En esta experiencia aprenderemos a resolver el cubo de Rubik, conocido rompecabezas mecánico, de engranajes empleando un algoritmo.

Un algoritmo es una secuencia de pasos precisos empleados para resolver un problema o realizar una tarea. Cuando nos enfrentamos a un problema, el algoritmo es una guía o procedimiento que nos ayuda a avanzar paso a paso hacia la solución. Podemos compararlo la una receta de cocina: siguiendo los pasos indicados somos capaces de hacer el plato deseado.

De manera inconsciente, empleas multitud de algoritmos para resolver tareas o problemas en tu día a día.

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Cesta de materiales

Presiona en los puntos interactivos de la imagen.

Manos a la obra

Paso 1

 

• El cubo de Rubik de engranajes permite menos movimientos que el cubo de Rubik tradicional, solamente podemos hacer giros de 180º. Para ponernos manos a la obra vamos a revisar cómo vamos a nombrar las filas y columnas del cubo, así como los movimientos que vamos a emplear en la resolución del mismo.

• Partimos del cubo de Rubik deshecho, con el siguiente algoritmo seremos capaces de resolverlo:

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 Paso 2

 

• Colocamos las piezas de las esquinas y del centro de la mismo color en todas las caras.
  Repetir el movimiento:   
  a) 3ª fila (izquierda a derecha) y 3ª columna (abajo a arriba), según convenga, para colocar las piezas de las esquinas de la mismo color en cada cara.
  b) 3ª columna de forma continúa hasta que la pieza del medio coincida con el color de las piezas de las esquinas en cada cara.
  
  Hasta: conseguir que las piezas de las esquinas y del centro sean de la mismo color en todas las caras.

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Paso 3

 

• Aplanamos las piezas de las caras.
• Repetir el movimiento: 3ª columna de abajo la arriba
  Hasta: conseguir aplanar todas las piezas en las caras.

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Paso 4

 

• Colocamos las piezas intermedias (entre esquinas) de la mismo color que las caras contiguas.

• Repetir el movimiento en cada una de las caras:
  la) 3ª columna cuatro giros de abajo la arriba (mover cuatro veces de abajo a arriba).
  b) 1ª fila dos giros de derecha la izquierda (mover dos veces de derecha a izquierda).
  Hasta: conseguir que las piezas intermedias (piezas entre las esquinas) en cada cara sean de la mismo color que las caras contiguas.

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Paso 5

 

• Cuarto, aplanamos las piezas de las caras.
• Coloca el cubo de forma que las piezas que no estén planas en la fila central estén en la cara superior, mirando cara ti.
• Repetir el movimiento: 3ª columna de abajo la arriba
  Hasta: conseguir aplanar todas las piezas en las caras.

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Paso 6

 

• Colocar el cubo de manera que la fila del medio que tiene los colores correctos quede colocada de forma horizontal.

 

Paso 7

 

• Repetir el movimiento:
     a)  3ª columna dos giros de abajo a arriba
     b)  1ª fila dos giros de derecha a izquierda
     c)   3ª columna dos giros de abajo a arriba
     d)   1ª fila dos giros de derecha a izquierda.         
     e)   3ª columna dos giros de abajo a arriba
     f)   1ª fila dos giros de derecha a izquierda
  
  Hasta: resolver el cubo.

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Tips docentes

Los tips del profesorado son pequeñas ayudas para desarrollar la estrategia educativa de forma adecuada.

 En la introducción la esta microsecuencia explicaría el concepto de algoritmo es su importancia en las matemáticas, en la programación y en la Inteligencia artificial.

• Un algoritmo es un conjunto de instrucciones precisas y detalladas que siguen una secuencia lógica para resolver un problema o realizar una tarea específica. Se puede pensar en un algoritmo como una receta de cocina, donde se indican los pasos a seguir para preparar un plato determinado. Cada paso debe ser claro y exacto, y debe conducir a un resultado específico.
   
• En las matemáticas, los algoritmos son fundamentales porque permiten resolver problemas complejos de manera sistemática. Por ejemplo, los algoritmos de cálculo numérico permiten a los matemáticos resolver ecuaciones, calcular derivadas e integrales, y realizar otras operaciones matemáticas de manera eficiente. También se utilizan en áreas como el álgebra y la estadística para desarrollar métodos de solución que pueden ser aplicados a una amplia variedad de problemas. Hasta la operación más básica, sumar dos más tres, sigue un algoritmo.
   
• En la programación, los algoritmos son la base para desarrollar software. Cuando un programador quiere que un ordenador realice una tarea, debe escribir un algoritmo que describa como se debe realizar esa tarea. Estos algoritmos son después traducidos a lenguajes de programación como Python, Java o C , que el ordenador puede entender y ejecutar. Por ejemplo, un algoritmo de ordenación puede ser usado para organizar una lista de números de menor a mayor, o un algoritmo de busca puede ser utilizado para encontrar un elemento específico en una base de datos. En la programación de videojuegos, aplicaciones para el móvil, páginas web y redes sociales, se emplean algoritmos.
   
• En la inteligencia artificial (IA), los algoritmos son aún más cruciales. La inteligencia artificial busca crear máquinas o programas que puedan realizar tareas que normalmente requieren inteligencia humana, como aprender de experiencias, reconocer patrones y tomar decisiones. Esto es posible gracias a los algoritmos de machine learning, que permiten a las máquinas analizar grandes cantidades de datos, identificar patrones y mejorar su rendimiento con el tiempo. Las redes neuronales, la regresión lineal y los vecinos próximos son ejemplos de cómo se aplican algoritmos en la inteligencia artificial para resolver problemas complejos en campos como el reconocimiento de imágenes, el análisis de texto y la predicción de tendencias.

 En el apartado de Manos a obra, explicar al alumnado a historia del cubo de Rubik.

• El cubo de Rubik es una auténtica joya de la ingeniería y del entretenimiento. Su historia comienza en los años 70, cuando el arquitecto y profesor húngaro Ernő Rubik lo inventó inicialmente como una herramienta para ayudar a sus alumnos a comprender conceptos de geometría tridimensional.
  
  Pero aquí ven la anécdota curiosa: Rubik mismo tuvo problemas para resolver su propio cubo después de montarlo! Le pasa que la mayoría de nosotros que intentamos resolver el cubo por primera vez: se encontró con un verdadero desafío. En su frustración inicial, intentó devolver las pegatinas a sus posiciones correctas, pero finalmente se enteró de que el problema tenía una solución matemática.
  
  Después de muchas horas de trabajo, Rubik consiguió resolver su propio enigma, dando lugar a uno de los juegos de lógica más populares del mundo. Desde entonces, el cubo de Rubik se convirtió en una sensación global, inspirando a generaciones de jugadores y aficionados a enfrentarse al desafío de resolver sus colores mezclados.
   
• Existen multitud de variantes del cubo de Rubik como es lo de engranajes que empleamos en esta microsecuencia. Hay cubo de diferentes tamaños y formas, pero todos coinciden en que existe un algoritmo para resolverlos. En la página web de la tienda de juegos Besa de Culleredo (A Coruña) se puede ver una muestra de la gran variedad de cubos (enlace: https://www.juegosbesa.com/es/19-cubos-de-rubik)
   
• Existen competiciones de resolver el cubo de Rubik en menos tiempo, en la actualidad es Mark Park que resolvió el cubo de Rubik 3x3x3 en 3,13 segundos. 

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