Bonus 5: Stroj hrající hru Nim na brněnském veletrhu (1960)

Hra na původním stroji, výstaviště BVV, září 1960 (zdroj: VTM 1/1961, str.20)

Po rozhovoru o tuzemských sálových počítačích se s Jirkou Bernáškem opět vydáme do počítačového pravěku a budeme se snažit vypátrat nejstarší tuzemskou hru. Na řadu tentokrát přichází unikátní stroj hrající hru Nim (viz její další adaptace na mikropočítače), který v mnoha ohledech předběhl svojí dobu. 

Pravděpodobně nejstarší tuzemský hrací automat vznikl již v roce 1960 a hrál jednu z variant hry NIM. Vytvořil jej při svém studiu (aspirantuře) v rámci VÚMS Pavel Pelikán (pozdější profesor na VŠE - dnes tedy prof. Ing. Pavel Pelikán, CSc.). Jak po letech sám prozradil, inspirací mu byl rozhovor s geniálním zakladatelem tuzemské počítačové školy, prof. Antonínem Svobodou, který se touto hrou bavil na lodi při svém útěku do USA v roce 1941. Pelikán svůj stroj osobně sestavil ze 104 ks. elektromagnetických relé z Aritmy, čímž po měsíci analýzy herních principů, dalším měsíci návrhu logických obvodů, a nakonec ještě měsíci pájení, vznikl fungující stroj. Ten byl vystaven na Brněnském veletrhu v září 1960, kde s ním návštěvníci mohli hrát (takže máme zároveň tu čest s hrou skutečně publikovanou).

Před zahájením veletrhu otisklo Rudé Právo (8.9.1960) o tomto stroji dokonce samostatný článek, který zmiňuje "nevelkou skříň" s relé, řídící skříňku, ale také konstatuje že "vyhrát nad ním není lehké", nebo chválí "zdvořilost" stroje. Ten byl vybaven "světelnými nápisy" (dle dobových fotografií měl nad rámec samotné hry celkem 21 dalších indikačních žárovek), které hlásily např. "Zlepšete se", poděkování "výbornému hráči", nebo upozornění, že hráč ztratil možnost výhry. Také časopis Sdělovací Technika věnoval na svých stránkách (mezi jinak obvyklými rádii a televizory) tomuto "stálému magnetu pro hustý dav" mimořádně velkou fotografii. Fronta zájemců o hru byla nepřetržitá, kybernetický hráč si hru "sám komplikoval, úmyslně dělal špatné tahy", "komentoval hru světelnými nápisy" a "snažil se dělat situaci nepřehlednou", čímž "projevoval prvky zcela lidské rafinovanosti". Redaktor si jen posteskl, že u stroje chyběl odborný výklad, který by mohl kybernetiku popularizovat. Tomu v podstatě dává za pravdu i článek v časopisu VTM, který rozebírá teorii některých variant hry NIM, propracovanost vystaveného stroje však značně podceňuje.

Téma se údajně později objevilo i na televizní obrazovce, stroj byl v květnu 1961 vystaven ještě i v Paříži (Palais de la découverte). Třebaže šlo o "pouhou" hru, získával si pozornost jakožto tehdy ještě vzácná praktická ukázka módního oboru kybernetiky (alias číslicové techniky).

Popis principů a struktury stroje, včetně blokového schématu, byl autorem publikován ve sborníku Stroje na Zpracování Informací (1962). Stroj je tam nazýván počítačem, a nutno uznat, že skutečně některé rysy počítače má: Pracuje v binárním kódu, obsahuje paměť (4x3 bity) s datovou sběrnicí, operační a řídící jednotku provádějící 3 různé operace, i zdroj hodinových impulsů. Jeho řadič, zobrazovací jednotka, i další obvody rozšiřující strategii hry, jsou ovšem již provedeny formou pevně propojené logiky - algoritmus je neměnný a stroj neprovádí žádný programový kód. Z dnešního pohledu jej tedy lze přirovnat spíše k jednoúčelovému kalkulátoru, nebo ještě spíše k hracímu automatu.

Původní stroj bez krytů (zdroj: VTM 4/1961, titulní stránka)

Hra NIM existuje v mnoha různých variantách. V tomto případě hráči střídavě odebírají libovolný počet bodů (avšak nejméně jeden) v některém ze čtyř sloupců, přičemž hru prohraje ten, kdo byl donucen k odebrání posledního bodu. Stroj byl vybaven žárovkovým displejem ve formátu 4 sloupců po 7 žárovkách, šesti tlačítky (čtyři pro odebírání bodů z jednotlivých sloupců, jedno pro ukončení tahu a jedno pro start nové hry), a ještě 12 páčkovými spínači pro přednastavení libovolné výchozí situace pro novou hru (v binárním kódu, tyto nebyly zřejmě veřejnosti přístupné).

Samotná hra je poměrně jednoduchá a existuje pro ni exaktní výherní strategie, popsaná i ve zmíněném článku. Dozvíme se tam, že ve hře mohou nastat "výherní" či "prohrané" situace, kde v prvním případě lze vypočítat "správný" tah, který přivede soupeře do situace "prohrané", zatímco v druhém případě je jedinou nadějí soupeřova chyba. Stroj tuto strategii dokonale ovládá - ale nejen to!

