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Una cosa más en la que la inteligencia artificial puede vencerlo: resolver un cubo de Rubik

Hay 43 trillones de formas de mezclar un cubo. Esta IA puede resolverlo en segundos.

Mezcla un cubo de Rubik y crearás uno de los 43 trillones de arreglos posibles de esos 54 coloridos adhesivos cuadrados. Pero esa parte, la parte de arruinarlo, es fácil. Resolverlo, como sabe cualquier aficionado, es difícil.

La gente es capaz de averiguarlo, por supuesto, y de hacerlo sorprendentemente rápido. Los mejores, como el campeón de 2019 Philipp Weyer, lo resuelven en menos de 7 segundos. Y en general, los genios que se especializan en hacer que el cubo revuelto vuelva a los lados de rojo, azul, verde, blanco, amarillo y naranja puros, hacen que eso suceda en alrededor de 50 movimientos.

Si bien los humanos han estado resolviendo estos acertijos durante décadas, es hora de que el turno de la inteligencia artificial: la IA ahora puede calcular rápidamente una solución muy eficiente para un cubo revuelto. Y el 60 por ciento de las veces, esta IA calculará una solución que implique la menor cantidad de movimientos posibles, que generalmente ronda los 20 aproximadamente. De hecho, existe un concepto en el mundo del cubo de Rubik conocido como algoritmo de Dios, que sería la forma de resolver un cubo si una deidad omnisciente lo observara y simplemente supiera cómo resolverlo en el menor número de movimientos posibles. "Estamos cerca del algoritmo de Dios", dice Pierre Baldi, profesor de informática en la Universidad de California, Irvine, y autor principal de un nuevo estudio que describe el robot de resolución de cubos de Rubik en la revista. Nature Machine Intelligence.

Antes de comenzar a imaginarse un robot con dedos mecánicos manipulando un cubo y subiendo a un podio en competencias de speedcubing, considere que esta creación de IA es solo un software. Resuelve el cubo virtualmente. De hecho, existe una tradición de décadas de utilizar juegos como desafíos para los sistemas de inteligencia artificial, y ya pueden dominar concursos como el ajedrez, el Go y el póquer Texas Hold'em multijugador.

Cuando se trata del rompecabezas de 1974 de Erno Rubik, los programas tradicionales ya podrían producir una solución para un cubo revuelto utilizando computación basada en reglas, pero la noticia aquí es que un tipo de IA llamado aprendizaje por refuerzo profundo ahora puede hacerlo.

Dado que el cubo de Rubik es tan complejo, no se puede esperar que un sistema de inteligencia artificial lo resuelva sin entrenamiento. Y simplemente girarlo y girarlo virtualmente y tratar de resolverlo aleatoriamente definitivamente tampoco funciona. En cambio, los investigadores detrás del proyecto comenzaron con pequeños pasos: un cubo que está muy cerca de su solución y que solo necesitaba algunos movimientos para completarse. Progresaron a través de "revueltas de creciente complejidad" mientras lo enseñaban, dice Baldi.

"Es como un niño", dice. “Primero le damos problemas fáciles y luego problemas progresivamente más difíciles”.

Entonces, ¿cómo se compara este algoritmo? ¿Qué tan bueno es un speedcuber? Hay una versión del algoritmo del equipo de Baldi en línea y puede probarlo aquí. Esa versión toma solo alrededor de un segundo para examinar un cubo revuelto y luego producir una solución. Su solución será significativamente menor que los 50 movimientos más o menos que un humano usa normalmente para resolver un cubo en una competencia, pero es menos probable que produzca una solución que sea perfectamente mínima. Mientras tanto, la versión de la IA que los investigadores informan en su artículo es más poderosa pero un poco más lenta: puede producir la solución más corta posible el 60 por ciento del tiempo, pero el retraso computacional para eso es de alrededor de 20 segundos de duración, según Baldi. Aún así, eso es mucho, mucho más rápido de lo que se necesitaría un humano, con un cubo en sus manos, para encontrar una solución que involucre un número mínimo de movimientos.

En comparación, recuerde que los humanos pueden hacer esto en alrededor de 6 segundos, pero como están trabajando en el mundo real, tienen que girarlo y girarlo físicamente. Los Speedcubers pueden resolver el cubo usando menos movimientos de 50, pero el método más rápido por tiempo es que no lo hagan en la menor cantidad de giros posibles.

El cubo es un rompecabezas elegante, porque si bien hay trillones de diferentes formas de estropearlo y muchas rutas para resolverlo, solo hay un destino al que llegar: el cubo resuelto.

Los ingenieros de software utilizan los juegos como un marco para construir algoritmos de inteligencia artificial, pero también vigilan las formas en que el software que puede jugar juegos también podría aplicarse a situaciones del mundo real. En este caso, Baldi dice que podría haber aplicaciones en el campo de la robótica. Por ejemplo, imagina un robot que limpia tu cocina. Al igual que el cubo, una cocina puede estar revuelta o sucia de muchas formas diferentes, pero solo hay un estado resuelto: un espacio de cocción limpio, con todo en su lugar. Algoritmos como el solucionador de cubos podrían aplicarse a situaciones como ésta. “Si el robot moviera las cosas al azar (coger platos sucios y moverlos al azar en la cocina), la cocina nunca se limpiaría”, dice. "[Puede] ver la similitud entre ciertas tareas robóticas y lo que hicimos".

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