Trisolaris Human Computer

Camp game - players are part of 'simple' logic circuit which can perform multiplication. Even 6 years old can manage to resolve simple logic gates and therefore together can calculate more complicated tasks. Inspired by Trisolaris human computer introduced in The Three Body Problem book.

This repository (game's rules, info, required material...) is written in czech as it was pilotted on camp in Czech Republic. This project primary purpose is to store created material with possibility of additional tuning in future runs.

Popis

Táborova hra, kdy jednotliví hráči probíhají na prvním pohled složitým obvodem složeným z logických operátorů AND, OR a XOR, které sami vyhodnocují.
Na vstupu si získají dvě čísla a výstupem, podle tabulky je převedou do dvojkové soustavy, zahájí výpočet a na konci získají výstup v dvojkové soustavě, který převedou do desítkové soustavy, je-li výsledek správný, mají bod a mohou zahájit nový výpočet, tým s nejvíce body vítězí.

Hru jsme zrealizovali s 3 bit násobicím okruhem, tedy jsme násobily čísla od 0 do 7 s výsledkem max 49.

• Věk: 6+ (je potřeba umět základně číst)
• Počet hráčů: ~13 hráčů na tým (na tomto počtu bylo pilotováno)
  • 5-15 hráčů - tým
  • libovolný počet týmů
• Čas na přípravu: 8h
• Čas na hru: ~2h
• Vedoucí na hru: 2 + vedoucí ke každému týmu
  • doporučuji
• Prostor: hráli jsme na ploše cca 80mx80m

Slovník

• logický operátor (zkráceně operátor) - papír (formátu A5), na kterém je nakreslený logický operátor AND, OR, XOR, K (křižovatka - operátor vytvořený pro potřebu této hry, dokáže roydvojit signál), dále operátor má
  • id např. AND-01
  • vstup a výstup s id vstupních a výstupních operátorů
  • vyhodnocovací tabulka (hráči si nemusí pamatovat, jak se operátor vzhodnocuje, je to zde napsané)
• signál - zalaminované číslo 0 nebo 1
• logický okruh - soustava operátorů včetně vstupu a výstupu

Materiál

připravený diagram s operátory je v přiloženém human-computer.drawio

• 2x nakres obvodu A1
• 4x nakres obvodu A4
• treninkovy obvod
• tabulka převodu z desítkové do dvojkové soustavy - čísla 0-49 (pro 3 bitové násobení)
• tabulka převodu z dvojkové do desítkové soustavy - čísla 0-7 (pro 3 bitové násobení)
• papírky s příkladem v barvě týmu (příklad je vytisknut 2x, jeden pro start a jeden pro cíl)
• operatory - 50 x pocet tymu - vytisknout na papír v barvě týmu
  • 6x start
  • 1x konec
  • 18x AND
  • 9x XOR
  • 3x OR
  • 18x K (krizovatka)
• signal - 40 x pocet tymu - vytisknout na papír v barvě týmu
  • 20x '1'
  • 20x '0'
  • • rezerva
• velcro - aby se mohli lístečky signálu přilepit suchým zipem k operátorům v tereénu a zabránilo se problémům s větrem
• "věci" (lavičky, židle, kbelíky, stoly) na které se v hracím poli přilepí operátory
• izolepa pro připevnění operátoru

Doporučuji minimálně lístečky se signálem zalaminovat, jsou relativně malé a mohou rzchle degradovat v opocených rukou.

