当前位置:科技 > 国内 > 详情

石头 剪刀 布! 一项热闹的科学研究

2014-06-08 10:32:22   来源:纪录网   评论

石头 剪刀 布! 一项热闹的科学研究

文·本报记者 高 博

 

 

 

 

纽约时报曾做了一个小猜拳机器人跟你玩,计算机分成两个难度模式:初学者(Novice)只会根据你的出拳习惯来猜你下一个会出什么,而高难度(Veteran)等级则会从收集了超过二十万场剪刀、石头、布的数据库中,猜你的下一步会出什么。

 

 

日本东京大学奥石川实验室研制的一款智能机器人,它是一只机械手,能够与人类玩“石头剪刀布”游戏,并且实现全胜战绩。

从根本上讲,这款机器人是一个欺骗者,拥有超高速视觉系统能洞察对手的手指动作,仅用1毫秒时间分析对手,之后选择能够战胜对手的手势。

在科学论文里,“石头—剪刀—布”并非生僻的关键字。真正涉及“石头—剪刀—布”游戏的研究横跨各种领域。从心理学到生理学再到数学,得出了很多有趣的发现。

几天前,浙江大学、浙江工商大学和中科院理论物理研究所的研究者在预印本网站上发表的一份研究报告,被国内媒体广为转载。科学家们通过实验发现了“石头—剪刀—布”的一个制胜策略,引起了网上的浓厚兴趣。

小小儿戏也有人研究,很多人感到奇怪。其实,“石头—剪刀—布”在全世界都有研究者,也给一些科学家带来了灵感。

猜拳实验到底想研究什么

浙江大学、浙江工商大学和中科院理论物理研究所这项经费20万元的跨学科项目叫做“可控实验社会博弈系统中一些非平衡统计物理问题”。21页的研究报告4月21日发表在电子预印本文献库(arXiv.org)。很快,美国的《麻省理工技术评论》、美国广播公司(ABC)、英国广播公司(BBC)等媒体对此作了报道。5月初,国内媒体也注意到了这项研究。

2010年12月起,三位学者开始做“石头剪刀布”的实验。360名大学生分成12组接受测试,让大学生们与电脑比拼300轮的“石头剪刀布”,并且知道自己的输赢多少。

研究者发现,在玩“石头剪刀布”时,赢家倾向于下一轮出同样的拳、输家倾向于改变。或者说“胜留输变”。认识到这个统计结果,想赢的人就可以针对上一次的胜负和出拳,预判出对手的倾向,增加自己赢的概率。

尽管文章作者因论文尚未正式发表,不接受媒体采访。但论文受到关注的“制胜策略”并非论文的主旨。这篇论文实际上是探讨“纳什均衡”在真实博弈中是否成立。所谓纳什均衡,就是大家为了多赢少输,出拳会倾向于三种可能各占1/3比例,但在真实实验中,开始出拳是均衡分布的,后来却有了偏向。或许,在大家都学习了“制胜秘籍”后,纳什均衡才能恢复吧。

石头剪刀布也有世界锦标赛

尽管大家感到新奇,但探讨石头剪刀布输赢的方法,也不单是中国人的兴趣。2007年,《新科学家》杂志刊登的一项研究表示,想要当上这个游戏的冠军,首先应该出剪刀。他们统计发现,在三种手势中,人们最喜欢出石头。这意味着对手有可能选择布,因为他们大多以为你第一招便会出石头。因此你的选择应该是剪刀。

而全球规模最大的“剪刀石头布”俱乐部,“WorldRPSSociety”,在网站上贴出了他们总结的胜法8条策略。第一条就是“新手会出石头”。

还有一条策略提到,上一回合的输家,接下来很可能会出自己上一招的克招。比如上一招出 “石头”输掉了,下一轮很可能会出“布”。这倒是跟中国的研究结论暗合。其他的策略都是心理战,包括跟对手透露自己下一轮要出的招数等等。

