撰文 | Cloud
审校 | 阿娴
在大家眨眼的瞬间，一个标准的三阶魔方被复原了——用时0.305秒，创下了最新的世界纪录。控制这个魔方的玩家并不是普通人，而是日本三菱电机工程师团队开发的机器人。
5月21日，三菱电机拧魔方机器人团队获得吉尼斯世界纪录证书，但其实在5月7日，机器有次用时只有0.204秒，但由于不符合吉尼斯世界纪录规定的测量规则，因此这次不算数。视频来源：Mitsubishi Electric - Global
这个速度大约是人类玩家最快纪录的10倍。目前，人类速解魔方的最短用时是3.134秒。去年6月，美国玩家马克斯·帕克（Max Park）用这个成绩，打破了中国玩家杜宇生在2018年创造的3.47秒世界纪录。
图片来源：Max Park
如果你完全不会解魔方，可以通过眨眼的行为和这个机器人一较高下。根据哈佛大学的生物学数字数据库，人类眨眼的持续时间为0.1~0.4秒。
这个机器人背后的工程师在公司里负责开发电机和半导体相关产品，团队成员的年龄在20~30多岁。他们给这个机器取名为TOKUI快速精确同步运动测试机器人，简称TOKUFASTbot。
它能创下新的世界纪录，要归功于它配备的高速、高精度工厂自动化设备和控制技术，以及使用了人工智能的颜色识别算法。这当中用到的一些技术就是三菱电机公司生产产品时会用到的技术。
"我们没有使用特殊的技术，所有购买我们产品的客户都可以达到这个水平。也就是说，整个社会都可以做到类似的事情。"工程师团队的负责人说道。通过配备自家公司的电机，机器人拥有了非常快的旋转机制，能够在0.009秒的时间内把魔方旋转90度。
不精确的旋转会在方块间产生间隙（图左），右边是精确的旋转控制，图片来源：参考资料[1]
要想创造世界纪录，机器人不仅需要把魔方拧得又快又准，还要能快速而准确地识别每一个方块的颜色，并迅速计算出最优的步骤。为此，工程师团队为机器配备了AI技术开发的颜色识别算法。
三阶魔方有6个面，每个面都有一个特定的颜色，常见的颜色安排是白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色。当角度、光影发生变化的时候，魔方方块显示的颜色也会随之发生细微变化，而红色和橙色的方块又因为有相近的波长，因此它们有时候会被搞混。不过机器人配备的AI可以准确地区分红色和橙色。识别出混杂的魔方图案后，它就会计算出最快的解决路径。
颜色识别算法可以准确分辨红色和橙色，图片来源：参考资料[1]
虽然准备了很久，但在挑战世界纪录的时候，魔方还是出现问题了——因为无法跟上机器人的高速运作，魔方卡住了。于是，团队开始当场对机器进行微调。大家只有一个小时的时间，而当时的调试就花了大约20分钟，时间开始紧迫起来了。
然而，当机器人第二次尝试时，一个新的世界纪录直接诞生了，比麻省理工学院学生于2018年开发的机器人还要快0.075 秒。
TOKUFASTbot的其他一些配备，图片来源： 参考资料[1]
麻省理工学院的两名学生和三菱电机团队的工程师们有类似的经历，都是看到了前面的世界纪录保持者的视频，然后发现自己的电机更快，应该可以实现拧出更快的魔方。
在麻省理工学院两位学生开发的拧魔方机器中，魔方的每个面都由一个马达驱动，然后配备的定制电子设备和控制器会控制每个马达。同时，计算机视觉软件和摄像头让机器得以识别魔方上的初始颜色，并计算出移动路径。
TOKUFASTbot的六轴伺服电机，图片来源：guinnessworldrecords
自第一个魔方诞生以来，人类和人类开发的机器一直在试图以更快的速度把魔方复原。1974年，布达佩斯的建筑教授埃尔诺·鲁比克 (Erño Rubik)在考虑使用一个可移动的艺术品帮助他的建筑学生理解三维问题。 经过多次尝试，他终于找到了一种独特的设计，于是第一个魔方应运而生。
这个魔方是木头制成的，为了让魔方的移动可被观测，他在几个表面上涂了颜色。拧了几下之后，他惊讶地发现——糟糕，回不去了。花了一个月时间，他才终于将魔方复原。
发明魔方的埃尔诺·鲁比克 (Erño Rubik)，魔方的英文名字是 Rubik's Cube，图片来源：Babak Mansouri
现如今，世界魔方协会每年会举办超过1000场魔方速拧比赛。魔方速拧非常考验灵活性和计算能力。三菱电机魔方机器人的团队负责人表示将对机器人进行改善，有希望拧出比0.305秒还要短的时间。他表示：“目前机器的性能太惊人了，魔方跟不上机器的节奏。”
参考资料：
[1] https://www.mitsubishielectric.com/sites/news/2024/pdf/0523.pdf
[2] Mitsubishi Electric Corporation. (2024, June 25). MITSUBISHI ELECTRIC News Releases Mitsubishi Electric Recognized by GUINNESS WORLD RECORDS for the fastest robot to solve a puzzle cube. Retrieved from https://www.mitsubishielectric.com/news/2024/0523.html
[3] Senda, M. (2024). Japanese company's robot solves a puzzle cube in 0.305 seconds to break record. Guinness World Records. Retrieved from https://www.guinnessworldrecords.com/news/commercial/2024/5/japanese-companys-robot-solves-a-puzzle-cube-in-0-305-seconds-to-break-record
[4] Global, M. E.-. (2024, June 19). Behind the scenes of the project team that was certified the GUINNESS WORLD RECORDS™. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=-09mku8gPmw
[5] Or Not!, R. B. I. (2020). Spinning With Rubik’s Cube Speedcubers. EverythingGP. Retrieved from https://everythinggp.com/2020/07/29/spinning-with-rubiks-cube-speedcubers
[6] Featured video: Solving a Rubik's Cube in record time. (2024, June 28). Retrieved from https://news.mit.edu/2018/featured-video-solving-rubiks-cube-record-time-0316
[7] Kennedy, M. (2022). The mind behind the Rubik's Cube celebrates a lasting puzzle. Phys.org. Retrieved from https://phys.org/news/2022-12-mind-rubik-cube-celebrates-puzzle.html
[8] Baker, H. (2024). This AI-powered robot has worked out how to solve a Rubik's Cube in just 0.305 seconds. Livescience. Retrieved from https://www.livescience.com/technology/robotics/this-ai-powered-robot-has-worked-out-how-to-solve-a-rubiks-cube-in-just-0305-seconds
原创文章版权归微信公众号
“把科学带回家”所有
转载请联系：bd@wanwuweb.com
凡本公众号转载、引用的文章 、图片、音频、视频文件等资料的版权归版权所有人所有，因此产生相关后果，由版权所有人、原始发布者和内容提供者承担，如有侵权请联系删除。
▲ 关注我们，点亮在看，分享一下