Ang pagdidisenyo ng isang Laro sa Lupon ng Computing Board

Mahusay na Maglaro? Gumawa ng iyong sariling kopya ng Entanglion!
Ang kabuuan ng computing ay isang mabilis na maturing na patlang na gumagamit ng mga bagay na quantum-mechanical tulad ng superposition at entanglement upang maisagawa ang mga pagkalkula na isinasaalang-alang na hindi maikakaiba para sa mga klasikal na computer.

Kung hindi mo maintindihan ang isang salita ng nakaraang pangungusap, hindi ka nag-iisa! Ang una kong pagpapakilala sa kabuuan ng computing ay noong ako ay isang mag-aaral sa unibersidad at sinabi sa akin ng isang kaibigan ko na siya ay nag-aaral ng computing sa kabuuan. Tinanong ko siya kung ano ito, at pagkatapos ng limang minuto, wala pa akong ideya.

Mabilis na pasulong sa kalagitnaan ng 2016, sumali ako sa koponan sa IBM Research na binuo ang IBM Q Karanasan at QISKit, at kailangan upang mapabilis nang eksakto kung ano ang tungkol sa kabuuan ng computing. Nabasa ko ang lahat ng mga online na gabay at mga tutorial na maaari kong makita at napanood ang hindi mabilang na mga video, ngunit sa tuwing naisip kong may naiintindihan ako, natagpuan ko ang aking sarili sa umpisa, hindi pagkakaroon ng isang malakas na pagkakahawak ng materyal. Dagdag pa, upang maging matapat, ang materyal ay mahirap maunawaan at may takip sa likod ng isang dingding ng mga expression ng matematika. Nais ko ng isang mas mahusay na paraan upang turuan ang isang tao sa mga pangunahing prinsipyo ng computing ng kabuuan.

Dami ng + Lupon ng Lupon = Galing!

Isang linggo, ang aking asawa (isang mananaliksik din kasama ang IBM) at bumili ako ng bagong larong board upang magkasama. Inihayag ng kahon na ang laro ay tumagal ng dalawang oras upang i-play, ngunit ginugol namin ang mas maraming oras kaysa sa pag-aaral ng mga patakaran, sinusubukan upang i-play sa pamamagitan ng isang pagliko, paggawa ng mga pagkakamali, at pagwawasto sa pamamagitan ng patuloy na pagtukoy pabalik sa rulebook. Sa pagtatapos, nagawa naming maglaro sa isang buong laro (at gaya ng kaugalian, nanalo ako!), Ngunit sa pagsasalamin sa prosesong ito, pareho kaming nagtaka nang labis sa kung gaano karaming oras at lakas ang inilagay namin sa pag-aaral ng isang laro na may mga di-makatwirang mga patakaran. . Paano kung magagawa natin ang parehong bagay, ngunit may natutunan sa isang paraan?

Ito ay kung paano ipinanganak ang ideya para sa isang dami ng laro ng computing board.

Ang pagdidisenyo ng isang laro ay mahirap. Ang pagdidisenyo ng isang laro ng quantum? Mas mahirap.

Kami at ang aking asawa ay nagtulungan upang magdisenyo ng isang larong board na may dalawang layunin: kailangang maging masaya, at dapat itong turuan ang mga manlalaro tungkol sa mga pangunahing prinsipyo ng computing ng kabuuan. Parehong sa amin ay may isang background sa pananaliksik sa pakikipag-ugnay ng tao-computer (HCI), na naglalayong maunawaan at mapabuti kung paano nakikipag-ugnay ang mga tao at sa pamamagitan ng teknolohiya. Umasa kami sa dalawang pangunahing pamamaraan ng pagsasaliksik mula sa HCI sa pagbuo ng aming laro: papel prototyping at disenyo ng iterative.

Ang pagdidisenyo sa papel ay nagpapagana sa amin upang makagawa ng mabilis na mga pagbabago sa laro habang sinubukan namin ang mga bagong mekanika at panuntunan. Ang aming mga unang bersyon ng laro ay humiram ng maraming mga bahagi mula sa iba pang mga larong board na tinatamasa namin, kasama ang maraming mga sticky na tala at mga cutout ng papel. Matapos kaming mag-areglo sa mga mekanika ng laro na napakasaya, ipinakita namin ang aming prototype sa isang pangkat ng mga siyentipiko sa kabuuan sa aming lab sa IBM Research upang makakuha ng puna sa mga aspeto ng agham. Ang kanilang paboritong puna sa amin ay, "hindi ito kabuuan," pagpapabalik sa amin sa pagguhit ng board upang mag-isip ng mga bagong paraan upang kumatawan sa isang sistema ng kabuuan sa karton. Natapos namin ang paglikha ng limang pangunahing mga iterations ng aming board game bago binigyan kami ng aming mga siyentipiko ng selyo.

Ang unang bersyon ng aming laro ng board ay humiram ng mga bahagi mula sa Carcassone, isa pang laro na tinatamasa namin.Ang pangatlong pag-ulit ng aming board game ay napaka-makulay at masaya upang i-play, ngunit nadama ng aming mga siyentipiko sa kabuuan na Charles Bennett, isang IBM Fellow at tagapanguna sa larangan ng agham na impormasyon ng science, ay nagbibigay sa amin ng puna sa ikalawang pag-iwas sa aming laro.Sa pang-apat na pag-ulit, nag-ayos kami sa isang sci-fi na tema kung saan inililipat ng mga manlalaro ang kanilang mga sasakyang pangalanga mula sa planeta hanggang planeta upang makuha ang mga bahagi ng isang computer na kabuuan.

