Шахматы как предметная область школьной информатики Текст научной статьи по специальности «Прочие социальные науки»

№2(20)2009

В. Н. Неизвестных

Шахматы как предметная область школьно! информатики

Бурный прогресс компьютерной техники способствует развитию информационных технологий и ведет к пересмотру целей и задач школьной информатики в сторону дальнейшей гуманизации образования. Одним из последствий этого бурного прогресса является превращение школьной информатики в своеобразную метадисциплину, подразумевающее ее тесное взаимодействие с другими предметами.

Немаловажна интеграция курса информатики и с разными внепредметными понятийными областями. Одной из самых интересных областей интеграции, является построение курса школьной информатики на формально-фигур-ной и понятийно-смысловой базе шахмат.

Уже сама легенда о создании шахмат, в которой мудрец запросил в качестве награды за изобретенную игру сумму зерен пшеницы, расположенных на полях шахматной доски в геометрической прогрессии с шагом два, можно рассматривать как одно из начал информатики, ибо она связана и с двоичной системой счисления, и с электронными таблицами. К этому стоит добавить, что в Средние века шахматная доска служила вычислительным прибором арабским математикам (рис. 1).

Горизонтальные ряды белых или черных полей систематизируют числа согласно арифметической прогрессии, по диагонали — условленной геометрической прогрессии.

При этом части шахматной доски, расположенные правее и левее жирной ступенчатой диагонали рассматриваются отдельно.

Существуют многочисленные головоломки и комбинаторные задачи на шахматной доске, допускающие как отдельные частные решения, продиктованные размышлениями и догадкой, так и решения полные, полученные с применением информационных технологий.

Шахматная нотация, точнее различные ее виды — алгебраическая, описательная, цифровая, код Удемана, система знаков шахматного журнала с характерным названием «Шахматный информатор» — позволяют проиллюстри-

8 4тИ. б 6т11. 4 8тП. 2 10 тШ

400^. 60 600^. 40 800 Гуз. 20 1 тП. 9

600 60 Гу5, 400 801у$. 200 1001у5. 90 3001у5.

4 (у 5. 21у5. 101гу5. 900 301у5. 700

401у5. 800 20 ¡р. Ну5. 31у5. 71у$. 5 {у!

100 1101^. 100 901у5. 300 70 Ху$, 500 50

1100 10 9001у5. 30 700 !у5. 50 500 гув. 70

1 9тН. 3 7 тЛ. 5 5 тИ, 7 ЗтН.

Рис. 1. Шахматная доска — средневековый «калькулятор» арабских математиков

51

№ 2(20) 2009 ^

ровать такой важный раздел информатики, как кодирование информации.

Алгебраическая нотация — обозначение полей шахматной доски буквенно-цифровым сочетанием: вертикали — буквами латинского алфавита, а горизонтали — арабскими цифрами. Алгебраическая нотация получила своеобразное и широкое распространение в таком приложении информатики, как электронные таблицы, столбцы которых обозначаются буквами латинского алфавита, строки — арабскими цифрами, адреса ячеек задаются буквенно-цифровыми сочетаниями (рис. 2).

Цифровая нотация — код, обозначающий каждое поле шахматной доски двузначным числом. Применяется в международных шахматных соревнованиях по переписке (рис. 3).

Код Удемана— обозначение полей шахматной доски сочетанием согласной и гласной букв латинского алфавита, предложенное аме-

риканским шахматистом Л.Удеманом (1882). Этот код применяется для передачи шахматных ходов по телеграфу или радио (рис. 4).

Более сложной считается описательная шахматная нотация, принятая в англо- и ис-паноязычных странах: вертикали обозначаются не цифрами, а начальными буквами названия фигур, которые находились на них в начальной позиции (вертикаль d обозначается буквой Q, от английского Queen — ферзь; вертикаль «е» обозначается буквой К, от английского King — король), в наименованиях других вертикалей наряду с названием фигур (Rook — ладья, Bishop — слон, Knight — конь) добавляется также буква, обозначающая фланг (К— королевский, Q — ферзевый); горизонтали — арабскими цифрами от 1 до 8, в отличие от алгебраической нотации, где отсчет ведется от белых, при описательной нотации каждая сторона ведет отсчет от себя (рис. 5-6).

