Rubik (Zeka) Küpü nedir?

 

Türkiye’de piyasaya sunulduğu adıyla Sabır Küpü, Zeka Küpü ya da özgün adıyla Rubik Küpü (Rubik’s Cube), 1974 yılında Macar heykeltıraş ve mimar Ernõ Rubik tarafından icat edilen mekanik bir bulmacadır. Bu plastik küp başlıca dört şekilde piyasaya sürülmüştür: 2×2×2′lik Pocket Cube (Cep Küpü), 3×3×3′lük standart küp, 4×4×4′lük Rubik’s Revenge (Rubik’in Öcü), 5×5×5′lik Professor’s Cube (Profesör Küpü). 6×6×6 ve 7×7×7′lik küpler hâlihazırda üretilmektedir. “Sabır Küpü” diye bilinen 3×3×3′lük modelin her yüzünde 9 kare olmak üzere alanı toplam 54 kare, hacmi de 26 birim küptür (ortadaki görünmeyen küpü saymazsak). Yüzeyindekikareler genel olarak altı farklı renk ile etiketlendirilmiştir. Bulmaca çözüldüğünde küpün her yüzü tek renkten oluşur. 3×3×3′lük özgün modelin yirmi beşinci yıldönümü, 2005 yılında, beyaz yüzün ortasında bulunan etiketin, “Rubik’s Cube 1980-2005″ yazılı logoyu taşıyan parlak bir etiketle değiştirildiği özel serinin satışa çıkarılmasıyla kutlandı.

Yaratıcısı tarafından ilk olarak “Sihirli Küp” adı verilen bulmacaya 1980 yılında “Rubik’s Cube” adı verildi ve aynı yılın Mayıs ayında tüm dünyaya dağıtıma başlandı. 300 milyon adetle dünya üzerinde en çok satılan oyuncak olduğu söylenir.

Rubik Küp Türleri
Rubik’s Küp
Size: 56.5 mm on a side
Permütasyonu: 43,252,003,274,489,856,000 veya 4.33×1019
 Rubik’s Paket Küp (2x2x2)
Boyut: 40.0mm on a side
Permütasyonu: 3,674,160 veya 3.67×106
Rubik’s Revenge
Boyut: 66.0mm on a side
Permütasyonu: 7.40×1045
Professör Küp
Boyut: 69.0mm on a side
Permütasyonu: 2.83×1074
Piramit
BOYUT: 102.0mm on a side
Permütasyonu: 75,582,720 yada 7.56×107
ve diğerleri…