Autor se totiž pustil ještě mnohem dál. V článku najdeme rovněž úvahu nad strategií živého hráče, který hru tohoto typu považuje za zábavnou pouze do chvíle, kdy oba hráči již objevili její principy. Zkušený hráč proto různě mění strategii, nebo dokonce dělá v relativně bezpečných situacích i záměrné chyby, aby méně zkušenému protivníkovi poskytl co nejméně vodítek ke zvládnutí herní strategie. Teprve takovýto přístup dělá z relativně jednoduché matematické úlohy zábavu - a Pelikánův stroj se tím také opravdu řídí.

Stroj umí dělat "správné" tahy dle teorie, ale i víceméně nahodilé vyčkávací tahy (přesto s jistou opatrností), ke kterým se uchyluje jednak v bezvýchodných situacích, ale i z taktických důvodů - tedy pro "zmatení nepřítele". Umí i různě měnit strategii hry (ve smyslu změny pořadí při výběru z proveditelných tahů), takže i totožnou situaci zahraje pokaždé trochu jinak. Umí si také pamatovat, které strategie vedly k prohře, a příště se jich vyvarovat. Dále umí hrát na třech úrovních obtížnosti, v nichž dělá čím dál méně chyb, přičemž level se zvyšuje podle úspěšnosti (počtu vítězství) protihráče. Umí i rozeznat situace, kdy je třeba se záměrných chyb vyvarovat. Konečně v případě úplné porážky stroje (vyčerpání všech levelů a strategií), nebo člověka (4x za sebou), stroj umí i odmítnout další hru.

V době, kdy stroj vznikl (1960), fungovaly teprve první dva v tuzemsku vyvinuté počítače (SAPO a E1a, oba rovněž postavené na technologii relé), celkově (včetně importovaných a jednoúčelových strojů) u nás ještě nebylo v provozu možná ani 10 počítačů. V tomto světle je propracovanost hry vskutku pozoruhodná, a pravděpodobně jí patří i prvenství mezi tuzemskými digitálními hrami vůbec. Totéž ostatně v jednom z dobových článků tvrdí i sám autor.

Blokové schéma původního stroje (zdroj: sborník Stroje na Zpracování Informací, č.8/1962, str.167); (I - tlačítka, II - žárovkový displej, A - paměť, B - operační jednotka, C - řídící obvod, D - hodnotící obvod, E - komutátor, F - řízení komutátoru, G - obvod pro vyloučení neúspěšných strategií, H - obvod záměrně nesprávných tahů. Zjednodušená verze přebírá jen bloky A-C, z menší části D, a některé nezakreslené části.)

Vzápětí vznikla ještě zjednodušená verze stroje, pokřtěná jménem "Kyberneťáček" a publikovaná v časopisu VTM (na tu se podíváme podrobněji v samostatném článku). A co bylo dál? Původní "veletržní" stroj si převzalo Technické Muzeum (takže není vyloučeno že možná někde v depozitáři dodnes existuje), a bohužel se na něj pomalu zapomnělo, později byl sotva párkrát někde zmíněn. Snad přišel prostě jen příliš brzy...

Dalšího tuzemského následovníka stroj našel až v návodu Amatérského Rádia z roku 1974, který představil spíše jen hrubý náčrt vzdáleně podobného stroje, sestaveného již z integrovaných obvodů řady TTL a displeje s digitrony. Jednalo se však o podstatně primitivnější "jednořádkovou" verzi hry NIM, a i vnitřní strukturu stroje lze ve srovnání s verzí P. Pelikána považovat za méně elegantní. Úvodní analýza sice mluví vyloženě počítačovou terminologií, zapojení je však vedle základní logiky do značné míry založeno jen na přesouvání impulsů mezi různými čítači, čímž evokuje spíše logiku tehdejších reléových telefonních ústředen, než výpočetní techniky. Existovaly i ještě jednodušší "dětské" verze, sahající až na úroveň jediného klopného obvodu a dvou žárovek. Srovnatelnou konkurenci tak původní stroj zřejmě našel až v průběhu 80. let, s nástupem domácích mikropočítačů.

Pro úplnost dodejme, že v zahraničí podobné projekty vznikaly už i dříve. Zejména je to velmi podobně provedená americká hra Nimatron (1940), spíše edukativně zaměřený britský Nimrod (1951) a několik dalších raných verzí (již softwarových, od 1954). Tyto první herní vlaštovky však obvykle sloužily jen krátkodobě k prezentaci stroje či technologie, a neměly většinou na další vývoj velký vliv. Bývaly patrně považovány za natolik nedůležité, že se o nich nešířilo mnoho informací, a tak si svoji "první" hru mohla nezávisle na sobě vytvořit celá řada autorů z celého světa. Spokojíme-li se ostatně s teoretickým návrhem hracího automatu, který ovšem nebyl reálně vyroben, získal by titul vůbec nejstarší digitální hry Charles Babbage a jeho Tic-Tac-Toe automaton (1864), navržený pro jednoduchou verzi Piškvorek (3x3 pole). Na tom si ale nikdo nikdy reálně nezahrál.

Zdroje: 

• Pavel Pelikán: Machine performing the game NIM (sborník Stroje na Zpracování Informací, č.8/1962, str. 163)
• vyjádření autora (e-mail, 2023)
• Stroj, který je soupeřem ve hře / Ukázka kybernetického zařízení na brněnský veletrh (Rudé Právo, 8.9.1960, str.2, podepsáno zkratkou "lb")
• Viděli jsme v Brně (Sdělovací Technika 12/1960, str. 442)
• Vl. Pek: Lze kybernetický stroj obehrát? (Časopis VTM 25/1960 str. 778)
• Fotografie z časopisu VTM (číslo 1/1961 a 4/1961)