上述俱乐部每年在加拿大举办“世界剪刀石头布锦标赛”,冠军能拿到几千美金,还有电视台转播。俱乐部除了出书,还出过纪录片。论坛上的玩家们,在签名档里骄傲地列出自己的比赛成绩和冠军头衔。

出现在不同学科的关键词

在科学论文里,“石头—剪刀—布”并非生僻的关键字。生态学论文很喜欢使用这一组词,生物链上彼此制约的态势,是生态学者喜欢探讨的复杂情况。

真正涉及“石头—剪刀—布”游戏的研究,横跨各种领域。从心理学到生理学再到数学,得出了很多有趣的发现。

2011年英国伦敦大学学院一项研究表明,游戏者们会不知不觉模仿了对方的手部动作,使得平局增多。实验中,比起戴眼罩的情况,参赛者能够看见对手时,平局的概率会增大。因为参赛者似乎无意识地模仿其对手的细微手势。以前科学家无法分辨人类模仿动作是有意识的还是无意识的。剪刀石头布的实验表明,他们肯定是无意识的,因为参赛者想要赢,而不是平局。

还有利用这个游戏探讨大脑认知规律的。今年三月,欧洲科学家发表了一项心理实验研究。实验者要跟电脑对抗石头剪刀布,电脑会改变策略,调整偏重;实验者为了多赢,就得及时跟着调整。总体上,科学家们得出了一个结论:电脑的策略越简单,实验者的调整也越有效(此结论稍显废话,但毕竟由实验证明了)。

韩国曾有一项研究,测试在石头剪刀布比拼中,精神分裂症患者是否能像一般人那样,为了不被捕捉到规律而随机化出拳。

而美国罗切斯特大学2005年发表的一项研究,让猴子跟电脑玩剪刀石头布,研究它们如何学习和做出决定。

2006年,日本通过检测人的脑电波图,让电脑在7秒内判断出人类出哪一种拳,准确度达到85%。

而在数学和博弈论方面,剪刀石头布也是常被讨论的一种模型。还有人专门写了一本书——《石头剪刀布:每日生活中的博弈论》。还有人把这种游戏的策略空间与混沌概念联系到一起。

不久前,大连科技大学的数学家们还发表了一篇《石头—剪刀—布—蜥蜴—斯波克游戏中的黄金分割点原则》,探讨了游戏中各种可能策略之间的匀称比例。

日本人格外青睐的研究对象

上述的“蜥蜴和斯波克”游戏,是猜拳的一种进阶版,加入了更多的角色和胜负关系。实际上,猜拳游戏可以增加无限多的角色,只要你比划得出,记得住。有人设计了一种15种手势的猜拳游戏,包括“水、火、狼”等等,每种角色都有7个天敌和7个手下败将。

这么多猜拳变种,哪一种更好玩呢?日本有数学家发表论文,探讨了猜拳的策略多变性,并且提出一套数学式子,符合它的猜拳规则,策略是最多变也最有趣的。

对剪刀石头布的研究许多来自日本学者。他们对于探讨这项游戏十分有兴趣。东京大学去年还发明了一种猜拳机器人“Janken Robot”。它用高速摄像头,在1毫秒时间内分析人手形状,判断即将做出是何种手势,然后用机械手做出应对,反应时间只要百万分之一秒。这个机器人百战百胜,人类跟它对战没有赢得可能性,实际上它是一个后出手的作弊者。

日本人研究猜拳的热情不难理解。名为“jenken”的石头剪刀布游戏,实际上是他们的国民娱乐。日本的电视综艺节目上,明星们精神饱满,煞有介事地猜拳,比拼胜负。走红的流行乐合唱团,举办全国直播的猜拳大会,决定谁能成为演唱下一首歌曲的主将。日本人还发明了高级的猜拳娱乐——野球拳(棒球拳),就是合着民族乐器三味线和太鼓的节奏,一边跳舞,一边出拳。

