人工智能还有一件事可以打败你：解决魔方

把魔方打乱，你就可以从 54 个彩色方块拼出 43 千万亿种可能的组合。但那部分——把它弄乱的部分——很容易。但任何业余爱好者都知道，解决这个问题很难。

当然，人们有能力解决这个问题，而且速度惊人。最好的人，比如 2019 年的冠军 Philipp Weyer，在不到 7 秒的时间内就解决了这个问题。一般来说，那些擅长将混乱的魔方恢复到纯红色、蓝色、绿色、白色、黄色和橙色的魔方高手，大约需要 50 步就能做到这一点。

虽然人类已经解决了这些难题几十年了，但现在轮到人工智能了：人工智能现在可以快速计算出一个非常有效的解决方案来解决一个乱序魔方。60% 的时间里，这种人工智能会计算出一个涉及最少步数的解决方案，一般在 20 步左右。事实上，魔方世界里有一个概念，叫做上帝算法，如果一位无所不知的神目睹了魔方，并知道如何用最少的步数来解决它，那么上帝算法就是解决魔方的方法。加州大学欧文分校计算机科学教授、 《自然机器智能》杂志上一项描述魔方解谜机器人的新研究的资深作者皮埃尔·巴尔迪说：“我们接近上帝的算法。”

在你开始想象一个机器人用机械手指操纵魔方并在速解魔方比赛中登上领奖台之前，请先考虑一下这个人工智能创造物只是软件。它虚拟地解开了魔方。事实上，数十年来，人们一直将游戏作为人工智能系统的挑战，它们已经可以在国际象棋、围棋和多人德州扑克等比赛中占据主导地位。

说到 1974 年的埃尔诺魔方，传统程序已经可以使用基于规则的计算来生成乱序魔方的解决方案，但好消息是，一种名为深度强化学习的人工智能现在可以做到这一点。

由于魔方非常复杂，你不能指望人工智能系统不经过训练就能解决它。而且，仅仅通过虚拟方式扭转和旋转魔方并尝试随机解决它肯定也行不通。相反，该项目的研究人员从小步开始——一个非常接近其解决方案的魔方，只需要几步就可以完成。巴尔迪说，他们在教授的过程中通过“越来越复杂的打乱”取得了进步。

“它就像一个孩子，”他说，“我们先给它简单的问题，然后逐渐增加困难的问题。”

那么这种算法的效果如何？它作为速解魔方的能力有多强？Baldi 团队的算法版本已上线，您可以在此处试用。该版本仅需一秒钟左右即可检查一个乱序的魔方，然后得出解决方案。其解决方案将比人类在比赛中通常使用的 50 步左右少得多，但它不太可能得出完美最小解法。与此同时，研究人员在论文中报告的 AI 版本功能更强大，但速度稍慢：它可以在 60% 的时间内得出最短的可能解决方案，但据 Baldi 称，计算延迟约为 20 秒。尽管如此，这比人类手持魔方找出涉及最少步数的解法要快得多。

相比之下，请记住，人类可以在大约 6 秒内完成此操作，但由于他们在现实世界中工作，因此他们必须实际扭转和旋转魔方。速解魔方者实际上可以使用少于 50 步的步数来解开魔方，但按时间计算，更快的方法实际上是以最少的扭转次数来完成。

魔方是一个优雅的拼图，因为虽然有无数种不同的方法可以把它弄乱，也有许多种方法可以解决它，但它只有一个目的地：解决的魔方。

软件工程师使用游戏作为构建 AI 算法的框架，同时也关注可以玩游戏的软件如何应用于现实世界。在这种情况下，巴尔迪说它可以应用于机器人领域。例如，他想象一个可以清理厨房的机器人。就像立方体一样，厨房可以以许多不同的方式变得杂乱或肮脏，但只有一种解决状态：干净的烹饪空间，所有东西都各归其位。像立方体求解器这样的算法可以应用于这种情况。“如果机器人随机移动东西——拿起脏盘子在厨房里随意移动——厨房就永远打扫不干净，”他说。“你 [可以] 看到某些机器人任务和我们所做的任务之间的相似之处。”