8 а8 Ь8 с8 d8 e8 f8 g8 h8

7 а7 Ь7 с7 d7 e7 f7 97 h7

6 аб Ь6 сб d6 еб f6 g6 h6

5 а5 Ь5 с5 d5 e5 f5 g5 h5

4 а4 Ь4 с4 d4 e4 f4 g4 h4

3 аЗ ЬЗ сЗ d3 e3 f3 g3 h3

2 а2 Ь2 с2 d2 e2 f2 92 h2

1 а1 Ы С1 dl el fl gi hi

а b с d e f g h

Рис. 2. Кодирование полей шахматной доски в алгебраической нотации и в системе знаков журнала «Шахматный информатор»

8 ma na pa ra sa ta wa za

7 me ne pe re se te we ze

6 mi ni Pi ri si ti wi zi

5 mo no po ro so to wo zo

4 bo CO do fo go ho ko lo

3 bi ci di fi gi hi ki li

2 be ce de fe ge he ke le

1 ba ca da fa ga ha ka la

a b с d e f g h

Рис. 4. Кодирование полей шахматной доски в коде Удемана

8 18 28 38 48 58 68 78 88

7 17 27 37 47 57 67 77 88

6 16 26 36 46 56 66 76 86

5 15 25 35 45 55 65 75 85

4 14 24 34 44 54 64 74 84

3 13 23 33 43 53 63 73 83

2 12 22 32 42 52 62 72 82

1 11 21 31 41 51 61 71 81

a b с d e f g h

Рис. 3. Кодирование полей шахматной доски в цифровой нотации

52

8 RQ8 KtQ8 BQ8 Q8 K8 B8 KtK8 RK8

7 RQ7 KtQ7 BQ7 Q7 K7 B7 KtK7 RK7

6 RQ6 KtQ6 BQ6 Q6 Кб B6 KtK6 RK6

5 RQ5 KtQ5 BQ5 Q5 K5 B5 KtK5 RK5

4 RQ4 KtQ4 BQ4 Q4 K4 B4 KtK4 RK4

3 RQ3 KtQ3 BQ3 Q3 КЗ B3 KtK3 RK3

2 RQ2 KtQ2 BQ2 Q2 K2 B2 KtK2 RK2

1 RQ1 KtQI BQ1 Qi Kl BI KtKI RK1

a b с d e f g h

Рис. 5. Кодирование полей шахматной доски в описательной нотации (со стороны белых)

№2(20)2009

1 RQ1 KtQI BQ1 Ql K1 ВК1 KtKI RK1

2 RQ2 KtQ2 BQ2 Q2 K2 ВК2 KtK2 RK2

3 RQ3 KtQ3 BQ3 Q3 КЗ В КЗ KtK3 RK3

4 RQ4 KtQ4 BQ4 Q4 K4 ВК4 KtK4 RK4

5 RQ5 KtQ5 BQ5 Q5 K5 ВК5 KtK5 RK5

6 RQ6 KtQ6 BQ6 Q6 Кб В Кб KtK6 RK6

7 RQ7 KtQ7 BQ7 Q7 K7 ВК7 KtK7 RK7

8 RQ8 KtQ8 BQ8 Q8 K8 ВК8 KtK8 RK8

а b с d е f g h

Рис. 6. Кодирование полей шахматной доски в описательной нотации {со стороны черных)

Явно недостаточное, на взгляд автора, внимание в школьном курсе информатики уделяется таким важным понятиям, как искусственный и гибридный интеллект. И здесь информатика вступает на шахматную почву, точнее — на шахматную доску, ибо шахматы являются наилучшим полигоном — площадкой для исследований как в области искусственного, так и гибридного интеллекта.

Попытки создать гибридный интеллект восходят еще к шахматному автомату Кемпелена, в котором точный механизм и человеческий интеллект дополняли друг друга. Ярким примером гибридного интеллекта являются так называемые продвинутые шахматы, в которых непосредственное соревнование происходит между «белковыми» шахматистами, а компьютер используется в качестве советчи-ка-консультанта. Здесь преимущество получает тот шахматист, который понимает сильные и слабые стороны обеих составляющих гибридного интеллекта. Своеобразным вариантом продвинутых шахмат стал и матч Гарри Каспарова с суперкомпьютером Deep Blue. Исходный посыл о соревновании машинного и человеческого интеллектов по ходу этого матча постоянно нарушался, по мнению ряда наблюдателей, вмешательством в процесс игры со стороны программистов, представлявших Deep Blue.

