Приборы-помощники

ПРОНИЦАТЕЛЬНЫЙ ПАРТНЕР

06.08.2015
ПРОНИЦАТЕЛЬНЫЙ ПАРТНЕРВес 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 называемую «монетку».
 
Суть действий автомата заключалась в том, что, играя с человеком, он «запоминал» свои ходы и ходы человека в предыдущих партиях, а также результаты этих партий. Анализируя информацию, он обнаруживал стратегию, которой сознательно или бессознательно придерживался противник, и, учитывая се, одерживал одну победу за другой. В течение нескольких недель сотрудники и посетители лабораторий играли с кибернетическим партнером. Из 9795 партий автомат победил в 5218.
 
Машиной Хагельбаргера заинтересовался Клод Шеннон — всемирно известный специалист в области кибернетики. На основе тех же принципов он создал свой автомат для игры в «монетку» — более простой и с меньшим объемом памяти.
 
После долгих споров, какая из машин «талантливее», решено было поставить эксперимент. Сконструировали третье устройство-посредник, которое могло бы передавать информацию от одной машины к другой, считать очки и следить, чтобы игра велась по правилам. Три автомата соединили друг с другом и установили в актовом зале тех же Белловских телефонных лабораторий. Автоматы начали игру. Зрители аплодировали удачным ходам машин, заключали пари, «болели» за своего избранника, как на настоящих соревнованиях. Автоматы играли несколько часов. Прав оказался Клод Шеннон: его «менее умная» машина одержала победу со счетом 55 на 45.
 
Использовав идею «проницательного» автомата-игрока, мы создали модель, доступную для изготовления в школьном конструкторском кружке.
 
Рис. 1. Принципиальная схема модели  игрового автомата.
 
Рис. 1. Принципиальная схема модели игрового автомата.
 
Рис. 2. Лицевая панель автомата.
 
Рис. 2. Лицевая панель автомата.
 
Рис. 3. Диск с токопроводящими секторами.
 
Рис. 3. Диск с токопроводящими секторами.
 
Принципиальная схема реализующего эту стратегию автомата (рис. 1) состоит из блоков управления, выбора, памяти, счета, индикации, питания. На лицевой панели (рис. 2) расположены ручка ключа (Кл1) «ход человека», кнопка (Кн1) «ход автомата», кнопка (Кн2) «сброс», счетчик выигрышей человека (Сч2), счетчик выигрышей модели (Сч1), четыре лампочки, фиксирующие ход человека (Л1, Л2) и машины (ЛЗ, Л4), световые табло: «Вы выиграли» (Л6) и «Вы проиграли» (Л5), сетевой тумблер (В1).
 
Правила игры с автоматом таковы: включив питание модели, человек посредством ключа Кл1 должен сделать свой ход и затем нажать на кнопку «ход автомата» (Кн1). Когда автомат на счетчиках отметит исход данной партии (при совпадении опаков выигрывает машина, при несовпадении — человек), нужно, нажав на кнопку «сброс» (Кн2), подготовить модель к новой партии.
 
Рассмотрим работу модели на конкретных примерах, обозначив ходы как «+» и « — ». Сразу же после включения питания срабатывает реле Р11: конденсатор С4 заряжается, и транзистор Т2 открывается. 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 «+». При этом загорелась лампа JI1. Потом он нажал на кнопку Кн1: контакты Кн1а замкнули цепь питания двигателя М1. Закрепленный па его валу пластмассовый диск, часть поверхности которого покрыта медной 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 металлической фольгой. Моменты остановок диска при вращении выбираются совершенно 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.
 
Поскольку последовательно со щетками и диском включено электромагнитное реле Р4, оно будет срабатывать (в моменты остановок диска) случайным образом, по с вероятностью 3/4, 1/2 или 1/4 в зависимости от того, какая из щеток подключена. Если реле Р4 сработает, значит, автомат выбрал «плюс», не сработает — на табло автомата появится «минус». Медную поверхность: диска нужно разбить па узкие части, расположенные па пластмассовом диске (рис. 3).
 
Одновременно с включением двигателя контакты кнопки Кн1 замы-кают цепь питания реле Р5. Оно срабатывает и блокируется своими контактами Р5/2. Но вот кнопка Кн1 отпущена, реле Р6 срабатывает (цепь его питания замыкается контактами Кн1б, Р5/1 и самоблокируется контактами Р6/1), В то же время 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 ложное срабатывание счетчиков до того, как будет нажата кнопка Кн1. Контакты Р6/3 подключают питание к лампочкам Л3 («—») или Л4 («+») и Л5 («Вы проиграли») или Л6 («Вы выиграли»). Контакты Р6/4 размыкают цепь питания двигателя М1. Теперь, если даже игроку захочется изменить невыгодный для него ход машины, повторно запустить двигатель ему не удастся.
 
Схема автомата такова, что в первой партии игры он выбирает плюс или минус с вероятностью 0,5 (контакты Р2/2 и Р3/3 подключают к реле Р4 щетку Щ2). Если машина выбрала плюс, срабатывает реле Р4 и блокируется своими контактами Р4/1. Контакты Р4/5 включают лампу Л4 и табло «Вы проиграли» (Л5), так как знаки человека и машины совпали. Реле Р8 срабатывает с некоторой задержкой по отношению к реле Р6: параллельно реле Р8 включен электролитический конденсатор С2. Контакты Р8/2 отключают напряжение, подводимое к диску.
 
Теперь никакие переключения в блоке памяти не изменят выбор автомата.
 
