контактами Кн1б, Р5/1 и самоблокируется контактами Р6/1), Одновременно с этим контакты Р6/1 подключают к источнику питания реле Р4, Р8 и входную цепь блока памяти 3. Контакты Р6/2 замыкают цепь питания счетчиков Сч1 и Сч2.
В разомкнутом состоянии эти контакты исключают фальшивое срабатывание счетчиков перед тем, как будет надавлена кнопка Кн1. Контакты Р6/3 подключают питание к лампочкам Л3 («—») либо Л4 («+») и Л5 («Вы проиграли») либо Л6 («Вы победили»). Контакты Р6/4 размыкают цепь питания двигателя М1. Сейчас, в случае если кроме того игроку захочется поменять невыгодный для него движение автомобили, повторно запустить двигатель ему не удастся.
Схема автомата такова, что в первой партии игры он выбирает плюс либо минус с возможностью 0,5 (контакты Р2/2 и Р3/3 подключают к реле Р4 щетку Щ2). В случае если машина выбрала плюс, срабатывает реле Р4 и блокируется собственными контактами Р4/1. Контакты Р4/5 включают лампу Л4 и табло «Вы проиграли» (Л5), так как машины и знаки человека совпали. Реле Р8 срабатывает с некоей задержкой по отношению к реле Р6: параллельно реле Р8 включен электролитический конденсатор С2.
Контакты Р8/2 отключают напряжение, подводимое к диску.
Сейчас никакие переключения в блоке памяти не поменяют выбор автомата.
Контакты Р8/1 подключают конденсатор С3, заряженный до напряжения источника питания, к базисной цепи транзистора Т1. Последний раскрывается, и реле Р10 срабатывает. Контакты Р10/2 подключают реле Р7. зашунтированное конденсатором С1, к источнику питания. Реле Р7 через долю секунды сработает, и его контакты Р7/1 разомкнутся.
Конденсатор С4 начинает разряжаться через входную цепь транзистора Т2. По мере разряда конденсатора ток в цепи базы будет уменьшаться. Это, со своей стороны, приведёт к уменьшению тока коллектора, и через некое время реле Р11 отключится. Контакты Р11/1 и Р11/2 замыкают цепи счётчиков блока и питания памяти.
В отечественном примере сработает счетчик Сч1 (Кл1 в положении «плюс» и Р4/3 — в нижнем по схеме положении), отсчитывая одно очко в пользу автомобили.
В блоке памяти сработает реле Р2. регистрируя выигрыш автомобили (Кл1 — в положении «плюс» и Р4/2 — в правом по схеме положении). Реле Р1 фиксирует выбор машиной символа «плюс». В блоке памяти реле Р1 «запоминает» движение, сделанный машиной в последней партии, а реле Р2 и Р3 хранят сведения об финале двух последних партий.
При выигрышах автомобили реле Р2 и Р3 сработают, при проигрышах — нет. За реле Р11 отключается реле Р10. Параметры реле времени на транзисторах Т1 и Т2 подбирают так, дабы реле Р10 трудилось до тех пор, пока не отключится реле Р11. Выдержку времени регулируют переменными резисторами R3 и R7. В то время, когда реле Р10 отключится, контакты Р10/2 разомкнут цепь питания реле Р7.
Последнее собственными контактами Р7/1 подключает «минус» питания ко входной цепи транзистора Т2, что раскрывается: реле Р11 срабатывает.
В то время, когда надавлена кнопка Кн2 «Сброс», разрывается цепь питания реле Р4, Р5, Р6, Р8, приводя их в исходное состояние. В один момент включается реле Р9.
Контакты Р9Д переключают питание на реле Р3 в следующей партии игры, а контакты Р9/2 снабжают самоблокировку реле Р2.
Во второй партии игры автомат трудится так же, лишь выбор символа «плюс» осуществляется уже с возможностью 0,75 (реле Р1 и Р2 сработали, и логическая цепочка подключила к реле Р4 щетку Щ1).
Это в полной мере соответствует методу игры: при наличии в двух последних партиях одного проигрыша и одного выигрыша машина выбирает движение последней партии с возможностью 0,75, В прошлой партии автомат выбрал символ «плюс» и победил, а потому, что в его памяти нет результата более ранней партии, он «вычисляет» ее проигранной.
