MoRoUS je nový korespondenční seminář pro všechny středoškoláky, které zajímá umělá inteligence, mozek či robotika. Organizátoři semináře jsou převážně studenti FEL ČVUT. Máš rád logické úlohy, hraješ si rád, tvoříš rád něco nového? Jak se děti naučí mluvit a rozumět? A jak to naučit robota? Jak najít nejkratší cestu městem? Jak to, že se dokážeme pohybovat a jak je řízen pohyb u robota? Jak se rozhodujeme a plánujeme? Jak nacpat co nejvíc věcí do malého batohu? Jak se šíří davem panika či nadšení? Přenes se s námi do roku 2129 na planetu Mu vzdálenou pouhých 12 světelných let od Země, která je obydlená pouze roboty, a spolu s profesorem Morousem a s námi pojd nalézt na tyto a mnohé další otázky odpověd. Co Tě čeká? 3 série zadání během roku (v září, prosinci a březnu), v každé z nich najdeš 4 úlohy a také témátka, která lze řešit během celého roku 4-denní soustředění na konci roku, kde dostaneš možnost vyzkoušet si jak Tvoje řešení fungují přímo v reálných robotech či datech z nemocnic, ale hlavně Tě čekají 4 dny plné zážitků, her, přednášek a zajímavých lidí. Ceny pro nejlepší řešitele a nezapomenutelný pocit z vítězství :-D Se spoustou úloh si nevím rady... Nevěš hlavu, určitě v tom nebudeš sám. Stačí, když pošleš řešení jen některých úloh nebo jejich částí, i ty mohou rozhodnout. Aktuální informace a zadání najdeš na našich webových stránkách: http://morous.felk.cvut.cz a sledovat nás můžeš také na Facebooku: Morous - korespondenční seminář: https://www.facebook.com/seminarmorous
Píše se rok 2129 a na planetě Mu obíhající kolem hvězdy slunečního typu vzdálené pouhých 12 světelných let od Země, žije obyvatelstvo ne zcela nepodobné lidskému. Na první pohled byste jakékoli rozdíly hledali jen velmi těžko, nebot vypadají téměř stejně jako lidé a i jejich chování je velmi podobné. Jediný rozdíl je v tom, že namísto srdce mají pod svou kůží ukrytý samonabíjecí zdroj energie. Jedná se o společnost sestávající z robotů, která nejen, že spolu komunikuje, žije a vypadá jako lidé, ale dokáže být i sama soběstačná ve vytváření nových bytostí. Jediný člen společnosti, který vznikl přirozenou cestou a kterému v levé polovině těla bije skutečné srdce a v žilách protéká krev, je prof. Morous, který příští rok oslaví své 150. narozeniny. Věk se na starém pánovi projevuje stále výrazněji a asi i proto, že tuší, že mu času už příliš nezbývá, tráví nyní mnohé hodiny nad papírem a sepisuje své paměti. Čím hlouběji se noří do minulosti, tím víc se rozpomíná na své útrapy a problémy, se kterými se musel během konstrukce a vývoje robotů potýkat. Mnohdy si ani nemůže přesně rozpomenout, jak který problém kdysi řešil. Pojd te s ním projít tuto strastiplnou cestu a pomoci mu vzpomenout si na řešení problémů, se kterými se musel vypořádat. 2. série 2014/2015 Termín odeslání 2. série: 12. 2. 2015 Tentokrát si prof. Morous sedl a snažil se do své vzpomínkové knihy sepsat vzpomínky na to, jak se roboti učili logicky uvažovat. Napřed byli strašně hloupoučcí a dalo mu to práci, připravit je na všechny možnosti, ale narozdíl od lidí pak naštěstí nedělali chyby... 