Mechanikus puzzle

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. november 24-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

A mechanikus puzzle egy mechanikusan összekapcsolt darabok halmazaként bemutatott puzzle .

Történelem

A legrégebbi mechanikus puzzle Görögországból származik, és a Kr.e. 3. századból származik. A játék egy 14 részre osztott négyzetből áll. A játék célja különböző formák létrehozása ezekből a darabokból. Ezt nem olyan könnyű megtenni (lásd például gyomorrontás ).

Iránban a "titkos zárakat" a Krisztus utáni 17. században készítettek . A rejtvények következő ismert megjelenése Japánban található . Egy 1742-es könyv említést tesz a "Sei Shonagan" nevű játékról. 1800 körül a kínai Tangram játék népszerűvé válik , húsz évvel később pedig elterjedt Európába és Amerikába is.

A rudolstadti Richter cég 1891 körül kezdte el nagyszámú, különböző tangramszerű figura, az úgynevezett "rejtvényhorgonyok" gyártását.

1893-ban Angelo John Lewis "Hoffman professzor" álnevet használva írt egy könyvet Puzzles címmel; Régi és új " (Rejtvények; régi és új). A könyv többek között több mint 40 rejtvényleírást tartalmazott titkos nyitómechanizmussal. A könyv kirakós játékok útmutatójává nőtte ki magát.

A 20. század eleje volt az az időszak, amikor a rejtvények nagyon divatosak voltak, és kiadták az első rejtvényszabadalmat. Az ábrán látható kirakó, amelyet W. Altekruse 1890-ben készített 12 egyforma darabból, egy példa egy ilyen kirakós játékra.

A modern polimerek feltalálása nagymértékben leegyszerűsítette és csökkentette a mechanikus rejtvények gyártási költségeit.

Kategóriák

Összecsukható rejtvények

Ebben a kategóriában a puzzle alkatrészkészletként jelenik meg, és a cél valamilyen figura összeállítása. A Pete Hein által készített Catfish Cubes , Solomon Golomb pentominója , a fent említett tangram játék és az „Anker Puzzles” példák az ilyen feladványokra. Sőt, ebbe a kategóriába tartoznak azok a problémák is, amelyekben a részleteket túl kicsinek tűnő dobozba kell pakolni.

Az ábrán az 1978-ban feltalált Hoffman-rejtvény egy változata látható. A feladat célja, hogy 27 A, B, C oldalú négyszögletes dobozt csomagoljunk egy A+B+C oldalú dobozba, amely két feltételnek eleget tesz:

1) A, B, C nem lehet egyenlő 2) Az A, B, C számok közül a legkisebbnek nagyobbnak kell lennie, mint

Az egyik lehetőség A=18, B=20, C=22, a doboz pedig 60x60x60 legyen. Maga Dean G. Hoffman (a rejtvény feltalálója) azt írja, hogy a megoldási idő 20 perctől több óráig terjedhet.

A modern eszközök, mint például a lézervágás , lehetővé teszik a fából vagy akrilból készült összetett, kétdimenziós rejtvények készítését. Az utóbbi időben ez vált uralkodóvá, és szokatlan dekoratív geometriájú rejtvényeket fejlesztenek ki. Ez számos módot tesz lehetővé a területek ismétlődő alakzatokra történő felosztására .

A számítógépek új rejtvények kidolgozására szolgálnak, kimerítő felsorolást tesznek lehetővé - számítógép segítségével úgy alakítható ki a rejtvény, hogy a lehető legkevesebb megoldás legyen, vagy a megoldás minél több lépést igényel. Ennek eredményeként az ilyen rejtvények megoldása nagyon nehézkessé válhat.

Az átlátszó anyagok felhasználásával olyan puzzle-k készíthetők, amelyekben a darabokat egymásra kell helyezni. A cél egy konkrét minta, minta vagy színséma létrehozása. Például az egyik rejtvény több korongból áll, amelyekben a különböző méretű gyűrűk szektorai különböző színekkel vannak festve. A lemezeket egymásra helyezve színes gyűrűk jönnek létre (piros => kék => zöld => piros).

