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miércoles, 20 de agosto de 2025

Oops Again

 


Este juego tiene 10 piezas y cada pieza consta de dos bolas unidas en un punto. Lo que diferencia unas piezas de otras son los colores de sus bolas. En el juego hay 5 colores diferentes y en las 10 bolas encontramos todas las formas posibles que hay de combinarlos de dos en dos (sin repetir colores en cada pieza).

El objetivo del puzzle es colocar las piezas formando una pirámide con base triangular de forma que dos bolas del mismo color nunca se toquen. El puzzle fue inventado por Mike Reilly y se comercializó en 1993 a través de Channel Craft. Bueno, en realidad se comercializaron dos juegos. La palabra Again dentro del nombre del puzzle hace referencia a otro juego de menor tamaño llamado Oops, con la mitad de piezas. Dejo aquí una imagen que conservo de hace bastante tiempo donde se ven los dos juegos (y que no recuerdo de dónde salió).


La verdad es que teniendo el juego grande, es muy fácil quedarse sólo con las 5 piezas necesarias para el pequeño y jugar. Simplemente eliminando todas las piezas que lleven uno de los colores (por ejemplo el lila) y otra pieza más (no importa cuál, por ejemplo el verde y azul).


Equivalencias y simetrías

Ambos juegos son bastante entretenidos y por supuesto es más difícil resolver el grande que el pequeño. Aunque ninguno de los dos nos llevará demasiado tiempo son muy entretenidos e interesantes. ¿Pero, cuántas soluciones tienen? Incluso contar las soluciones que vamos obteniendo no es fácil porque si tenemos una solución válida y hacemos una permutación de colores, obtendremos otra solución aparentemente diferente. Pero sólo aparentemente ya que supongo que todos coincidiremos en que se debería considerar como la misma ya que, por ejemplo en Oops again todos los colores son “simétricos” (en Oops hay dos grupos de colores).

Del mismo modo, si hacemos una rotación o cualquier otra simetría del tetraedro (de las 23 distintas de la identidad que tiene) obtendremos otra que también debería considerarse como equivalente. Es decir, tenemos dos formas de hacer que una misma solución parezca otra diferente pero sin serlo realmente (incluso una tercera que sería combinar las dos formas).

Al tener tantas soluciones equivalentes, lo primero que es importante es fijar una de ellas como “representante canónico” de todas. Y por supuesto pensar en algún método para poder anotarlas.


Buscando todas las soluciones

Desde que me fabriqué una copia de este juego (hace ya más de 22 años) siempre me ha intrigado saber el número total de soluciones del puzzle. Para Oops hice un pequeño análisis a mano y llegué a la conclusión de que tiene sólo dos soluciones, eliminando simetrías y permutaciones de colores (aunque como pondré al final de este post, este resultado no era correcto).

Pero con Oops again no he tenido tanta paciencia. Aunque empecé a analizarlo a mano, enseguida pude ver que tenía tantas posibilidades que no tuve valor a seguir intentándolo. Como siempre, teniendo BurrTools era obligado intentar hacer algo con este programa. Por lo menos conseguí ver que, considerando las piezas todas iguales e ignorando los colores, las piezas se podrían colocar de 213 formas diferentes para formar la pirámide.

Seguramente si intentase poner color a cada una de esas 213 soluciones para que cumpliese las restricciones del juego tendríamos que cada una (o muchas) se desdoblaría en varias coloraciones diferentes válidas. Con lo cual, efectivamente, eran demasiadas soluciones para hacerlo a mano. Sólo era razonable programarlo para que se resolviera con ordenador. Lo malo es que yo no sé nada de programación. Hace 10 años compartí en facebook una foto de este juego y animé a mis contactos a que buscasen el número de soluciones del puzzle. Pero imagino que nadie con los conocimientos necesarios se animó a hacerlo. Igual ya se conoce el número de soluciones, pero yo no he podido enterarme. También intenté contactar con Mike Reilly, pero no tuve éxito.


Programando en Python con IA

Finalmente, este invierno me enteré casualmente de que ChatGPT podía usarse para programar. Supongo que habrá otras IA que estarán más especializadas en programación, pero a mí se me cruzó esta en el camino y lo intenté con ella. Preparar la descripción de las piezas y las adyacencias dentro del tetraedro era lo más sencillo. Pero conseguir guiar a la IA para que el programa funcionase correctamente fue bastante trabajoso y a veces desesperante. Y supongo que alguien con bastantes conocimientos de programación lo haría con menos trabajo, más elegante y mejor.

