Журнал "Компьютерра" №739
Шрифт:
Кто не верит в этот факт нетранзитивности превосходства "чаще показывать большее число" (сразу поверить трудно), может поэкспериментировать в Интернете на странице edp.org/dice.htm с симуляцией соревнований или самостоятельно решить приведенную ниже задачку [Roberts T. S. A ham san d - wich is better than no thing: Some thoughts about transitivity // Australian Senior Ma thematics Journal. 2004.18 (2). P. 60–64].
Есть четыре игральных кубика со следующими числами на гранях.
Кубик A: 7, 7, 7, 7, 1, 1
Кубик B: 6, 6, 5, 5, 4, 4
Кубик C: 9, 9, 3, 3, 3, 3
Кубик D: 8, 8, 8, 2, 2, 2
Каково соотношение побед и поражений
(Ответ: каждый предшествующий кубик в среднем выигрывает у последующего вдвое больше партий, чем проигрывает. Но последний кубик D выигрывает вдвое больше партий у кубика А, чем проигрывает ему.)
Поэтому при возможности выбора из пары кубиков А и В надо выбрать А, оставив сопернику более "проигрышный" кубик В; при выборе между В и С надо выбирать В; при выборе между С и D надо выбирать C; но при выборе между D и А надо выбирать D.
Известный популяризатор математики Мартин Гарднер, который в течение многих лет вел математическую рубрику в журнале Scientific American, писал, что нетранзитивные кости "позволяют глубже осознать значение…
открытий, связанных с общим классом вероятностных парадоксов, в которых нарушается правило транзитивности. С помощью любого из этих наборов игральных костей вы можете держать пари в условиях, настолько противоречащих интуиции, что опытные игроки почти не в состоянии разобраться в них, даже если они полностью проанализируют ход игры"[Гарднер М. Крестикино лики. М.: Мир, 1988. С.63–66.].
Разработан и алгоритм генерации чисел для такого рода объектов (причем не только кубиков, но и многогранников, рулеток и т. п.), образующих цепочку любой длины[Deshpande M. N. Intran sitive dice // Teaching statistics. 2000. 22 (1). 4–5.].
Что все-таки хорошо - рулетки, игральные кубики и прочие геометрические фигуры взаимодействуют лишь числовым образом и непосредственно, физически, друг на друга не бросаются, уязвимых мест друг у друга не ищут и не стараются лупить по этим местам из штатного вооружения. Так бывает не всегда. Как же проявляется нетранзитивность превосходства в "бойцовских клубах" без кавычек - в ситуациях непосредственного боевого столкновения сторон с целью физического уничтожения противника или, по крайней мере, выведения его из строя? (Здесь я на время зайду на территорию Михаила Ваннаха, но с мирными целями.)
Для наглядности вспомним что-нибудь, что видели многие телезрители: шоу "Война роботов" - на арене бьются друг с другом автоматические механизмы, напоминающие бульдозеры, танки, кувалды на колесах, самодвижущиеся дисковые пилы и т. п.
Схватка длится до выхода механизма из строя. Отталкиваясь от особенностей реально используемых в этой игре устройств, представим три условных танка следующих типов [Поддьяков А. Н. Непереходность (нетранзитивность) отношений превосходства и принятие решений // Психология. Журнал Высшей школы экономики. 2006. № 3.С. 88-111.].
Ужасный танк "Башнерез" имеет пилу для срезания башни противника, а также защищенный и неуязвимый для какого-либо оружия мотор, но слабые шасси (всего одинаково не укрепишь). Танк "Моторокрушитель" имеет устройство, выводящее из строя чужие двигатели, и защищенные шасси, но слабую башню. Танк "Шассидробитель" имеет устройство, выводящее
Тогда при возможности выбора оружия в дуэли первого и второго танков предпочтительнее первый (он может прорезать слабую башню второго, а сам защищен от нападения на свой мотор, которому второй мог бы причинить ущерб). Аналогично в дуэли второго и третьего танков предпочтительнее второй, но в дуэли третьего и первого - третий, что является нарушением принципа транзитивности.
Таким образом, иерархия подобных систем не выстраивается в жесткую пирамиду с указанием первого, второго и последнего места. По сумме побед и поражений все участники занимают здесь одинаковые (нулевые) места. А результат конкретного конфликта определяется в такой системе только взаимодействием с конкретным соперником. Подчеркнем, что речь идет об итоговом сравнении по некоторой одной интеграль ной характеристике, то есть о сравнении в одном, пусть и сложном, отношении, а не о раздельном сравнении в разных отношениях.
Нет нужды подробно объяснять, что модель баланса "нападение - защита - уязвимые места" применима и к спорту, и к борьбе компьютерных программ, и к психологической борьбе. Кроме того, возможно, именно такого типа механизмы взаимодействий лежат в основе активно изучаемых в биологии отношений "бойцовской силы" (combative relations) разных видов живых существ. Остановимся на этом подробнее.
В журнале Nature прошла целая серия статей по биологии со словами "камень-ножницы-бумага" (rock-paperscissors games) в заголовках; статьи с несколько другими заголовками, но на ту же тему нетранзитивности публиковались и в других журналах [Boddy L. Interspecific com bative interactions between wood-decaying basidiomycetes // FEMS Microbiology Ecology. 2000. 31. 185–94. Kerr B. et al. Local dispersal promotes biodiversity in a reallife game of rock–paperscissors // Nature. 2002. 418.P. 171-174.
Kirkup B. C., Riley M. A. An ti bioticmediated antagonism leads to a bacterial game of rockpaperscissors in vivo // Nature. 2004. 428. P. 412-414. Reichenbach T. et al. Mobility promotes and jeopardizes bio diversity in rock-paperscissors games // Nature. 2007. 448. P. 1046-1049.] В этих работах показано, как, например, один вид микроорганизмов вытесняет с территории второй вид, этот второй вытесняет третий, а третий, в свою очередь, вытесняет первый. Отношения "бойцовской силы" между этими видами нетранзитивны.
При изучении и моделировании соответствующих биологических процессов не обойтись без компьютеров и хорошего программного обеспечения, с помощью которых создаются динамические числовые модели меж видовых взаимодействий и их наглядные визуализации.
Экспериментаторы играют с разными параметрами (например, соотношением численности организмов разных видов, соотношением скоростей их распространения/ миграции и т. д.) и получают разные красивые динамические изображения - спирали, узоры, перемещающиеся пятна интересной формы и т. д. Фон Нейману и Конвею, десятилетия назад начавшим разработку теории клеточных автоматов, эти статьи, наверное, понравились бы (хотя ни за что ручаться нельзя - гении часто непредсказуемы, в том числе в оценке чужих работ).