Fyzmatik | Rubikova kostka za 5,66 sekundy

Letos uplynulo právě 35 let od vzniku nejznámějšího mechanického hlavolamu světa – Rubikovy kostky. Vynalezl jej v roce 1974 maďarský sochař a architekt Ernő Rubik. Kostky se začaly prodávat v miliónových sériích , nejrůznějších grafických a tvarových úpravách a staly se naprostým hitem u nás zejména v 80. letech. Nejběžnější typ se 3 vrstvami je složen z 26 dílů - 8 rohů (3 barvy), 12 hran (2 barvy) a 6 středů (jednobarevné). Celá konstrukce je spojena otáčivým mechanismem, který umožňuje libovolnou vrstvu pootočit o násobky 90°, pouze středy stran jsou nepohyblivé. Pokud je tato kostka náhodně promíchána, pak je úkolem řešitele poskládat kostku zpět do složeného tvaru. Pro kostku 3x3x3 je celkový počet kombinací 43 252 003 274 489 856 000. Jak se k tomuto úctyhodnému číslu přijde zjistíte detailně na kostka.javorkovi.cz/...

Podle prováděných výzkumů na výkonných počítačích může být Rubikova kostka z jakéhokoliv stavu vrácena do správné polohy na ne více než 26 pohybů. Superpočítač dokázal vypočítat konečné řešení hlavolamu za 63 hodin. Dva studenti bostonské univerzity Daniel Kunkle a Gene Cooperman, kteří výzkum v roce 2007 prováděli, věří, že se jim počet pohybů podaří ještě snížit. Takže jejich konečné řešení nemusí být skutečně konečné. Studenti využili takzvanou dvoukrokovou techniku výpočtů. Nejdříve naprogramovali počítač tak, aby přišel na jednu z 15 000 napůl vyřešených variant. Věděli, že jakoukoli z patnácti tisíc úloh vyřeší pouze několika tahy. Výsledky ukázaly, že jakákoliv "rozehraná" kostka může být vyřešena na maximálně 29 pohybů, ovšem většině kostek stačí jenom 26 nebo méně tahů. Poté se výzkumníci zaměřili na ty případy, k jejichž řešení je třeba největší počet tahů. Těch bylo v poměru k ostatním minimální množství. Počítač se pak zabýval možnostmi, jak nejrychleji tyto kostky složit. Výsledek byl uspokojivý, superpočítač dokázal všechny "problémové" kostky složit také na 26 nebo méně pohybů. Pokus přiblížil vědce k jejich cíli, tedy k zjištění takzvaného "God's Number", což je skutečné minimum počtu pohybů, které stačí k vyřešení jakékoliv Rubikovy kostky. Teoreticky by se mělo jednat o číslo "něco nad dvacet".

Rubikovu kostku lze obecně řešit mnoha metodami. Liší se především průměrným počtem tahů potřebných na složení, principem a množstvím různých algoritmů, které je potřeba si zapamatovat. Většina metod se snaží určitým způsobem složit první dvě vrstvy kostky. Složením třetí vrstvy se od sebe metody až na výjimky (corners first -"nejdříve rohy")  už poté neliší. Nejznámější metoda spočívá ve skládání jedné vrstvy po druhé (Begginer layer by layer). Další známé a používané metody jsou např.:

Jessica Fridrich's method, (vytvoření tzv. kříže (čtyři správně umístěné a natočené hrany jedné vrstvy) a poté společným umistováním jak rohu této vrstvy, tak jemu příslušné hrany ze střední vrstvy. Tímto způsobem se složí první dvě řady)

Lars Petrus method, (vytvoření tzv. pracovního rohu (bloku 2×2×2), který se v dalším kroku rozšíří na 2×3×2, poté se zorientují zbylé hrany a následně se rozšíří na 3×3×2 (tzn. dosložení do prvních dvou vrstev). Výhodou této metody je, že ze všech zmíněných potřebuje na složení nejméně tahů. Je u ní ovšem větší problém kroky vidět dopředu a neztrácet tolik času prohlížením kostky a plánováním dalšího kroku. Metoda se používá i v soutěžích, kde je cílem složit kostku v co nejméně tazích.)

Zborovski-Bruchem method (Zborovski-Bruchem method - obodoba Fridrich's, kde se ovšem při umístění posledního rohu a hrany prvních dvou vrstev správně natočí hrany poslední vrstvy.)

K velmi rychlému složení kostky, které se používá zejména na různých soutěžích skládání kostek, je třeba se naučit přes 100 různých algoritmů (každý má v průměru asi 8 tahů), zejména pro složení poslední vrstvy. Všech algoritmů potřebných pro složení poslední vrstvy v jednom kroku je 1211. To je vzhledem k možnostem lidské paměti příliš velké číslo, a tak se na špičkové úrovni poslední vrstva řeší ve dvou krocích (v metodách kde už jsou hrany horní vrstvy správně natočeny z kroků předtím jen jedním krokem). Ke skutečně prvotřídním časům je potřeba i velká dávka motorického nadání pro provádění správných kroků ve vysoké rychlosti. Držitelem světového rekordu ve skládání základní Rubikovy kostky je časem 5,66 sekund Feliks Zemdegs (2011).

Podle wikipedie