日本有猜拳决定的文化。孩子们有了分歧,往往用猜拳决定;还用猜拳选举班长;用猜拳决定优先权。日本的“jenken”相当于欧洲人的丢硬币。2005年,日本收藏家桥山高吉想要拍卖几幅名画,克里斯蒂和苏富比两大拍卖行都想获得拍卖权。高吉决定让这两家拍卖行用“剪刀石头布”定胜负。克里斯蒂拍卖行最终以“剪刀”获胜(他们一位主管的小孩儿出的主意,她说:“因为每个人都以为你会出石头。”)

既然猜拳在日本人生活中如此关键,研究它当然就不是一件奇怪的事。

有研究表明,现代的猜拳游戏是从日本流传到全世界的。还有人提出,日本的“Jenken”是从中国引入。有趣的是,在中国山东等地,小孩子玩的猜拳游戏,发音跟日语中的“jen-ken-po”是一样的。猜拳的源流和演变是如何的呢?这是一个还没人研究过的历史语言学题目。

观点

共享科学之有趣,应鼓励人人发言

“剪刀石头布”的研究一出,引起了网上很多反应。几乎所有媒体的评论,都在支持这项研究,抨击那些认为“该研究白花经费”的网民。有评论者不客气地说:“你觉得可笑,恰恰说明你自己可笑。”

我的感觉是:其实在舆论广场上,可笑与否不重要,大家都有权亮出自己的意见。不论科学家还是普通人。不论支持还是反对,这条新闻的制造者,转发者,评论者,大家都是在享受一个少见的研究主题带来的遐想和热闹。只不过表达方式不同罢了。那些说“闲得蛋疼”的网友,我相信并非真心跟这项研究过不去,只是用一种方式调侃和吸引关注。

科学能不能调侃?能不能反对?能不能质疑说它“白花钱”?我觉得可以,而且参加讨论不应该有门槛。一个文盲也有权反对科学研究,只要他是纳税人,是科学经费的来源。他有发表意见的自由嘛。即使说“我就是看不惯,觉得没意义”,也未尝不可。

论文作者之一、中科院理论物理研究所研究员周海军在一次学术会议上的发言,我觉得很好:“公众不理解我们的工作其实也是对的,他们的批评说明他们是关心科学的,那么科学家就要尽可能用公众能听得懂的语言去表达。”

科学家们板起面孔,穿上白大褂,要求公众无条件支持神圣的探索,过去曾很有效,但也是一种懒人办法。今后为了吸引经费,科学家们必然要将自己的研究表述得更明白,更有趣,更有利于公众支持。

对那些认定了实用价值,一点都不重视趣味性的反对者,科学家们若没有相应的沟通方式,而是指斥其为“无知、庸俗”,寄望于后者自惭形秽地退场,那就不会有好效果。

要把“剪刀石头布”的实用意义讲清楚,其实也不难:它是博弈论方面的一项研究,探讨人们是否真有数学家所认为的充分理性,帮助我们深入地理解人性。我相信这一课题,即使不那么有趣,也不会被注重效益的资助人给否决掉的——雇了360人做有奖测试,20万元也不多嘛。

绘画

宋利--甘肃省美术家协会会员

宋利--甘肃省美术家协会会员

字中文 ,号宝木,生于1948年,汉族,中共党员。自幼喜爱美术..[详细]

书法

王有席—甘肃省书法家协会会员

王有席—甘肃省书法家协会会员

甘肃省庆阳市人。甘肃省书法家协会会员,兰州市书法家协会会员..[详细]

藏品展示

翡翠收藏鉴赏:缅甸冰种翡翠如意挂件(图)

翡翠收藏鉴赏:缅甸冰种翡翠如意挂件(图)

翡翠作为玉石之王,极高的美誉度使得越来越多的人沉醉其中,如..[详细]