Příprava

1. pochopit princip logického okruhu 3 bitové násobičky (3bit multiplier)
   • jeden člověk bz měl celý princip chápat - pro ty, kterým to bude připadat složité, dejte tomu šanci a během cca 4-8h to určitě pochopíte, nebojte si vzít papír a tužku a zkoušet si to, začněte s 2bitovou násobičkou
   • zdroje:
     • video: https://www.youtube.com/watch?v=O34KquoMpT0
     • video: https://www.youtube.com/watch?v=5XbRIVWFRIw
   • doporučený postup pro pochopení
     a. vezměte si tužku a papír a pod sebou si vynásobte 2 čísla
     b. převeďte si ta čísla do dvojkové soustavy a vynásobte je pod sebou, poté je převeďte zpět
     c. pochopte jak funguje AND operátor a že vlastně dělá právě násobení dvou cifer v dvojkové soustavě
     d. pusťte si první video o násobení (video o tom, co je half adder a full adder si pusťte až budete mít pocit, že to potřebujete)
     e. nevzdejte ot a poctivě si vším projděte a rozkreslete si na papír
2. vytisknout materiál
3. příprava materiálu ~ 3h
   • vše nastříhat
     • operátory seskupit po týmech a poté seřadit dle typu a čísla
       • v momentě kdy se pak v terénu umisťuje (třeba na židli) operátor, umístí se sem operátor pro všechny týmy (např. AND-01)
     • velcro jsme dělali pásky široké 0.5cm
   • nalepit velcro na operátory a na signály, tak aby šlo signál připevnit na vstup, či výstup operátoru
4. Vysvětlení pravidel vedoucím, zvláště vedoucí pro každý tým musí přesně a dokonale chápat, co mají děti dělat. Nemusí rozumět tomu, proč obvod vzpadá jak, vypadá. Každý vedoucí obdrží jeden výtisk pravidel, která jsou určená primárně pro něj.
5. příprava v terénu ~ 1h
   • umístění jednotlivých operátorů v terénu (hru jsme hráli po poledním klidu a o poledním klidu jsme ji roznášeli v terénu), z této části jsme udělali takovou úvodní scénku, pustili jsme z reproduktoru zvuky stavby, dva lidé koordinovali stavbu a s nákresem okruhu umisťovali lístečky s id operátorů na jejich místo, následně ostatní vedoucí přinášeli na tato místa předměty, ke kterým byl poté operátor přilepen izolepou, a připevňovali operátory. Následně se ještě (spíš pro efekt a lepší orientaci) mlíkem obtáhli skupiny operátorů odpovídajcím full adderům FA a hal adderům HA (to vytvořilo pěkně členitou plochu a usnadnilo kontrolu správnosti orkuhu)
   • kontrola, že všechnz operátory jsou umístěny dle diagramu
   • připravit výstup diagramu
     • stůl na kterém je připevněn výstup a flipchart, kdy za každý získaný bod se nalepí kostička v barvě týmu, takže všichni hráči vidí přes celou plochu, jak si vedou
     • tabulka s převodem z dvojkové do desítkové soustavy

Vysvětlení pravidel ~ 1h - 1.5h

• cca 30 min - první vysvětlení dětem
  • včetně názorné ukázky vyhodnocení operátoru
  • není potřeba, aby po této fázi všechny děti chápaly, jak hra funguje
  • dát uvodní doporučení - běhat ve dvojicích a provádět kontrolu
• cca 45 min - vysvětlení v týmech + zkouška na zkušebním okruhu, extra krátký okruh pro zkoušení, nemusí dávat smysluplné výsledky
  • dbejte důraz na připravenost vedoucích, a důležitost vyzkoušení si obvodu
  • vedoucí je i v průběhu hry u týmu, aby mu pomáhal
    • pomoc s převodem z desítkové do dvojkové soustavy je v pořádku
    • pomoc se strategií by měla být obezřetná, ve chvíli, kdy tým v průbehu hry opakovaně selhává ve výpočtu, měl by pomoci (doporučit běhat po dvojicích atd.)

Další poznámky

• místo, kde si hráči převezmou zadání příkladu může bát stejné, jako místo výstupu okruhu - může být i výhodné, zamezí se zahájení nového výpočtu, když už je výpočet v procesu
• je výhodné mít v terénu vedoucí, kteří prochází a ad hoc kontrolují, jak hráči vyhodnocují obvod a mohou upozornit na chybu
  • jsou různé typy chyb, některé mohou být opraveny případně neovlivňují výsledek výpočtu, jiné ne, hráči jsou pod tlakem, opatrně na zbrklé řešení situací
• po hře se může zařadit dobrovolná přednáška pro ty, kteří by chtěli vědět jak a proč obvod funguje
• hráli jsme s jedním obvodem pro 3 bitové násobení, rychlost výpočtu byla cca 1 příklad / 20 min, navíc občas docházelo k chybám v obvodu, které se často zjistí až v porkočilé fázi výpočtu, doporučuji zařadit ještě druhý obvod pro 2 bitové násobení
  • varianta hry s druhým obvodem pro 2bitové násobení:
    • splnění tohoto obovdu by mělo mít významně menší bodové ohodnocení než velkého obvodu - poměr 1:50 je úpplně v pořádku
    • výsledky z tohoto obvodu mohou významně ovlivnit hru v případě remízi - 3 ze 4 týmu měli remízu
    • pokud výpočet na velkém obvodu opakovaně selhává, umožní se naučit na menším a hlavně detekovat u koho vzniká chyba
    • zabrání / sníží frustraci v případě opakovaných chyb
• zjistili jsme, že mnohdy dělali víc chyby starší hráči, kteří vyhodnocovali operátory rychleji, ale s větší chybovostí, malé děti, které byly pečlivější, měli téměř 100% úspěšnost