Leszerelhető rejtvények

Az ebbe a kategóriába tartozó rejtvényeket általában kinyitással vagy szétszedéssel oldják meg. Ebbe a kategóriába tartoznak a titkos nyitómechanizmussal rendelkező rejtvények, amelyek próba-hibával nyithatók meg . Sőt, a több, valamilyen módon egymáshoz kapcsolódó fémdarabból álló puzzle-k is ebbe a kategóriába tartoznak.

A képen látható két rejtvény kifejezetten jó bulikra, mert könnyen megoldható, de a valóságban ezt a problémát sokan nem tudják megoldani. A probléma itt az alkatrészek alakja - a csatlakozási csomópontok kúposak, ezért csak egy irányba mozoghatnak. Azonban minden alkatrésznek két különböző kúpos iránya van a szomszédos részekkel, így az egyik rész egyik irányba sem húzható ki.

A Japánban rendkívül népszerű, titkos nyitómechanizmusú titkos dobozoknak nevezett dobozok ebbe a kategóriába tartoznak. Ezek a koporsók többé-kevésbé bonyolult, általában láthatatlan nyitómechanizmust tartalmaznak. A nyitómechanizmusok széles választéka létezik, mint például a finom panelek, amelyeket mozgatni kell, a billenő mechanizmusok, a mágneses zárak, a mozgó rudak, amelyeket egy bizonyos helyzetbe kell forgatni, és még az időzített zárak is, amelyekhez a tárgyat be kell tartani. egy bizonyos pozícióban, amíg a folyadék nem tölt meg néhány (belső) tartályt.

Kuplung rejtvények

A linkrejtvényekben egy vagy több darab tartja össze a többi darabot, vagy a darabok tartják egymást. A puzzle célja a puzzle teljes szétszedése, majd újra összeállítása. Példa erre a híres kínai fa csomók.

Mind a szét-, mind az összeszerelés kihívást jelenthet – az összecsukható kirakókkal ellentétben ezekben a kirakós játékokban a darabok általában nem esnek könnyen szét.

A nehézségi szintet általában a kezdeti puzzle első darabjának eltávolításához szükséges lépések számával határozzák meg.

Az ábrán e kategória egyik leghíresebb képviselője, a kínai facsomó látható. A Bill Cutler által tervezett csomó ezen változata 5 mozdulatot igényel a puzzle első darabjának felszabadításához.

Ezeknek a rejtvényeknek a története a 18. század elejére tehető [1] [2] . Az 1803-as Bastelmeier-katalógus két ilyen rejtvényt tartalmazott. Hoffman professzor fentebb említett rejtvénykönyve is tartalmaz két ilyen rejtvényt.

A 19. század elején a japánok vették át e játékok piacát. Sokféle és formájú játékot készítettek – állatokat, lovakat és egyéb tárgyakat –, miközben a nyugat a geometriai formák körül forgott.

A számítógép segítségével nem is olyan régen lehetővé vált a játékok teljes készletének elemzése. Ezt a folyamatot Bill Cutler indította el az összes kínai facsomó elemzésével. 1987 októberétől 1990 augusztusáig mind a 35 657 131 235 különböző változatot elemezték. A számításokat több számítógépen végezték el, és összesen 62,5 évig tartottak volna, ha egyetlen számítógépen hajtják végre.

A kínai facsomótól eltérő figurák esetében a nehézségi szint elérte a 100 mozdulatot, mielőtt a kirakós játék első darabját eltávolították volna, vagyis azon a szinten, ahol az embernek keményen meg kell dolgoznia a rejtvény megoldásához. Ennek a rejtvénynek a fejlesztésének csúcsát azok a rejtvények jelentik, amelyekben kis számú darab hozzáadása megkétszerezi a nehézséget.

A számítógépes elemzés azonban egy másik irányú elmozduláshoz is vezetett – mivel a modern programok nem biztosítják a rejtvény egyes részeinek elforgatását, tendencia, hogy olyan rejtvényeket készítsenek, amelyekben a megoldásnak tartalmaznia kell legalább egy forgatást. Ebben az esetben mindent kézzel kell megoldania.