Para empezar, pensé que sería bueno fijar una pieza concreta en un vértice de la pirámide (ya que todas las piezas son “equivalentes” en un principio. De ese modo ya habrá dos colores fijos y una pieza. Y para seguir “normalizando las soluciones” fijé también dos colores en las posiciones que forman un pequeño tetraedro con la pieza fijada en el vértice de la solución.

Con ese punto de partida y mucha ayuda por mi parte, la IA consiguió generar un programa con el que se obtenían 251626 soluciones y las pude guardar en un Excel para analizarlas. Según mi forma de “normalizar” los colores (eligiendo los 4 que formarían un vértice de la pirámide) ya se habrían eliminado las posibles permutaciones de colores.

Aún así, y dado que por el camino la IA había fallado con la implementación de mis requisitos en multitud de ocasiones, ese resultado me generaba bastante desconfianza. Por lo que intenté analizar un poco las soluciones del Excel obtenido. Lo primero que conseguí ver es que si ignoramos los colores, en la estructura de todas esas soluciones hay sólo 213 “estructuras” diferentes de las piezas. Es decir, la misma solución aportada por BurrTools. Eso me hizo tener algo más de confianza en el conjunto de soluciones que teníamos.

El siguiente paso que intenté fue modificar el programa (o mejor dicho, pedir a la IA que lo hiciera) para que en lugar de las piezas del puzzle usara sólo 20 bolas de colores sueltas. Es decir eliminar la “estructura” de las piezas y el puzzle para fijarnos sólo en cuántos coloraciones diferentes de la pirámide podían obtenerse. Resultado inicial: 3778 (ya eliminando las simetrías y partiendo de las soluciones “normalizadas”).


¿Cuántas soluciones tienen?

Y así creía haber concluido mi análisis del número de soluciones. Ya que en teoría las permutaciones de colores ya estaban tenidas en cuenta y también las 24 simetrías del tetraedro. Pero me faltaba probar también qué pasaba si las combinaba. Tomé una solución del juego, le apliqué una simetría y luego una permutación de colores adecuada para “normalizar” las solución (y así poder compararla con el listado de 251626 soluciones). De ese modo encontré que llegaba a otra solución teóricamente diferente de ese listado. Es decir, tenía que depurar esas soluciones ya que habría muchas equivalentes.

Es probable que lo mejor fuese modificar el programa para que tenga en cuenta esto. Pero yo tenía ya resultados en Excel y preferí seguir la vía de buscar otro programa que depurase estos resultados. Empecé con el que contenía las 3778 coloraciones diferentes del puzzle ya que me parecía más sencillo y de nuevo con Python conseguimos que esas soluciones se redujeran a 183 coloraciones.

De modo que 183 coloraciones diferentes y 213 “estructuras” diferentes podrían dar como máximo un total de 183*213=38979 soluciones (ya tenía una cota máxima para las soluciones del juego).

Y finalmente, después de bastantes equivocaciones y de casi tirar la toalla en varias ocasiones llegamos a reducir a 31617 las soluciones para Oops again (partiendo de las 251626 iniciales).

Y haciendo lo mismo (ahora a mano) con su hermano pequeño Oops pude comprobar que mis dos soluciones iniciales eran en el fondo equivalentes. Con lo cual, yo diría que Oops (10 bolas) tiene una solución única.


Estas son mis conclusiones y la verdad es que me gustaría que alguien con conocimientos de programación pudiera comprobar si son correctos o si estoy equivocado. Dar por correcto un resultado hecho con ordenador me resulta difícil si no se tiene confianza en el programa usado. Y en este caso, al no tener ni idea de programación mis inseguridades se multiplican. Pero lo que sí tengo claro es que todas las soluciones que he probado de mi listado son válidas y correctas.

Igualmente si alguien tiene algo que corregirme sobre mi forma de considerar soluciones equivalentes, lo debería hacer libremente.

viernes, 12 de junio de 2015

Tangram


El puzzle de la fotografía no necesita presentación, pero aún así me he decidido a escribir este post para rendirle mi pequeño homenaje ya que es el primer puzzle que me compré. Recuerdo que lo vi en la habitación de un compañero del colegio mayor, me lo dejó probar y al día siguiente otro compañero y yo buscamos una tienda para comprarnos otro cada uno. Era la época de exámenes y no podía dejar de jugar con el dichoso tangram.

