«Я из тех, кто, взяв однажды кубик Рубика в руки, продолжает исследовать его грани»
В июле стали известны результаты четвертого ежегодного конкурса исследовательских работ абитуриентов факультета компьютерных наук. Победителем конкурса в этом году стал Андрей Маслов, ему назначена стопроцентная скидка на обучение на любой образовательной программе бакалавриата ФКН.
Андрей — выпускник лицея № 22 города Иванова. В своей работе он решил соединить математику и искусство — Андрей создает картины-мозаики из кубиков Рубика, а также разработал специальный бот и сервисы, помогающие в сборке кубика и создании мозаик. Он подробно рассказал нам о своем проекте и о том, как пришел к такой идее.
Первый кубик Рубика
В 2018 году, когда мне было десять лет, я впервые собрал кубик Рубика. Это было в поезде из Кестехея в Будапешт — город, где в середине 1970-х годов профессор архитектуры Эрнё Рубик придумал для своих студентов тренажер по развитию пространственного видения. За эти полвека кубик Рубика стал самой популярной головоломкой в мире: практически каждый крутил его в руках, кто-то освоил алгоритмы сборки, а для кого-то кубик стал не просто игрушкой, а спортивным снарядом, математической моделью, материалом для творчества.
Я как раз из тех, кто, взяв однажды кубик Рубика в руки, продолжает исследовать его грани. Я начал со спидкубинга — скоростной сборки кубика Рубика и других головоломок, сперва как участник, потом как организатор соревнований. Я признателен руководителю ивановского «Кванториума.Новатория» Алексею Кирьянову, который поддержал мои начинания; мы создали в Иванове ежегодный турнир Ivanovo Cuber Cup. Для первого чемпионата мы закупили четыреста кубиков Рубика для сборки картин — мозаик из кубиков.
Эта творческая грань куба меня увлекла, поскольку здесь я мог соединить свой интерес к искусству, цифровые технологии и медитативное вращение куба.
Тяга к искусству
Я начал создавать мозаики. И как ни странно, мне помогла пандемия. На карантине мне разрешили взять кубики домой, и я стал создавать мозаики по мотивам работ известных художников — Малевича, Пикассо, Уорхола — и выкладывать их в сеть. Начал придумывать различные техники сборки — перевернутые, угловые, двусторонние. Меня заметила компания Rubik’s, а дальше начался путь, который в итоге привел меня на конкурс ФКН.
Я стал амбассадором Rubik’s наряду с мировыми рекордсменами по спидкубингу и известными художниками-рубиккубистами. Дальше была череда выставок в музеях и галереях Иванова, Санкт-Петербурга, Москвы, Минска, Торонто, Дубая. Даже на фестивале Burning Man в Блэк Рок Сити математик из Массачусетского технологического института Боб Хёрн собирал мою мозаику. Я получил две международные премии teen art awards, два рекорда в книге Гиннесса, а еще перевел книгу Эрнё Рубика Cubed на русский язык.
Главное — мне пришла идея двусторонних инверсивных мозаик из кубиков Рубика, которые раньше никто не делал.
Такие мозаики как ткань, где обратная сторона не просто рандомные пиксели, а зеркальное отражение лицевой стороны в инверсивных цветах кубика. Их было создавать невероятно сложно, здесь помогает только интуиция.
Мне захотелось понять, можно ли при всех ограничениях конструкции куба и принципов его вращений создать логическую систему сборки подобных двусторонних паттернов, которые я назвал MDSI (Mirror Dual-Sided Inverse). Я погрузился в изучение симметрии куба и постепенно открывал для себя его новую грань — математическую.
Новая грань куба
Математика кубика Рубика — это целое направление, основанное на теории графов, теории групп, теории вычислимости и комбинаторике. Основной задачей исследователей куба с 1980 года был поиск так называемого «числа бога» — минимально возможного количества ходов (вращений) для перевода кубика Рубика из произвольной конфигурации (любой из возможных 43 квинтиллионов) в собранную конфигурацию. Спустя тридцать лет программист из Пало-Альто Томас Рокицки, немецкий математик Герберт Коцемба и еще двое ученых доказали, что это число равно двадцати.