Owen, Charnley és Strickland 2003-as RD Design Projectjének publikálása előtt a derékszög nélküli rejtvényeket nem lehetett hatékonyan elemezni számítógépen. Steward Coffin az 1960-as évek óta készít feladványokat a rombikus dodekaéder alapján . Ez lehetővé tette háromszög vagy hatszögletű rudak használatát. Az ilyen típusú rejtvények gyakran rendkívül egyenlőtlen összetevőket tartalmaznak, amelyek csak az összeállítás legvégén válnak szabályos figurává. Sőt, a 60°-os szögek kötelezővé teszik, hogy egyes tárgyak együtt mozogjanak. A Rosebud puzzle az ilyen rejtvények fő képviselője - ebben a puzzle-ben 6 darabot kell mozgatni egy szélső pozícióból, amelyben csak a hegyükkel érintkeznek, a teljes tárgy közepére.

Rejtvényfejtés és fejtörő

Az ilyen típusú rejtvényeknél a cél egy fém vagy kötélgyűrű leakasztása egy tárgyról. A topológia fontos szerepet játszik ezekben a rejtvényekben .

Az ábrán a rejtvény szétválasztó változata látható. Bár egyszerűnek tűnik, meglehetősen nehéz – a legtöbb rejtvényoldal a legnehezebbek közé sorolja.

A drótrejtvények (angolul: Vexiers) egy másfajta szétválasztó rejtvények. Két vagy több vezetékrészt le kell oldaniuk. Elszaporodtak a 19. század végének általános rejtvényőrülete idején is. Korunk drótrejtvényeinek nagy része abból az időszakból származik.

Az úgynevezett gyűrűs rejtvények, amelyekben kínai gyűrűk is vannak, másfajta drótrejtvény. Ezekben a rejtvényekben egy hosszú dróthurkot kell megszabadítani a gyűrűk és vezetékek bilincseitől. A hurok felszabadításához szükséges lépések száma gyakran exponenciálisan függ a rejtvényben lévő gyűrűk számától. Egy elterjedt típus, amelyben a gyűrűket kötelekkel (vagy fém megfelelőkkel) kötik össze egy rúddal, a bináris Gray kóddal megegyező megoldási séma van, amelyben minden szó csak egy bittel tér el a következőtől.

Figyelemre méltó a kínai gyűrűk, a kardángyűrűk, a meledi gyűrűk vagy a reneszánsz puzzle néven ismert rejtvények. A rejtvényt Luca Pacioli De Viribus Quantitatis kézirata 1500 körül "107-es problémaként" említette. Ugyanezt a rejtvényt említi Gerolamo Cardano De subtililate 1550-es kiadása. Bár a rejtvény a szétkapcsoló rejtvények osztályába tartozik, megoldása bináris matematikai eljárásként ábrázolható.

Egy legenda szerint a középkorban a lovagok kínai gyűrűket adtak feleségüknek, hogy távollétük alatt a feleségek időt szakíthassanak. Az acélból készült taverna-rejtvények jó gyakorlatok voltak a kovácsok számára [3] .

Bohr, Niels a Tangloids (Tangloids) nevű szétkapcsoló rejtvényeket használta , hogy bemutassa a diákoknak a spin tulajdonságait .

Papírhajtogató rejtvények

Ennek a rejtvényfajtának az a célja, hogy a papírt úgy hajtogassuk, hogy így egy bizonyos mintát kapjunk. A " Magic Rubik " rejtvény elvileg ugyanebbe a kategóriába sorolható. A legjobb példa a képen látható. A feladat egy négyzet alakú papírlap hajtogatása úgy, hogy a számok hézag nélkül érintkezzenek egymással és négyzetet alkossanak.

Egy másik papírhajtogatási rejtvény a prospektusok és várostérképek hajtogatása. Bár a hajtási vonalak gyakran jelzik, hogy hol kell hajtani, nagyon nehéz lehet pontosan úgy hajtogatni, ahogy volt. Ennek az az oka, hogy a hajtogatási folyamatot kifejezetten a hajtogatógéphez tervezték, optimalizálva a halmozási folyamatot, és ezt az optimális halmozást a hétköznapi emberek nem mindig reprodukálják.

Rejtvényzárak

Ezek a rejtvények, amelyeket biztonsági záraknak is neveznek , olyan zárak (gyakran lakatok ), amelyek szokatlan zárszerkezettel rendelkeznek. A cél a zár kinyitása. Ha kulcsot adnak, az nem nyitja ki a zárat a szokásos módon. Egyes kastélyok esetében nehéz lehet az eredeti állapot helyreállítása.