De todos modos, por si llega a ver esto alguna persona que todavía no sabe en qué consiste este puzzle: Está formado por las 7 piezas que aparecen en la fotografía, y hay que conseguir que la silueta de las piezas dibuje cada una de las figuras propuestas usando todas las piezas sin que se superpongan. La primera figura es un cuadrado, y así se suele guardar en su caja.

El juego es muy antiguo y procede de China, en este caso parece que no es sólo una estrategia de márquetin. Más difícil es llegar a saber cuándo apareció, ya que se mezcla la leyenda, con el márquetin y la realidad. Según pone en la Wikipedia, en 1815, el capitán M. Donnaldson llevó a América un libro escrito en china sobre el tangram y un par de años después se publicó también en USA otro libro similar. También aparecen publicados en el mismo año otro par de libros en Italia y en Francia sobre el tangram. La coincidencia en las fechas de publicación en estos tres países creo que demuestra que el juego se extendió como la pólvora. De modo que a todos aquellos a los que les ha enganchado el juego pueden estar tranquilos, no son los únicos.

Las figuras que podemos formar con las piezas del tangram no son infinitas, aunque el número de las figuras geométricas o dibujos figurativos que se conocen son enormes. Según pone también en la Wikipedia, en 1942 Fu Traing Wang y Chuan-Chin Hsiung demostraron que hay sólo 13 figuras convexas que se puedan formar con estas piezas.


Son famosas algunas “paradojas” a las que podemos llegar con las piezas del tangram (que no son tales, sino falacias). La paradoja de los monjes es atribuida a Dudeney y consiste en formar un monje con píe y luego otro sin pie (puesto que se usan siempre todas las piezas, dichos monjes está claro que serán ligeramente distintos, aunque las figuras en negro parezcan iguales). También es muy conocida la paradoja de la taza mágica de Sam Loyd y la del cuadrado que se muestra en uno de los dibujos siguientes. Hace poco me pasó Primitivo Familiar la paradoja de un paisaje (desconozco su origen), a la que yo añadí un tercer paisaje parecido y que también añado a continuación (enlace para ver más paradojas).



Y como era de esperar, un juego tan popular y que se extendió tan rápidamente ha dado lugar a muchas variantes: El huevo de Colón, Cardio Tangram, Tangram de 5 piezas, Tangram de Fletcher, Armonigrama, Hexagram, Tangram ruso, Tangram triangular, Tangram pitagórico, Tangram de Brugner, … En este enlace puedes ver algunos de ellos, y también dejo yo aquí la fotografía del mi ejemplar del "Huevo de colón".






Una versión que me encontré casualmente este año en la feria del libro de mi ciudad es el tangram triangular o Tangram de 8 piezas. Y lo mejor es que lo encontré junto con el libro “El tangram de los ocho elementos” de Jaume Llibre (de 1977), que es el creador de esta variante.





Este tangram tiene varias peculiaridades, es interesante que cada pieza tenga un tamaño distinto y que los tamaños de las piezas estén en progresión aritmética. Pero tiene el inconveniente de que las longitudes de los lados son todas conmensurables (es decir, hay una medida básica que sirve para que todas las longitudes sean múltiplos exactos de ella), mientras que el tangram original no tiene esta propiedad, sino que utiliza medidas que mezclan lados de longitud racional con irracional (y esto hace más interesante al tangram original, bajo mi punto de vista).

Aunque lo que es sorprendente es el caso del puzzle Stomachion. Este puzzle es el más antiguo del que se tiene constancia escrita y se atribuye nada menos que a Arquímedes (aunque tal vez no fuese el creador sino el responsable de su análisis y por tanto de que haya llegado hasta nosotros).


Durante siglos el puzzle era conocido y asociado a Arquímedes sólo por referencias indirectas y traducciones incompletas al árabe y al latín. Pero, como salido del argumento de una novela, en 1998 llegó a manos de un millonario un manuscrito de oraciones árabes que estaba escrito sobre un texto borrado de Arquímedes (es el llamado, Palimpsesto de Arquímedes). El estudio del libro para llegar a leer buena parte del texto original está descrito en libros y algún documental. Una de las sorpresas encontradas en el palimpsesto es este puzle llamado por  error desde antiguo Stomachion. Por desgracia, el puzzle estaba en la última página rescatada del libro y todo indica a que en las páginas siguientes (perdidas) Arquímedes analizaba el puzzle para ver de cuantas formas posibles se podía construir un cuadrado con todas las piezas dadas.