Yüzeyindeki kareler genel olarak altı farklı renk ile etiketlendirilmiştir. Bulmaca çözüldüğünde küpün her yüzü tek renkten oluşur. 3×3×3′lük özgün modelin yirmi beşinci yıldönümü, 2005 yılında, beyaz yüzün ortasında bulunan etiketin, “Rubik’s Cube 1980-2005″ yazılı logoyu taşıyan parlak bir etiketle değiştirildiği özel serinin satışa çıkarılmasıyla kutlandı.
Yaratıcısı tarafından ilk olarak “Sihirli Küp” adı verilen bulmacaya 1980 yılında “Rubik’s Cube” adı verildi ve aynı yılın Mayıs ayında tüm dünyaya dağıtıma başlandı. 300 milyon adetle dünya üzerinde en çok satılan oyuncak olduğu söylenir.
Tasarım ve gelişim
Sihirli küp, geometri ile ve üç boyutlu şekillerle ilgilenen Macar heykeltıraş ve mimarlık profesörü Ernő Rubik tarafından 1974 yılında icat edilmiştir. 1975 yılında HU170062 numaralı Macar patentini alan Rubik uluslararası patent için başvuruda bulunmamıştır. İlk deneme üretimi 1977’nin sonlarına doğru yapılmış ve Budapeşte’de oyuncakçılara dağıtılmıştır.
Macaristan’da popülerliği artan küp ile Batılı bilimadamları da ilgilenmeye başladı. 1979 yılında “Ideal Toys” ile uluslararası pazara çıkarılması konusunda anlaşmaya varıldı. 1980’lerin başlarında Londra, New York, Nürnberg ve Paris’te yapılan oyuncak fuarlarında uluslararası sahneye çıkarıldı.
Kısa süre için üretimine ara verilerek, Batı dünyasının güvenlik ve paketleme yönetmeliklerine uyumu sağlandı. Ideal Toys, hafifletilen küpe yeni bir isim koymaya karar verdi. “Gordiyon düğümü” ve “İnka altını” isimleri düşünüldükten sonra “Rubik’s Cube” (Rubik’in Küpü) adında karar kılındı ve ilk parti Macaristan’dan 1980 Mayısı’nda ihraç edildi. Başlangıçta ortaya çıkan arz yetersizliği nedeniyle kısa sürede birçok ucuz taklit ortaya çıktı. 1984 yılında Ideal Toys Larry Nichols’ın US3655201 no.lu patentine karşı açtığı davayı kaybetti. Japonya’da ise Sabır Küpü için patent alma prosedürü işlerken Terutoshi Ishigi benzer bir mekanizma için JP55‒8192 no.lu Japon patentini aldı. Ishigi’nin bağımsız olarak aynı icadı yaptığı kabul edilir.
Popülerlik
1980’den 1982’ye kadar yüz milyonun üzerinde Küp satıldı. [5] 1980 ve 1981 yıılarında Britanya Oyuncak Perakendecilerince verilen Yılın Oyuncağı ödülünü kazandı. Sabır Küpü piyasaya çıktıktan kısa süre sonra benzer birçok oyuncak hem Rubik hem de başkaları tarafından piyasaya sürülmüştür. Bunların arasında 4×4×4 , 2×2×2 ve 5×5×5 tipleri ile birlikte Piramit adı verilen dörtyüzlü tipi de bulunmaktadır.
2005 Mayısı’nda Yunan Panagiotis Verdes 6×6×6’lık Sabır Küpünü çözdü ve 23 Mayıs 2006’da Sabır Küpü çözme konusunda dünya şampiyonluğu olan Frank Morris bu yeni küpü denedi. Daha önce 3×3×3’I 15 saniyede, 4×4×4’ü 1 dakika 10 saniyede, ve 5×5×5’i 2 dakikada çözen Morris, 6×6×6’yı 5 dakika 37 saniyede çözdü. Temmuz 2006’da Verdes başarılı bir şekilde 7x7x7’lik küpü de çözdü ve Frank Morris’in bu küpü denerken çekilen video görüntüsü 27 Ekim 2006’da İnternet üzerinde yayımlandı.[6]
1981’de İngiltere’den on iki yaşındaki Patrick Bossert You Can Do the Cube (Küpü Siz de Yapabilirsiniz) (ISBN 0-14-031483-0) adındaki kendi çözüm kitabını yayımladı. Bu kitap on yedi baskıyla dünya üzerinde 1,5 milyon adet satıldı ve hem The Times’ın hem de New York Times’ın en çok satan kitaplar listesine girdi.
Bulmacanın en çok ilgi topladığı dönemlerde renkli etiketler de satışa sunulmuştu. Böylece küpü çözemeyip düş kırıklığına uğrayan ya da sabırsız küp sahipleri, sabır küplerini ilk hâline getirebiliyordu.
Çalışma sistemi
Standart küpün her kenarı yaklaşık 5,7 cm’dir. Bulmaca yüzeyindeki yirmi altı küpçükten oluşur. Ancak her yüzün orta küpçüğü aslında merkez mekanizmaya bağlı kare bir yüzeyden ibarettir. Bu mekanizma diğer parçaların girebileceği ve hareket edebileceği temeli oluşturur. Yani küp aslında kesişen üç eksende altı orta kareyi tutan bir merkez parça ve bu merkez parçanın üzerine takılan ve üzerinde dönebilen yirmi küçük plastik parçadan oluşmaktadır. Küpü kolayca parçalarına ayırmak mümkündür. Bunun için genellikle bir kenarı 45° açıyla döndürüp, köşedeki küpçüğü hafifçe zorlayarak orta küpçükten ayırmak yeterli olmaktadır. Ancak dikkat edilmezse köşe küpçüğü zorlarken ortadaki mekanizma da kırılabilir. Yani Küpü parçalarına ayırıp sonra tekrar birleştirerek çözmek basit bir işlemdir ama asıl amaç bu değildir.
İki tarafında farklı renk olan on iki kenar parça ve üç tarafında farklı renk olan sekiz köşe parça vardır. Her parçanın kendine özgü bir renk kombinasyonu vardır ama tüm olası kombinasyonlar mevcut değildir. Örneğin eğer beyaz ve sarı renkler karşıt yüzlerde ise hem beyaz hem de sarı renk içeren köşe parça yoktur. Bu küpçüklerin birbirlerine olan görece konumlarını değiştirmek için Küpün dış üçte bir bölümünü 90°, 180° ya da 270° çevirmek yeterli olur. Ancak bulmacanın çözülmüş hâlinde, renkli yüzlerin birbirlerine göre konumları sabittir.
Son zamanlardaki küplerde renkler şöyle dağılmıştır: Kırmızı karşısında turuncu, sarı karşısında beyaz ve yeşil karşısında mavi. Ancak sarı karşısında yeşil ve mavi karşısında beyaz olan farklı kombinasyonlara da rastlanır.
Permütasyonlar
Normal (3x3x3)’lük sabır küpü (8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43.252.003.274.489.856.000 farklı konuma ya da matematik dili ile permütasyona sahiptir. Bu sayı (~4.3 × 1019) olarak da yazılabilir ve 43 kentilyon olarak okunur. Ancak bu sayının herkes tarafından tam olarak anlaşılamayacağı düşünüldüğünden reklamlarda kübün yalnızca “trilyon” kadar konumu olacağı söylenmiştir. Bu kadar fazla konumu olsa da küpler yirmi dokuz ya da daha az hareketle çözülebilir.
Aslında Küpü oluşturan parçalar (8! × 38) × (12! × 212) = 519.024.039.293.878.272.000 (yaklaşık 519 kentilyon) kadar farklı konuma getirilebilir ama bunun yalnızca on ikide biri (1/12) ulaşılabilir konumdur. Çünkü tek bir kenarı değiştirebilecek ya da tek bir köşeyi döndürebilecek hareket sırası mümkün değildir. Bu nedenle ancak küpü söküp tekrar birleştirerek ulaşılabilecek on iki olası konum kümesinden ya da “evren”inden sözedilebilir.

