LEGO a věda: co se stane, když hodíte do pračky milion kostek?

Kostky LEGO

Pozorovat, jak se projevuje náhoda, není pro vědce úplně snadné. Jeden z nejzajímavějších pokusů na toto téma využil kostek LEGO.

Teorie pravděpodobnosti říká různé podivné věci. Třeba že když nekonečně šimpanzů bude nekonečně dlouho bušit do psacích strojů, tak napíšou Shakespearova Romea a Julii. Matematicky to sice vychází, ale jak tyhle teorie ověřit v praxi?

O něco podobného se opravdu pokusil tým vědců z německé Univerzity Friedricha Schillera, a to už v 70. letech 20. století. Profesor Ingo Althöfer se pokusil vypracovat matematický model, který by předvídal rizika různých situací. A využil na to různobarevné plastové kostičky…

Se svým týmem nasypal do pračky značky Miele ohromnou hromadu kostek LEGO a pak je pral na 40 stupňů po dobu 70 minut. Co tím chtěl zjistit? Teoreticky by měly náhodně vzniknout nějaké struktury – jaké, jak složité a kolik by jich bylo, to měla právě studie zjistit. Tomuto postupu se říká „model Monte Carlo“ – podle slavného casina.

Experiment fungoval velice dobře a vědci díky „praní LEGO“ mohli pokročit v poznání zase o malý krůček vpřed. Pokud se vám zdá, že podobné experimenty jsou jen věda pro vědu, pak byste asi měli vědět, že nic není vzdálenější od pravdy. Proč? Aplikace této konkrétní metody totiž vidíte kolem sebe doslova na každém kroku.

Tak například:

používá se při analýze rizika, například v bankovnictví nebo pojišťovnictví
používá se při předpovědi počasí
využívá se ve 3D grafice v počítačových hrách
pracují s ním hazardní on-line hry
využívají ho záchranáři na moři při předpovědi toho, kam se mohla dostat loď

Ale otevírá také řadu velmi futuristických oborů:

výzkum umělé inteligence a jejího chování
poznání, jak vznikl život na Zemi z první polévky „aminokyselin“
analýza entropie a tedy výzkum toho, jak zanikne vesmír

A to všechno díky kostkám LEGO v automatické pračce! Celou vědeckou studii o praní kostek stavebnice najdete TADY.

Slovníková definice:

Monte Carlo je třída algoritmů pro simulaci systémů. Jde o stochastické metody používající pseudonáhodná čísla. Typicky využívány pro výpočet integrálů, zejména vícerozměrných, kde běžné metody nejsou efektivní. Metoda Monte Carlo má široké využití od simulaci experimentů přes počítání určitých integrálů až třeba po řešení diferenciálních rovnic. Základní myšlenka této metody je velice jednoduchá, chceme určit střední hodnotu veličiny, která je výsledkem náhodného děje. Vytvoří se počítačový model toho děje a po proběhnutí dostatečného množství simulací se mohou data zpracovat klasickými statistickými metodami, třeba určit průměr a směrodatnou odchylku. (Wikipedia)