Es una lástima que esos primeros pasos del análisis combinatorio de la mano de Arquímedes no nos hayan llegado, pero el análisis de todas las soluciones lo llevó a cabo Bill Cutler. Bill encontró todas las soluciones usando un programa informático creado por él mismo, y unas pocas semanas después Fan Chung y Ron Graham confirmaron sus resultados desde un punto de vista más formal. También he encontrado referencias a que lo resolvieron Diaconis y Holmes de Stanford. El número total de soluciones es de 17.152, pero eliminado las simétricas quedarían en 536. Y dado que hay dos piezas iguales que pueden intercambiarse, dichas soluciones se pueden reducir a la mitad: 268. Lo que de momento no podremos saber es si Arquímedes llegó a esta conclusión.


Enlaces:
Wikipedia en inglés
Wikipedia en español
Historia del Tangram
Huevo de Colón en Wikipedia

Variantes1
Variantes2
Wikipedia Estomachion
Entre otras cosas, este enlace contine las 268 soluciones del Estomachion
Art'iculo sobre Estomachion en la Revista Suma (escrito por el Grupo Alquerque)
Actividades con Tangram para el Aula de matemáticas publicado por la sociedad Thales (escrito por A. Gámez, S. Fandiño, L.M. Marín & R. Rodríguez)


domingo, 12 de abril de 2015

Entrelacs


Como puede verse en la fotografía, las piezas que forma este puzzle son muy curiosas. Las piezas principales tienen forma de los dígitos del 0 al 9 dentro de una cuadrícula de tamaño 5x3x1. Además hay otras 6 piezas más pequeñas (que curiosamente se pueden agrupar formando las letras P y F). El objetivo del puzzle es montar un cubo 5x5x5 sin ningún hueco.

(Post-edición: Gracias a los comentarios de Primitivo Familiar Ramos, que se pueden ver al final, ya sabemos que el puzzle es de Patrick Farvacque, de ahí las letras P F. También añadir que Primitivo nos informó que lamentablemente Patrick Farvacque falleció hace unos años.)

miércoles, 31 de diciembre de 2014

Murbiter’s Pseudo-burr


Bueno, ya era hora de que volviese con otro juego. He dejado aparcado el blog durante demasiado tiempo, la vida diaria es un puzzle más difícil que los que aquí presentamos.

Desde este verano he querido hacer este post del puzzle “Murbiter’s Pseudo-burr” diseñado por Primitivo Familiar Ramos y construido por Vinco, pero una y otra vez lo he dejado aparcado por no terminar de estudiar las posibles variaciones de las piezas.

Este año se ha celebrado el IPP34 en Londres y Primitivo llevó allí este puzzle de intercambió. La mayoría de los aficionados a los puzzles pasamos mucha envidia viendo las fotos y esa gran cantidad de puzzles. Pero este año yo he tenido la suerte de tener un poquito de esa IPP34 gracias al regalo que me hizo Primitivo de este puzzle.



viernes, 28 de febrero de 2014

Try-bal Cube



Este es el cuarto (y el último) de los juegos de estas navidades (también de Vinco). Cada pieza consta de tres bolas de madera unidas con una especie de clavija de madera visible en todos los casos. El objetivo del puzzle es apilar las 27 bolas formando un cubo.



jueves, 20 de febrero de 2014

L’s Tri-Ls



El tercero de esta serie de puzzles de Vinco tiene un nombre un poco peculiar. Hace referencia a la letra “L”, y es que esta es la forma que tienen las piezas. Aunque algunas L’s estén bastante desproporcionadas respecto de lo que estamos acostumbrados en esta letra. Además cada pieza está hecha usando tres trozos de madera (de ahí el “Tri” del nombre) cortados cada uno de listones de madera de sección cuadrada o rectangular.




jueves, 13 de febrero de 2014

Roof



Este es el segundo de los puzzles que me trajeron los reyes magos (todos de Vinco). No es tan aparente como Bicone, pero su solución también es muy interesante.

La forma final a la que hay que llegar usando las seis piezas es este “tejado” en el que no hay ningún hueco y que da nombre al puzzle.