Контакты Р8/1 подключают конденсатор С3, заряженный до напряжения источника питания, к базовой цепи транзистора Т1. Последний открывается, 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, в свою очередь, вызовет уменьшение тока коллектора, и через некоторое время реле Р11 отключится. Контакты Р11/1 и Р11/2 замыкают цепи питания блока памяти и счетчиков.
 
В нашем примере сработает счетчик Сч1 (Кл1 в положении «плюс» и Р4/3 — в нижнем по схеме положении), отсчитывая одно очко в пользу машины. В блоке памяти сработает реле Р2. регистрируя выигрыш машины (Кл1 — в положении «плюс» и Р4/2 — в правом по схеме положении). Реле Р1 фиксирует выбор машиной знака «плюс». В блоке памяти реле Р1 «запоминает» ход, сделанный машиной в последней партии, а реле Р2 и Р3 хранят сведения об исходе двух последних партий. При выигрышах машины реле Р2 и Р3 сработают, при проигрышах — нет. Вслед за реле Р11 отключается реле Р10. Параметры реле времени на транзисторах Т1 и Т2 подбирают таким образом, чтобы реле Р10 работало до тех пор, пока не отключится реле Р11. Выдержку времени регулируют переменными резисторами R3 и R7. Когда реле Р10 отключится, контакты Р10/2 разомкнут цепь питания реле Р7. Последнее своими контактами Р7/1 подключает «минус» питания ко входной цепи транзистора Т2, который открывается: реле Р11 срабатывает.
 
Когда нажата кнопка Кн2 «Сброс», разрывается цепь питания реле Р4, Р5, Р6, Р8, приводя их в исходное состояние. Одновременно включается реле Р9. Контакты Р9Д переключают питание на реле Р3 в следующей партии игры, а контакты Р9/2 обеспечивают самоблокировку реле Р2.
 
Во второй партии игры автомат работает так же, только выбор знака «плюс» осуществляется уже с вероятностью 0,75 (реле Р1 и Р2 сработали, и логическая цепочка подключила к реле Р4 щетку Щ1). Это вполне соответствует алгоритму игры: при наличии в двух последних партиях одного проигрыша и одного выигрыша машина выбирает ход последней партии с вероятностью 0,75, В предыдущей партии автомат выбрал знак «плюс» и выиграл, а поскольку в его памяти нет результата более ранней партии, он «считает» ее проигранной.
 
Рис. 4. Конструкции кнопки «Ход автомата».
 
Рис. 4. Конструкции кнопки «Ход автомата».
 
Рис. 5. Конструкция кнопки «Сброс».
 
Рис. 5. Конструкция кнопки «Сброс».
 
Допустим, что и человек и машина снова выбрали знак «плюс». Загорится лампочка Л4 («+») и табло Л5 («Вы проиграли»). Когда автомат выбрал второй ход, срабатывает реле Р10, и его контакты Р10/1 разрывают цепи самоблокировки реле Р1, Р2, Р3. Реле Р1 отключается — «забывает» выбор машины в предыдущей партии — и вновь готово «запомнить» новый выбор хода, сделанный машиной во второй партии. В то же время реле Р2 не отключится, так как оно предназначено для запоминания исхода предыдущей (первой) партии. Питание на реле Р2 поступает через контакты Р9/2, поскольку реле Р9 в данный момент находится под током. Рабочее состояние реле Р3 пока не меняется. Оно по-прежнему обесточено. Теперь 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, после двух сыгранных партий на счету машины два выигрыша. Исход двух последних партий запоминают реле Р2 и Р3, а выбор хода машины в последней партии — реле Р1.
 
Согласно алгоритму игры в следующей партии автомат опять выберет знак «плюс» и исход ее, так же как и состояние блока памяти (реле Р1—Р3), будет зависеть от хода человека. Если игрок выберет «плюс», то потерпит поражение (состояние реле Р1—Р3 не изменится). Если выберет минус — выиграет. Реле Р2 обесточивается, «забывая» исход первой партии. Реле Р1 и Р3 остаются во включенном состоянии. Реле Р3 «помнит» исход второй партии, а реле Р1 — выбор хода машины в последней партии.
 
Остальные варианты игры лучше проследить на готовом автомате.
 
Коротко о деталях, 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, набрана из контактных пластин реле или телефонного ключа. Кнопка Кн2 — комбинированная (рис. 5). Она состоит из кнопочного выключателя от настольной лампы (Кн2а) и пары размыкающих контактов (Кн2б).
 
Кнопочный выключатель Кн2 смонтирован на железной скобе, которая крепится к лицевой панели. Кнопка удлиняется за счет стержня, приклеенного клеем БФ-6. К ней жестко крепится пластина, посредством которой размыкаются контакты Кн2б. Транзисторы Т1 и Т2 — П202 с коэффициентом усиления, равным 50—70. Сердечник трансформатора блока питания набран 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. Если монтаж схемы выполнен правильно, аппарат не требует особой наладки. Чтобы не затягивать игру, отсчет показаний на счетчиках должен начинаться через 2—3 секунды после того, как человек отпустит кнопку.
 
Б. ИГОШЕВ, Д. КОМСКИЙ, г. Свердловск




Рекомендуем почитать
  • И СТОРОЖ, И ОСВЕТИТЕЛЬ
    И СТОРОЖ, И ОСВЕТИТЕЛЬКак известно, чем больше количество элементов в конструкции, тем оно менее надёжно. Повысить надёжность работы электронных устройств можно и выбором схемных решений. Об этом пойдёт разговор ниже.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.