Gefascineerd door de Rubik’s Cube

Lees meer

Gefascineerd door de Rubik’s Cube

De Rubik’s Cube heeft dit jaar zijn 44ste verjaardag gevierd. Wat ooit begon als een methode om studenten beter ruimtelijk inzicht te geven, groeide uit tot een wereldwijde puzzelrage. Tegenwoordig strijden spelers om de snelste oplostijd in het zogenaamde ‘speedcuben’. Maar wie had gedacht dat speedcuben ook een kalmerende werking heeft? Hoogleraar Kees Storm vertelt waarom speedcuben voor hem de ideale vorm van mindfulness is.

Het wereldrecord staat momenteel op 4.22 seconden. Kees’ eigen record ligt op 18.71 seconden. De wereldrecordhouder verslaan is dan ook zeker niet zijn doel. Het (snel) oplossen van de kubus geeft hem gewoon een goed gevoel. “Van kinds af aan ben ik gefascineerd door de Rubik’s Cube, die toen net op de markt was. Oplossen lukte toen nog niet en er stonden nog geen handige tutorials op YouTube. Ik liet de Rubik’s Cube een tijd voor wat ‘ie was. Tot enkele jaren geleden, toen mijn kinderen er mee kwamen. Toen begon het weer te kriebelen: als bèta en als vader moet ik dit toch kunnen oplossen?”

Op een gegeven moment wordt het zowel mentaal als fysiek een automatisme; je vertrouwt op mind and muscle memory

Kees Storm
Hoogleraar Theory of Polymers and Soft Matter bij Technische Natuurkunde
Een computationele mindset

“In mijn werk in onze onderzoeksgroep Theory of Polymers and Soft Matter maken we computermodellen van materialen en ben ik elke dag met complexe materie bezig. We bestuderen de materialen waar jij en ik van gemaakt zijn: weefsel, cellen, huid, et cetera. Belangrijke materialen met fantastische eigenschappen: meegaand, zelfhelend, recyclebaar. Daar willen we een voorbeeld aan nemen bij het maken van andere synthetische materialen. Leren van de natuur en de beste trucs afkijken.”

“Een groot deel van mijn werk is computationeel: het schrijven van algoritmes. Die algoritmische manier van werken en denken is precies ook de aanpak die je moet gebruiken bij het oplossen van de Rubik’s Cube: het probleem opbreken in deeltaken. Stap voor stap te werk gaan, zonder het einddoel uit het oog te verliezen.”

Mindfulness

“Ik heb altijd een paar kubussen in mijn kantoor liggen, en gebruik ze als mini-pauze tussen het denkwerk door. Als een mentale ‘reset’ en een vorm van mindfulness. Dat klinkt misschien als een paradox: de kubus is natuurlijk best ingewikkeld. Maar door het veel te doen en de benodigde algoritmes van buiten te leren wordt het zowel mentaal als fysiek een automatisme; je vertrouwt op mind and muscle memory. De bewegingen gaan vloeiend en ze komen als vanzelf. Als je zo de kubus oplost ben je echt even alléén maar daar mee bezig.”

“Ik denk dat speedcuben of Rubik’s Cuben in het algemeen een goede hobby is voor wetenschappers. Iedereen kan wel eens een reset gebruiken en zich even mindful verliezen in een taakje. Even alleen bezig zijn met de kubus in het hier en nu. En grote problemen opdelen in deelproblemen om tot een ingewikkeld inzicht te komen, dat is toch de essentie van wetenschap? Grote vragen stellen en met kleine, methodische stappen tot het antwoord komen.”

Grote problemen opdelen in deelproblemen om tot een ingewikkeld inzicht komen, dat is toch de essentie van wetenschap?

Kees Storm
Hoogleraar Theory of Polymers and Soft Matter bij Technische Natuurkunde

“Ik begon op YouTube: het is ongelooflijk hoeveel mensen allerlei goede tutorials plaatsen, gratis. Na enkele dagen lukte het me. Eerst moet je de basis doorkrijgen, inzicht krijgen in je kubus. Dan de methode van buiten leren en dan sneller worden. Het oplossen van de puzzel geeft me nog steeds een kick.”

De Rubik’s Cube fascineert vele mensen wereldwijd: het is moeilijk, maar het is mogelijk. Je kunt hem niet per toeval oplossen. Je hebt echt wel (ruimtelijk) inzicht nodig en een strategie, maar het is een misverstand dat je ook echt een wiskundige achtergrond moet hebben om de kubus te kunnen oplossen. Iedereen kan het leren.

Daarom heeft Storm een beginnersmethode gepubliceerd waarin hij zes algoritmes uitlegt die nodig zijn om de kubus op te lossen. “Ik vind het leuk om als ik iets kan of weet het over te dragen, anders was ik niet in het onderwijs gaan werken. Het is een groot deel van mijn werk om mensen dingen te leren. En ik heb hier zoveel lol in: dat gun ik anderen ook.”

Ik heb hier zoveel lol in, dat gun ik anderen ook

Kees Storm
Hoogleraar Theory of Polymers and Soft Matter bij Technische Natuurkunde
Denken als een computer

“Om de Rubik’s Cube op te lossen, moet je jezelf aanleren een probleem aan te pakken zoals een computer dat zou doen. Je moet heel systematisch kijken naar de configuratie van de kubus, en dan in stappen naar de oplossing werken. Het is een te complex probleem om in één keer te overzien, maar als je al die stappen kent en op de juiste volgorde doorloopt, komt het uiteindelijk altijd goed.”

“Het helpt al enorm om het probleem wat beter te analyseren. Niet alles aan een kubus beweegt: de zes middenvlakjes zitten vast. Het enige dat je hoeft te doen is de acht hoekblokjes (waar drie kleuren samenkomen), en de twaalf randblokjes (waar twee kleuren op staan) op de juiste plek te zetten. Als je snel wilt worden, werk dan vanuit een vaste oriëntatie en draai de hele kubus zo min mogelijk. Je moet de blokjes, één voor één of met een paar tegelijk, altijd in context oplossen en niet kapot maken wat al opgelost is. In het gehele proces is het belangrijk steeds voor ogen te houden in welke situatie je zit, wat je volgende stap moet worden en daar dan weer het juiste algoritme bij te zoeken."

Sneller worden is volgens Storm een kwestie van herhalen en meer algoritmes leren. Zijn beginnersmodel kent er zes. Om de kubus in zo’n twintig seconden op te lossen, moet je er een stuk of tachtig kennen, maar de echte top in het speedcuben heeft misschien wel 250 algoritmes direct paraat.

Blind oplossen

Met behulp van computers is bewezen dat er maximaal twintig draaiingen nodig zijn om de kubus op te lossen. Storm: "Daarom is het opmerkelijk dat de hele snelle jongens en meisjes in het speedcuben typisch wel zo’n vijftig tot zestig keer draaien om tot de oplossing te komen. Zij kennen zóveel algoritmes en kunnen die zó snel uitvoeren, dat er per saldo meer draaiingen nodig zijn maar het geheel toch sneller klaar is. Naast het speedcuben bestaan er ook competities waar het zaak is de kubus in zo min mogelijk draaiingen op te lossen. Dat is razend lastig. Iets nieuws dat ik zelf nog wel eens zou willen leren op dit gebied is de kubus blind op te lossen. Dat lijkt me nu onmogelijk, maar er zijn zoveel mensen die het kunnen dat ik het toch ook zou moeten kunnen leren.”

Deel dit artikel via je socials