Orta yüzler
Özgün ve hâlâ resmî Rubik Küpü’nde orta yüzlerde herhangi bir işaret yoktur. Bu nedenle ortada bulunan küpçüklerin de bağımsız olarak dönebileceği gerçeği açık olarak görülememektedir. Eğer isterseniz, kübün orta yüzündeki etiketin her kenarını karşısındaki renkte yazan bir kalemle işaretleyebilirsiniz. Lo Shu sihirli karesi gibi bazı küpler orta yüzleri de işaretlenmiş olarak üretilmektedir. Dolayısıyla küpü çözerken orta yüzlerdeki işaretleri de doğru çözebilmek oyuna ek bir zorluk getirmektedir.
Rubik Küpü’nün orta yüzlerine işaret koymak ayırt edilebilir konumların sayısını artırdığı için permütasyonları da artırır. Orta yüzlerin işaretlerini dikkate almadan küp çözüldüğünde her zaman için çift sayıda orta yüz, çeyrek tur döndürülmek zorunda olacaktır. Dolayısıyla orta yüzler için 46/2 = 2.048 olası konum bulunmaktadır ki bu da küpün toplam permütasyon sayısını 43.252.003.274.489.856.000 ‘den 88.580.102.706.155.225.088.00 0 ‘e çıkarmaktadır.

Çözümler
Birbirinden bağımsız olarak Rubik Küpünün birçok çözüm yöntemi bulunmuştur. En popüler yöntem David Singmaster tarafından geliştirilmiş ve 1980 yılında Notes on Rubik’s Magic Cube (Rubik Sihirli Küpü Üzerine Notlar) adlı kitapta yayımlanmıştır. Bu çözümde küp seviye seviye çözülüyordu. Önce üst seviye, sonra orta, en sonra da alt seviye çözülüyordu. Diğer çözümler, “önce köşeler” yöntemi ile birlikte birçok farklı yöntemin kombinasyonundan oluşuyordu.
Rubik Küpünü olabildiğince hızlı çözebilmek için hızlı küp çözüm yöntemleri de geliştirildi. En yaygın hızlı küp çözüm yöntemi Jessica Fridrich tarafından geliştirilmiştir. Bilinen bir başka yöntem de Lars Petrus tarafından geliştirilmiştir. Çözümler genel olarak bir algoritmadan oluşur. Bu algoritmalar da belirli bir amaca yönelik yapılan döndürme hareketleridir. Örneğin bir algoritma diğer tüm küpçükleri yerinde bırakırken yalnızca üç köşe küpçüğün yerini değiştirir. Bu algoritmalar bulmacanın o andaki hâline göre belirlenmiş bir sırayla uygulanır.