1. úloha (20. bodů) Když přiletěl na planetu Mu a sestavil první roboty, museli udělat průzkum planety a také rozsáhlých jeskyní, které se všude po planetě nacházely. Nebylo to vůbec jednoduché, protože jeskyně obývali strašliví tvorové, které si sami pro sebe pojmenovali Smrad oši. Tihle smrad oši byli pro roboty životně nebezpeční, protože je dokázali oblepit podivným slizem, který je zcela znefunkčnil. A pak jámy. Pokud jste si nedávali dost velký pozor, nebyl problém zapadnout do jedné z jam, které byly tak hluboké, že při pádu do nich většinou nepřežil žádný člověk ani robot. Ale v jeskyních se také nacházelo zlato, které se prof. Morousovi při výrobě robotů náramně hodilo. Představte si takovou jeskyni, kde jsou jednotlivé místnosti propojené chodbami. Jeskyni obývají Smrad oši, kteří zalepí každého, kdo přijde do místnosti, kterou obývají. Jiné místnosti jsou naopak pouze velké díry. Kdokoli vstoupí do místnosti s dírou, ten do ní spadne a už mu není pomoci. Robot, který se vydá na průzkum do jeskyně ucítí Smrad (kterým se Smrad oši vyznačují) v místnostech sousedních (ne diagonálně) s místností, kde Smrad och žije. V místnostech sousedících (ne diagonálně) s místnostmi s dírou, ucítí robot Vánek. Smrad ocha lze zabít, ale robot unese pouze jeden speciální šíp, kterým ho může 2
zastřelit. Pokud agent přijde ke zdi, ucítí Náraz. Zabitý Smrad och vydá takový řev, který je slyšet všude v jeskyni. V jeskyni je také ukryto zlato. Robot může provádět následující akce: otočit se DOPRAVA, otočit se DOLEVA, jít DOPŘEDU, STŘÍLET, SEBRAT zlato, PUSTIT zlato, VYLÉZT (z jeskyně, pokud je na poli [1, 1]). Úkolem robota je zabít Smrad ocha, najít zlato a vrátit se s ním na pole [1, 1] a vylézt ven z jeskyně. Příklad jedné takové jeskyně je na následujícím obrázku 1. Obrázek 1: Příklad jeskyně 3
1. Robot vstupuje do jeskyně na poli [1, 1] a je natočený na východ. Necítí smrad ani vánek (viz. obrázek 2). Navrhněte postup kroků, které má robot udělat, aby se bez jakéhokoli nebezpečí dostal ke zlatu, zabil Smrad ocha a vyšel ven z jeskyně. Zapište celý postup jako sekvenci kroků, které postupně provede. Popište, jak se v jednotlivých krocích bude agent rozhodovat a co vyvodí z toho, co bude na polích pozorovat (smrad, vánek,... ). Příklad popisu akce: jít Dopředu na pole [2, 1] ucítí Vánek (na nějakém sousedním poli musí být jáma) otočit Doprava jít Dopředu ucítí Náraz otočit Doleva jít Dopředu na pole [3, 1] spadne do díry (Konec) 2. Kde všude může být díra, když je na poli [2, 1] cítit vánek? Jak se to změní, když robot ví, že na poli [1, 1] necítil vánek ani smrad? 3. Může ze svých pozorování vyvodit robot (aniž by mu hrozilo nebezpečí), kde je Smrad och a zastřelit ho? Popište, jak jste k závěru došli. 4. Jak by robot postupoval, kdyby jeskyně vypadala jako na obrázku 2. Obrázek 2: Jeskyně 4
2. úloha (20. bodů) Když se jim konečně podařilo vyhubit na planetě všechny Smrad ochy a z jeskyní získat zlato, rozhodl se profesor, že si usnadní pohyb po planetě tím, že vytvoří sít cest. Problém ale byl, jak tyto cesty za dlouhých zimních měsíců udržovat průjezdné. Na planetě sice nikdy nesněžilo, ale zato vznikala námraza, která pokryla celý povrch planety. Profesor sice vymyslel látku, po které se námraza na několik dní rozpustila, ale silnic bylo mnoho a roboti ze začátku ještě neměli příliš dobré baterie. A tak vymýšlel, jak naplánovat trasu, aby roboti projeli každou cestu pouze jednou. Na obrázku 3 je schematicky zakreslen systém cest v okolí profesorovy základny. Na cesty mají roboti nanést protinámrazovou látku. Úkolem robota je projet každou z cest pouze jednou. Cesty jsou označeny černě. 