Мои исследования симметрии куба заинтересовали Томаса, и он помог мне оптимизировать алгоритмы для моей первой системы сборки простых двухцветных двусторонних мозаик, которую мы издали вместе с Rubik’s. Когда же позднее я завершил разработку системы для полноцветных паттернов, Герберт Коцемба, гуру симметрии куба и разработчик программных «решателей» куба, которые используются в большинстве существующих программных сервисов для сборки, оценил мой логический MDSI-подход как наиболее эффективный по сравнению с возможным программным, который потребует много машинного времени.
В 2024 году я представил свой проект на всероссийском конкурсе «Ученые будущего», где вошел в число победителей. Это была хорошая возможность подвести промежуточный итог моим исследованиям и систематизировать все наработки. Я благодарен руководителю «Ученых будущего» Сергею Сергееву за то, что он увидел в моей работе потенциал и пригласил в составе российской команды на конкурсе молодежного научного творчества Beijing Youth Science Creation Competition в Китае в марте 2025 года.
Это был вызов, поскольку Китай мне интересен как флагман по производству высокотехнологичных кубиков Рубика, а также как мировая площадка для научной защиты своих идей и разработок. До этого я имел опыт выступлений на английском языке для канала Rubik’s; это, несомненно, помогло на форуме в Пекинской академии наук, где я в течение нескольких дней рассказывал профессорам, экспертам, студентам, школьникам об уникальности двусторонних мозаик и особенностях симметрии кубика Рубика. В итоге я получил золотую медаль в секции математики, а также специальный приз от организаторов за лучшую разработку.
Конкурс исследовательских работ
Вернувшись из Китая, я уже знал, что буду подавать свой проект на конкурс исследовательских работ абитуриентов ФКН. Изучая интернет-ресурсы Вышки, куда всегда собирался поступать, я отметил, что победители «Ученых будущего» имеют уникальный шанс поступить на факультет компьютерных наук. Конечно, когда я вошел в число призеров в суперфинале «Ученых будущего», я сразу стал рассматривать этот трек поступления во ВШЭ.
После поездки в Китай я начал готовить заявку на конкурс ФКН. Я решил, что эта заявка станет своего рода инвентаризацией моего многолетнего опыта создания мозаик из кубиков Рубика, объединяющий математику и искусство. В проект для конкурса ФКН я добавил новую грань, которая должна была появиться на текущем этапе проекта. Я добавил программную часть и разработал несколько продуктов для пользователей — телеграм-бот и два веб-сервиса, которые позволяют собирать двусторонние мозаики любому человеку, даже тому, кто не умеет собирать кубик Рубика. Теперь тренеры по спидкубингу смогут включать сборку двусторонних мозаик в программы своих курсов, творческие люди и профессиональные художники — создавать двусторонние мозаики, производители кубиков — разрабатывать и выводить на рынок новые продукты — наборов кубиков с рамой для двусторонних мозаик.
Таким образом, моя попытка соединить несколько граней кубика — математику, программирование и искусство — удалась. И когда я получил сообщение от организаторов, что победил в конкурсе ФКН, я понял, что все сложилось, как когда-то кубик Рубика в моих руках в поезде на Будапешт.
Мои чувства можно сравнить с решением очень сложной головоломки, когда наконец-то получилось! Это решение заняло несколько лет, но оно того стоило.
Из программ на ФКН мне ближе всего «Прикладная математика и информатика». Если приложить математику и информатику к искусству — получится ровно то, чем я занимаюсь на протяжении нескольких лет.
Поступить в Вышку и учиться на топовом факультете страны — ФКН — считаю для себя сложным, но очень интересным вызовом. Кубик Рубика открывает для меня новую грань — я жду с нетерпением, когда стану частью уникального сообщества талантливых молодых математиков и программистов ФКН. Я планирую продолжать свою научную работу в рамках исследовательской программы факультета, тем более, что у меня зреют новые идеи, в частности, применение моей системы двухсторонних паттернов в криптографии.
Желаем Андрею успехов в обучении на факультете компьютерных наук и новых достижений в исследовательской работе!