Hareket gösterim sistemi
3×3×3 ‘lük Rubik Küpü çözüm kitapçıklarının çoğu David Singmaster tarafından geliştirilen gösterim sistemini kullanarak hareket algoritmalarını tanımlar. Bu sisteme genel olarak “Küp gösterimi” ya da “Singmaster gösterimi” denir. Göreceli olan tanımlama nedeniyle herhangi bir küp için kullanılabilir.
F (Front-Ön): Size bakan yüz
B (Back-Arka): Ön yüzün arkasında kalan yüz
U (Up-Üst): Ön yüzün üstünde kalan yüz
D (Down-Alt): Üst yüzün karşısında ya da ön yüzün altında kalan yüz
L (Left-Sol): Ön yüzün solundaki yüz
R (Right-Sağ): Ön yüzün sağındaki yüz
Bir harfin arkasından kesme işareti geldiğinde o yüzün saat yönünün tersine çeyrek tur döndürüleceği anlamına gelir. Kesme işareti olmadan kullanılan harf ise saat yönünde çeyrek tur döndürülmesi için kullanılır. Bir harfin arkasından 2 kullanıldığında (genelde üst simge olarak yazılır) o yüzün yarım tur döndürülmesi anlamına gelir ve döndürme yönünün bir önemi yoktur.
Az kullanılan hareketlerin arasında küpün üçte ikisini ya da tamamını döndürmek için kullanılan gösterim yer alır. x, y, ve z harfleri, küpün gösterilen eksenlerinden biri etrafında tamamen döndürülmesi için kullanılır. X ekseni sol ve sağ yüzleri dik olarak kesen çizgidir. Y ekseni üst ve alt yüzlerden, Z ekseni de ön ve arka yüzlerden geçen çizgidir.
f, b, u, d, l, ve r olarak kullanılan küçük harfler sözü edilen yüzün ilk iki seviyesini hareket ettirmek için kullanılır. Ayrıca M, E, ve S içeride kalan kısmın hareketi için kullanılır. M harfi, L ve R arasında kalan kısmın aşağı hareketi için, E harfi U ve D arasında kalan kısmın sağa hareketi için ve S harfi de F ve B arasında kalan kısmın saat yönünde döndürülmesi için kullanılır.
Örnek olarak üst kısımdaki üç köşe küpçüğü diğer parçaların yerine değiştirmeden hareket ettirmek için kullanılan F2U’R'LF2RL’U'F2 algoritması şöyle okunur:
Ön yüzü 180 derece çevir
Üst yüzü saat yönünün aksine 90 derece çevir
Sağ yüzü saat yönünün aksine 90 derece çevir
Sol yüzü saat yönünde 90 derece çevir
Ön yüzü 180 derece çevir
Sağ yüzü saat yönünde 90 derece çevir
Sol yüzü saat yönünün aksine 90 derece çevir
Üst yüzü saat yönünün aksine 90 derece çevir
Son olarak ön yüzü 180 derece çevir.
Yeni başlayanları yıldırmamak için bu gösterim sisteminin yanısıra algoritma açıklayıcı resimler ve çevrimiçi çözümlerde de animasyonlar verilmektedir. Yukarıdaki algoritmanın animasyonunu buradan görebilirsiniz.

Yarışmalar
Rubik Küpünü en kısa sürede kimin çözebileceğini görmek üzere birçok yarışma düzenlenmiştir.
İlk Dünya şampiyonası 5 Haziran 1982’de Budapeşte’de düzenlendi. Yarışmayı, Los Angeles, ABD’den katılan Vietnamlı öğrenci Minh Thai 22,95 saniyelik bir süreyle kazanmıştır.
Birçok kişi tarafından daha kısa sürelere ulaşılmış olsa da zamanlama ve yarışma kurallarına uygun olarak kaydedilmediklerinden resmî olarak tanınmamışlardır. Yalnızca Dünya Küp Derneği (‘’World Cube Association’’ – WCA) tarafından düzenlenen yarışmalarda kırılan rekorlar kaydedilmektedir.
2004 yılında WCA Stackmat zamanlayıcısı adı verilen özel bir alet ile birlikte yeni kurallar belirlenmiştir.
Toby Mao 6 Ağustos 2006 tarihinde 2006 ABD Ulusal Şampiyonası sırasında 10,48 saniye ile rekor kırmıştır. Resmî dünya rekoru ise beş küpün derecelerinin ortada kalan üçünün ortalaması olan 13,22 saniyedir ve 20 Mart 2006 tarihinde Norrköping, İsveç’te Finli Anssi Vanhala tarafından kırılmıştır.

Alternatif yarışmalar
Yukarıdakilere ek olarak küpü değişik durumlarda çözebilmeye yönelik resmî olmayan yarışmalar da bulunmaktadır. Bu yarışmalar arasında şunlar sayılabilir:
Gözü kapalı çözmek
Kübün üzerindeki renkleri karıştırmak için özel olarak ışıklandırılmış odalarda çözmek
Su altında nefesini tutarak çözmek
Tek el kullanarak çözmek