1. Naplánuj trasu pro robota (například očísluj v mapě silnice v pořadí, v jakém se mají projet) tak, aby projel všechny cesty, ale každou z nich pouze jednou. 2. Lze začít v libovolném místě? 3. Lze vytvořit takovou trasu, která začíná a končí ve stejném místě? Ukaž, nebo vysvětli, proč to nejde. Obrázek 3: Mapa okolí základny 5
3. úloha (20. bodů) Jednoho dne seděl prof. Morous smutně ve svém křesle, díval se z okna, za kterým pozoroval pracující roboty, a přitom mu najednou bylo strašně líto, že nikdy nebude moci vyprávět vnoučatům pohádky. Celý svůj život zasvětil vědě, zkoumání lidského mozku, vytváření umělé inteligence a robotů, a při tom všem mu nezbyl na rodinu žádný čas. Všichni tihle roboti byli vlastně jeho jedinými dětmi a jedinou rodinou. V tu chvíli se rozhodl, že by vlastně mohl robotům vyprávět svou oblíbenou pohádku. Zároveň chtěl také otestovat, jak je na tom jejich logické uvažování a jestli jeho pohádku, která vlastně byla hádankou, dovedou vyřešit. Babička na louce za lesem potřebovala vědět, z jakého směru fouká vítr, aby dle toho otevřela v chaloupce okna. Protože tu foukal velmi silný vítr, nemohla otvírat okna zbytečně, protože kdyby je otevřela špatně, rozbily by se okenice. Bohužel neměla korouhvičku na zjištění směru větru, navíc byla nemocná a nemohla chodit ven. Maminka ve vesnici kousek od ní měla 8 malých holčiček Karkulek. Vždycky zjistila, z jakého směru fouká vítr (S, SV, V, JV, J, JZ, Z, SZ) a poslala svých 8 dcerek přes les, aby zprávu předaly. Víme, že v jakém pořadí Karkulky poslala, v takovém dorazily k babičce. Karkulky jsou ještě velmi malé a proto si dokážou zapamatovat jen ano nebo ne. 1. Jak pomocí 8 Karkulek zakódovat jaký fouká vítr? 2. Jenže v lese žije také vychytralý vlk, který nás chce zmást, proto může nějakou Karkulku chytit, dát se s ní do řeči a splést ji tak, že za lesem nám odpoví opačně (místo ano řekne ne a místo ne řekne ano ). Jak máme do 8 Karkulek zakódovat směr větru, když víme, že vlk stihne oblafnout právě jednu Karkulku? 3. Občas vlk ale nepotká ani jednu Karkulku. Jak byste zakódovali směr větru, pokud víte, že vlk může oblafnout maximálně jednu Karkulku? (takže občas neoblafne žádnou, jindy oblafne jednu). 4. Jednoho dne jely všechny Karkulky se školou na výlet a maminka poslala se zprávou 8 sestřenic, které ale ještě neumí moc mluvit a hlavně si neumí zapamatovat jestli ano nebo ne. Tak se maminka rozhodla místo ano dát do košíčku bábovku a pokud tam bábovka není, tak to znamená ne. Jak máme do 8 bábovek zakódovat směr větru? 5. V lese je stále vlk, který má navíc hlad. Když vlk zastihne holčičku, tak pokud má prázdný košíček, tak se nic nestane a pokud má bábovku, tak bábovku sní. Každé setkání vlka s holčičkou trvá stejně dlouho, at sní bábovku nebo ne. S kolika holčičkami se může vlk setkat, aby se babička s jistotou dozvěděla, z jaké strany fouká? 6. S kolika holčičkami se může vlk setkat, aby babička s jistotou věděla, že neví nic nebo že ví směr větru? 6