Рис. 4. Конструкции кнопки «Движение автомата».
Рис.
5. Конструкция кнопки «Сброс».
Допустим, что и машина и человек опять выбрали символ «плюс». Загорится лампочка Л4 («+») и табло Л5 («Вы проиграли»). В то время, когда автомат выбрал второй движение, срабатывает реле Р10, и его контакты Р10/1 разрывают цепи самоблокировки реле Р1, Р2, Р3. Реле Р1 отключается — «забывает» выбор автомобили в прошлой партии — и снова готово «запомнить» новый выбор хода, сделанный машиной во второй партии.
Одновременно с этим реле Р2 не отключится, поскольку оно предназначено для запоминания финала прошлой (первой) партии. Питание на реле Р2 поступает через контакты Р9/2, потому, что реле Р9 сейчас находится под током. Рабочее состояние реле Р3 пока не изменяется. Оно так же, как и прежде обесточено.
Сейчас отключится реле Р11, и в блок памяти поступит питание через контакты Р11/1, Р4/2 и Кл1а. Реле Р1 и Р3 срабатывают и самоблокируются. Кнопкой Кн2 «Сброс» приводят в исходное состояние реле Р4, Р5, Р6, Р8 и Р9.
Итак, по окончании двух сыгранных партий на счету автомобили два выигрыша.
Финал двух последних партий запоминают реле Р2 и Р3, а выбор хода автомобили в последней партии — реле Р1.
В соответствии с методу игры в следующей партии автомат снова выберет символ «плюс» и финал ее, так же как и состояние блока памяти (реле Р1—Р3), будет зависеть от хода человека. В случае если игрок выберет «плюс», то потерпит поражение (состояние реле Р1—Р3 не изменится). В случае если выберет минус — победит.
Реле Р2 обесточивается, «забывая» финал первой партии. Реле Р1 и Р3 остаются во подключенном состоянии. Реле Р3 «не забывает» финал второй партии, а реле Р1 — выбор хода автомобили в последней партии.
Остальные варианты игры лучше проследить на готовом автомате.
Кратко о подробностях, из которых сделана модель.
Лампы накаливания Л1—Л4—на 8,5 В X 0,28 А, электродвигатель М1 — типа ДСД-60. Сч1 и Сч2 — электромагнитные импульсные счётчики СЭИ-1. Реле Р1, Р3, Р4, Р6 — РЭС22 (паспорт РФ4. 500. 131): Р2, Р8, Р9, Р10 — РЭС9 (паспорт РС4.
524.201): Р7. Р11 — РСМ-3 (паспорт Ю.171.81.22); Р5 — РСМ-1 паспорт Ю. 171.81.37); Кл1—телефонный ключ КТРО. Кнопка Кн1 (рис. 4) — самодельная, собрана из контактных пластин реле либо телефонного ключа. Кнопка Кн2 — комбинированная (рис.
5). Она складывается из кнопочного выключателя от настольной лампы (Кн2а) и пары размыкающих контактов (Кн2б).
Кнопочный выключатель Кн2 смонтирован на металлической скобе, которая крепится к лицевой панели. Кнопка удлиняется за счет стержня, приклеенного клеем БФ-6. К ней жестко крепится пластина, при помощи которой размыкаются контакты Кн2б. Транзисторы Т1 и Т2 — П202 с коэффициентом усиления, равным 50—70. Сердечник трансформатора блока питания собран из пластин Ш20 X X 20 мм.
Сетевая обмотка содержит 2750 витков провода ПЭЛ 0.15; обмотка II — 300 витков ПЭЛ 0,35; обмотка III — 600 витков ПЭЛ 0,15; обмотка IV — 44 витка ПЭЛ 0,5. В случае если монтаж схемы выполнен верно, аппарат не требует особенной наладки. Дабы не затягивать игру, отсчет показаний на счетчиках обязан начинаться через 2—3 секунды по окончании того, как человек отпустит кнопку.
Б. ИГОШЕВ, Д. КОМСКИЙ, г. Свердловск