Hajók titkokkal

Ezek „csavarással” rendelkező edények. A kirakós játék célja az edény tartalmának megitatása vagy kiöntése anélkül, hogy egy cseppet is kiönne. A puzzle a játék ősi formája. A görögök és a föníciaiak edényeket készítettek, amelyeket az alján keresztül kellett megtölteni. A 9. században sok különféle edényt részletesen leírtak egy török ​​könyvben. A 18. században a kínaiak is készítettek ilyen típusú ivóedényt.

Az egyik példa egy edény titkokkal . Ennek az edénynek a nyakán sok lyuk van, amelyek lehetővé teszik a folyadék edénybe öntését, de lehetetlenné teszik a folyadék kiöntését az edényből. Egy nem feltűnő csatorna halad át az edény fogantyúján és a felső széle mentén a kifolyóhoz. Ha az ujjával bezárja a fogantyú felső lyukát, folyadékot ihat az edényből, úgy, mintha szívószálon keresztül szívná fel.

Lehetetlen objektumok

A lehetetlen tárgyak olyan tárgyak, amelyek első pillantásra lehetetlennek tűnnek. A leghíresebb lehetetlen tárgy a hajó egy palackban . A rejtvény célja, hogy kitaláljuk, hogyan került oda a tárgy. Egy másik jól ismert feladvány egy két részből álló kocka, négy helyen beakasztva, nem szétválasztható kötésekkel ( példa ). Ezeknek a rejtvényeknek a megoldásai különböző helyeken kereshetők. Sok tárgy tartozik az ilyen rejtvények leírása alá - túl nagy tárgyakat tartalmazó palackok (lásd lehetetlen palackok , lyukakkal ellátott japán érmék, amelyekben egy gyűrűs fa nyíl van, fa gömbök fa keretben és még sok más.

A képen látható nyíllal ellátott almák egyetlen fából készültek. Az almán lévő lyuk túl kicsi ahhoz, hogy átnyomja a nyilat, és nincs nyoma a kötésnek.

Ügyességi rejtvények, ütők

Az ebbe a kategóriába tartozó játékok szigorúan véve nem kirakós játékok, hiszen itt a türelem és a kézügyesség játszik főszerepet. Gyakran az a cél, hogy megdöntsük az átlátszó fedelű dobozt, hogy a labda a lyukba kerüljön.

Mozgó szegmensrejtvények

Az ebbe a kategóriába tartozó rejtvények többszörös manipulációt igényelnek, hogy a rejtvényt a kívánt állapotba hozzák. Híres ilyen típusú rejtvények a Rubik-kocka és a Hanoi-torony . Ebbe a kategóriába tartoznak azok a rejtvények is, amelyekben egy vagy több darabot a helyükre kell helyezni. Az ilyen típusú rejtvények közül a „ 15 játéka ” a legismertebb . További példák a Rush Hour vagy a Sokoban játékok .

A Rubik-kocka soha nem látott fellendülést okozott ebben a kategóriában. A rejtvénynek számos változata készült. A kockákat 2x2x2 -től 22x22x22- ig terjedő méretben fejlesztették ki , valamint sok más geometriai formát, például tetraédert és dodekaédert . A forgástengelyek tájolásának változtatásával lehetőség nyílik azonos alapformájú feladványsorozat létrehozására. Sőt, téglalap alakú rejtvényeket is készíthet, ha eltávolít egy réteget a kockából. Ezek a téglalap alakú rejtvények a manipuláció során szabálytalan alakot vesznek fel.

Az ábrán ezeknek a rejtvényeknek egy másik, kevésbé ismert formája látható. A feladvány elég egyszerű ahhoz, hogy próbálgatással megoldható legyen, ellentétben a Rubik-kockával, amelyet így nehéz megoldani.

Egyéb figyelemre méltó rejtvények

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Drágám, 2004 , p. 49.
  2. ↑ The Burr Puzzle Site , "Történelmi áttekintés" , IBM Research 1997 archiválva 2012. november 3-án .
  3. ↑ Morris, 2007 , p. 99-104.

Irodalom