4. úloha (20. bodů) Když prof. Morous přemýšlel o rodině, vzpomněl si jen tak mimoděk na jednu svatbu, které se kdysi dávno, když ještě byl na planetě Zemi, účastnil. Svatebčané měli spoustu požadavků na to, jak mají být lidé u stolu rozesazeni. Nakonec ale nedokázali všechny podmínky splnit a tak si prostě každý sednul tak, jak se mu zrovna chtělo. Když mu pak u večeře jakýsi staromódní pár vysvětloval, že roboti stejně nikdy nemůžou dosáhnout lidských schopností, nedalo mu to a jen tak prohodil: Myslím, že můj jednoduchý robot dokáže váš problém s uspořádáním u stolu vyřešit za minutu. O co se se mnou vsadíte? Vyhrál tehdy 100 dolarů a nezapomenutelný pocit vítězství. Dokážete vyřešit ten samý problém také za minutu? Úlohou je usadit hosty u dvou svatebních stolů. 1. U hlavního stolu již matka nevěsty vyřešila uspořádání na její straně stolu, ale chce, aby ženich rozhodl, jak budou usazeni příbuzní na druhé straně stolu. Příbuzní jsou: sestřenice Jasmína, bratranec Jason, teta Trudy a její muž Randy a teta Misty. Je zde 5 židlí očíslovaných 1 5, přičemž 1 je židle nejblíže kuchyni. Musíte přitom splnit následující podmínky: Žádní 2 příbuzní nesmí sedět na stejné židli. Sestřenice a bratranec nesmí sedět vedle sebe. Jason jako nejstarší bratranec má privilegium sedět blíže kuchyni než jeho sestra Jasmína, aby dostal jídlo jako první. Teta Misty by neměla sedět vedle Jasona, Trudy nebo Randyho, protože by se pustili do debaty o politice a vyrušovali by. Navíc Misty a Trudy musí sedět od sebe minimálně 2 židle. 2. Kromě hlavního stolu je na svatbě ještě jeden kulatý stůl s kamarády. U toho je potřeba usadit 8 lidí: Alana, Amy, Brada, Beth, Charlese, Debbie, Emily a Frances. I tady má každý své požadavky: Amy a Alaan sedí jako pár vedle sebe. Brad a Beth jsou také pár a taky chtějí sedět vedle sebe. Charles chce sedět bud vedle Debbie nebo Emily. Frances chce sedět vedle Debbie. Amy ani Alan nechtějí sedět ani vedle Brada ani vedle Beth. Brad nechce aby měl z jedné strany Charlese a z druhé Frances, ale chce sedět vedle jednoho z nich. Debbie a Emily se nesnášejí a nechtějí sedět vedle sebe. Alan nechce sedět ani vedle Debbie ani vedle Emily. Amy nechce sedět vedle Charlese. 7
Témátko Témátka můžete odesílat v průběhu celého roku. V každé sérii se objeví vždy nové témátko. Je jen na vás, jestli k němu napíšete program, nakreslíte obrázkové řešení, vyrobíte řešení v reálu, či jen popíšete své myšlenky. Pokuste se vždy ale přijít s nějakým svým nápadem a dobře ho zdůvodněte. Témátko č. 1: Rozhovor s robotem (20 bodů) Jak byste otestovali, zda se bavíte s robotem, nebo s člověkem? Zamyslete se, co dělá člověka skutečně člověkem. Kdy při rozhovoru poznáte, že vám odpovídá stroj? Jaké věci je dnes nejsložitější vyrobit a na druhou stranu, které ani do robotů vkládat nechceme? Kam posílat řešení? Až budeš mít řešení hotové, pošli nám prosím celá svá řešení, včetně všech nákresů, prográmků, prostě vše co by nám usnadnilo opravování Tvé úlohy. Stačí, když pošleš řešení jen některých úloh nebo jejích částí. Posílej nejlépe e-mailem na adresu: seminar.morous@gmail.com. Poštou na adresu (řešení každé úlohy v tomto případě napiš na samostatný papír A4): Korespondenční seminář Morous, Katedra kybernetiky FEL CVUT, Karlovo náměstí 13, 121 35 Praha Eda, Eva, Jarda, Kája, Martin, Mirek, Ondra, Petr, Radek a Terka 8