Вполне применимы шахматы как предметная область и при изучении информатики в начальной школе. Так, в теме «Кодирование информации», изучаемой во 2-м классе, ученикам, после объяснения сути кодирования, да-

ется задание составить собственную кодовую таблицу, закодировать несколько слов (табл. 1-7).

Это задание вполне может звучать так: «Придумай свою кодовую таблицу и закодируй название шахматных фигур».

Таблица 7

Коды букв, входящих в название шахматных фигур

№ n/n № по алфавиту Буква Двоичный код

1 1 A 0000

2 5 Д 0001

3 6 E 0010

4 9 3 0011

5 12 К 0100

6 13 л 0101

7 15 н 0110

8 16 О 0111

9 17 п 1000

10 18 р 1001

11 19 с 1010

12 22 ф 1011

13 26 ш 1100

14 30 ь 1101

15 33 я 1110

Таблица 2

Названия шахматных фигур в двоичном коде

Код (двоичный)

Пешка 1000 0010 1100 0100 0000

Ладья 0101 0000 0001 1101 1110

Конь 0100 0111 0110 1101

Слон 1010 0101 0111 1101

Ферзь 1011 0010 1001 0011 1101

Король 0100 0111 1001 0111 0101 1101

При изучении темы «Объект и его свойства» вполне естественным и разумным выглядит изучение шахматной доски как отдельного объекта и вместе с находящимися на ней шахматными фигурами.

53

№2(20)2009

Таблица 3

Названия шахматных фигур в номерном коде

Код (номерной)

Пешка 17 6 26 12 1

Ладья 13 1 5 30 33

Конь 12 16 15 30

Слон 19 13 16 15

Ферзь 22 6 18 9 30

Король 12 16 18 16 13 30

Задание для учеников 2-го класса может быть сформулировано следующим образом: «Закодируйте поля, на которых находятся шахматные объекты (объекты шахматной игры) при начальной расстановке».

Таблица 4

Шахматные объекты (черные фигуры) в начальной расстановке

Занимаемое поле (поля)

I

1

S §■

-е-

1 >э

а *

1

■О j

о

*

1

tu §-

1 1 s

Король Кр е8

Ферзь Ф d8

Слон С с8 f8

Конь К Ь8 gs

Ладья Л а8 h8

Пешка — а7 Ы с7 d7 е7 f7 g7 h7

Таблица 5

Шахматные объекты (белые фигуры) в начальной расстановке

Занимаемое поле (поля)

Пешка а2 Ь2 с2 d2 е2 f2 g2 h2

Ладья ; al hl

Конь к Ы gi

Слон с с1 f1

Ферзь ф dl

Король Кр el

Вот еще одна из задач, возникающих при изучении темы «Объект и его свойства».

Назовите имя объекта по его описанию.

Таблица б

Соответствие имени объекта его описанию

Описание объекта Имя объекта

Может превращаться в разные фигуры Пешка

Может перепрыгивать через свои и чужие фигуры и пешки Конь

Ходит только по диагонали Слон

Ходит только по горизонтали и вертикали Ладья

Самая сильная шахматная фигура Ферзь

Главная шахматная фигура Король

Таблица 7

Соотношение понятий: общее и конкретное имя

Общее имя Конкретное имя

Пешка

Конь

Шахматная фигура Слон

Ладья

Ферзь

Король

Использование шахмат в качестве предметной области при изучении курса информатики способствует развитию человеческого интеллекта, помогая при этом понять преимущества и недостатки интеллекта компьютерного. При этом компьютерные инструменты не отменяют и не заменяют творческих способностей человека, в том числе в области принятия решений, а лишь позволяют более продуктивно их использовать.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. БотвинникМ. О кибернетической цели игры. М.: Советское радио, 1975.

2. Гижицкий Е. С шахматами через века и страны. Warszawa: Sport i turistika, 1958.

3. Рудин H. От магического квадрата к шахматам. М.: Просвещение, 1969.

4. Шахматы: энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1990.

54