Mga Layunin sa pag-aaral

Kapag nagdidisenyo ng isang laro upang magturo ng isang napaka-teknikal na paksa, naisip namin tungkol sa kung ang layunin ay upang ipakilala lamang ang mga manlalaro sa high-level na mga konsepto na kabuuan ng computing, o upang lumalim sa masalimuot na mga detalye ng mga kabuuan ng algorithm ng computing. Upang maging kasiya-siya ang aming laro sa isang malawak na hanay ng mga manlalaro, pinili namin na ilagay ang aming diin sa pamilyar sa mga konsepto na may mataas na antas (na tinatawag na konseptuwal na kasanayan) sa halip na tumutok nang malalim sa mga detalye ng mga algorithm ng quantum (tinawag na teknikal na kasanayan). Napagpasyahan namin na ang aming laro ay dapat ilantad ang mga manlalaro sa mga pangunahing konsepto sa computing ng kabuuan: mga qubits at estado ng kabuuan, superposition, entanglement, pagsukat, error, at iba't ibang uri ng mga bahagi ng hardware at software na kasangkot sa pagbuo ng isang tunay na computer na kabuuan. Maaga sa aming proseso ng disenyo, ginawa namin ang layunin ng aming laro na bumuo ng isang computer na kabuuan mula sa mga sangkap na sangkap nito!

Kooperatiba o Kumpetisyon?

Maraming mga larong board ay mapagkumpitensya, pitting player laban sa player sa isang labanan ng mga wits at diskarte. Dahil ang aming layunin ay gumawa ng isang edukasyong pang-edukasyon, nadama namin na ang pinakamahusay na mga resulta ng pag-aaral ay mangyayari kapag ang mga manlalaro ay nagtutulungan upang maisagawa ang layunin ng laro. Ginawa namin ang pagpapasya na ito mula sa mga obserbasyon na ginawa namin sa aming mga sesyon sa paglalaro - madalas na nagtanong ang mga manlalaro sa bawat isa tulad ng, "ano ang mangyayari kung gagampanan ko ito?" At "paano ito gumagana?" Ang mga talakayan na sumunod ay madalas na humantong sa isang mas malakas na pag-unawa ng nakapailalim na mekanika ng laro, na humahantong sa isang malakas na pag-unawa sa mga mekanika ng quantum computing. Ito ang eksaktong uri ng mga talakayan na nais naming magkaroon ng mga manlalaro habang naglalaro ng aming laro, at sa gayon ginawa namin ang kooperatiba ng laro.

Pag-calibrate ng Kahirapan sa Laro

Ang kalidad na gumagawa ng isang mahusay na laro ay namamalagi sa kakayahan nitong hamunin ang player ng tamang halaga sa tamang oras. Ang mga laro na napakadali ay walang kwenta at hindi kasiya-siya; ang mga laro na napakahirap ay maaaring maging nakakabigo, na humahantong sa pag-abandona. Sa gayon, nagkaroon kami ng isang malakas na pagnanais na matiyak na ang laro ay sapat na mapaghamong upang maging masaya, ngunit hindi masyadong mahirap bilang upang maging sanhi ng mga manlalaro na huminto mula sa pagkabigo o hindi kasiyahan.

Ang isang hamon na kinakaharap namin sa pag-calibrate ng kahirapan ay ang pagkakaroon ng sapat na paglalaro ng mga tao upang maging kumpiyansa na ang laro ay hindi masyadong madali o napakahirap. Upang malampasan ang hamong ito, aktwal na ipinatupad namin ang isang simulator para sa mga laro at mga manlalaro ng AI na maaaring maglaro nang magkasama. Tumakbo kami ng libu-libong mga simulation ng laro upang matulungan kaming i-calibrate ang kahirapan ng laro, paggawa ng mga tweak at pagpapatakbo ng higit pang mga simulation upang maunawaan ang kanilang epekto. Bagaman hindi talaga kinukuha ng mga manlalaro ng AI kung paano i-play ng mga tao ang aming laro, kami ay nagpasya na nanalo ng mga rate ng 50-60% para sa isang koponan ng AI na nauugnay sa isang sapat na antas ng hamon para sa mga manlalaro.

Ipasok ang Entanglion

Matapos ang maraming hirap sa pagtatrabaho sa aming mga siyentipiko sa kabuuan, naglalaro sa aming mga kasamahan, at nagpapatakbo ng libu-libong mga simulation ng laro, ang aming ikalimang pag-ulit ay naging laro na tinawag natin ngayon na Entanglion. Ang Entanglion (isang pag-play sa salitang entanglement) ay inilabas noong Disyembre 2017 bilang isang open-source project sa Github upang paganahin ang lahat na matuto at malaman ang tungkol sa kabuuan ng computing. Hinihikayat namin ang lahat na interesado sa mga laro sa board, computing sa kabuuan, o pareho, upang tamasahin ang aming laro at ibahagi ito sa isang kaibigan.

Matapos mong i-play ang laro, pumunta sa QISkit at gumawa ng iyong sariling laro, at matuto nang higit pa tungkol sa kabuuan ng computing sa pamamagitan ng pagprograma ng isang tunay.