Теория сложности игр: почему уровни Super Mario могут быть математически нерешаемыми?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Все мы любим хорошие видеоигры. Они развлекают, увлекают, бросают вызов. Но что, если за кажущейся простотой пиксельных миров скрывается нечто гораздо более сложное, нечто, способное поставить в тупик даже самый мощный искусственный интеллект?

Недавнее исследование, проведённое учёными Массачусетского технологического института, вскрыло удивительный факт: некоторые уровни игры Super Mario Bros. математически невозможно «решить» заранее. Говоря проще, никакой анализ, никакой суперкомпьютер не сможет со стопроцентной уверенностью предсказать, достижим ли финиш на определённом уровне, пока игрок сам не попробует пройти его.

На первый взгляд, утверждение кажется абсурдным. Ведь перед нами всего лишь игра, пусть и старая добрая классика. Где же здесь место для высшей математики и неразрешимых задач?

Собирательный образ 8ми битных игр. Иллюстрация
Собирательный образ 8ми битных игр. Иллюстрация
Автор: Designer

Ключ к пониманию кроется в области, называемой теорией сложности вычислений. Учёные давно классифицируют задачи по их вычислительной сложности — то есть, сколько времени и ресурсов требуется для их решения. Простые задачи, вроде сложения двух чисел, решаются практически мгновенно. Но есть и такие, сложность которых растёт экспоненциально с увеличением объёма данных.

Именно к таким «крепким орешкам» относятся так называемые NP-трудные задачи. К ним, как оказалось, относится и прохождение некоторых уровней Super Mario. Но на этом исследователи не остановились. Они пошли дальше и доказали, что некоторые уровни относятся к ещё более экзотической категории — RE-полным задачам. Это уже не просто сложные, а принципиально неразрешимые задачи для любого компьютера, независимо от его мощности.

Как же обычная видеоигра попала в столь элитный клуб математических головоломок? Секрет кроется в искусственном усложнении игровой механики. Учёные создали специальные уровни с огромным количеством врагов, расположенных особым образом. Эта хитроумная конструкция превратила игровое поле в подобие абстрактной вычислительной машины, способной симулировать работу алгоритмов.

Дальнейшее — уже дело техники. Учёные обратились к проблеме остановки — ещё одной классической неразрешимой задаче, которая гласит, что невозможно заранее определить, завершит ли свою работу произвольная компьютерная программа или зациклится. Соединив воедино сложность уровней Super Mario и проблему остановки, исследователи доказали свою ошеломляющую теорему.

Собирательный образ 8ми битных игр. Иллюстрация
Собирательный образ 8ми битных игр. Иллюстрация
Автор: Designer

Что же это открытие значит для нас, простых игроков?

Прежде всего, оно демонстрирует скрытую глубину, заложенную в, казалось бы, простых вещах. То, что мы воспринимаем как развлечение, на самом деле может таить в себе неисчерпаемый потенциал для научных исследований.

Кроме того, это открытие заставляет задуматься о природе сложности и границах познаваемого. Даже в наш век информационных технологий остаются задачи, недоступные для решения «в лоб».

И, наконец, это просто увлекательная история, которая в очередной раз доказывает: наука может быть интересной и неожиданной, а видеоигры — это нечто гораздо большее, чем просто способ скоротать время.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачем на почтовых ящиках в США поднимают красный флажок

У дороги перед американским домом стоит небольшой ящик с округлой крышей и откидной дверцей. На его боку закреплён красный флажок: иногда он поднят, иногда лежит вдоль стенки. Кажется логичным, что...

Зачем в 1960-х в США строили тракторы и грузовики с газовыми турбинами

В 1961 году International Harvester представила трактор, двигатель которого весил около 41 килограмма и развивал 80 лошадиных сил. Под капотом вместо поршневого двигателя стояла газовая турбина, а...

При чём здесь врачи: откуда у докторской колбасы такое название

У молочной колбасы название связано с составом, у краковской — с городом, а у докторской будто бы с врачебным кабинетом. При этом продают её в обычном продуктовом магазине: из неё...

Почему Intel вернула японской Busicom 60 000 долларов за права на процессор 4004

15 ноября 1971 года в отраслевом журнале Electronic News вышло объявление на двух страницах: Intel предлагала всем желающим «микропрограммируемый компьютер на кристалле» — комплект...

Машинка для стрижки йорка: почему шелковую шерсть не стригут обычным ножевым блоком

Большинство владельцев декоративных собак при выборе электрического инструмента для домашнего ухода ориентируются на формальные паспортные показатели мощности двигателя и емкости встроенного...