Тасовочная машина — это машина для случайного перемешивания колод игральных карт .
Поскольку стандартные методы тасования считаются слабыми, и чтобы избежать «внутренних работ», когда сотрудники сотрудничают с игроками, выполняя неадекватные тасования, многие казино используют автоматические тасующие машины для тасования карт перед раздачей. Эти машины также используются для снижения травм дилера от повторяющихся движений.
Машины для тасования должны быть тщательно спроектированы, так как в противном случае они могут генерировать предвзятые тасовки: самые последние машины для тасования управляются компьютером. Случайность или неслучайность карт, полученных с помощью автоматических машин для тасования, является предметом значительного интереса как для игроков, так и для казино.
Машины для тасования бывают двух основных видов: машины непрерывного тасования (CSM), которые непрерывно тасуют одну или несколько колод, и машины пакетного тасования или автоматические машины для тасования (ASM), которые тасуют целую одну колоду за одну операцию. Машины пакетного тасования дороже, но могут избежать проблем, связанных с некоторыми машинами непрерывного тасования, когда операция тасования только медленно изменяет состояние колоды, и новые карты могут быть взяты до того, как тасование достаточно рандомизирует колоду, что позволяет некоторым игрокам « тасовать трек » карт в процессе тасования.
Широко освещавшееся, но неопубликованное исследование Перси Диаконис и Сьюзан Холмс в 2000 году привело к перепроектированию многих тасующих машин. SIAM News позже опубликовал достаточно подробное обсуждение его результатов. [ необходима цитата ]
Патенты на устройства для тасования карт начали появляться в Соединенных Штатах примерно в конце 19 века. Неясно, были ли эти устройства преобразованы в коммерческие продукты или были выброшены. Эти машины часто были сложными со множеством механических частей для достижения извлечения, тасования и распределения карт с псевдослучайностью.
В 1878 году Генри Эш предложил аппарат для тасования карт. [1] Его устройство представляло собой коробку с открытым верхом, куда оператор помещал колоду. Затем оператор слегка встряхивал коробку, чтобы карты падали через гребень на дне коробки. Около половины карт падали в нижнее отделение, а остальные все еще оставались в верхнем отделении. Оператор брал эти верхние карты, укладывал их вместе и делал то же самое с нижними картами. Две колоды клали друг на друга, чтобы сформировать новую колоду, и операцию можно было повторить для лучшей тасовки.
В 1887 году Сильванус Тингли и Чарльз Стетсон запатентовали свой «аппарат для тасования карт». [2] Устройство состояло из двух коробок для хранения карт, где колоды удерживались пружинами. Устройство имитировало тасование прокруткой, извлекая карты через щель в нижней части каждой коробки и помещая их в стопку посередине. Оператор поворачивал рукоятку , которая была соединена с шестернями и, наконец, дисками, покрытыми резиной, которые контактировали с картами. Этот механизм подачи гарантировал, что конечная стопка состояла из карт, «случайным образом» поступающих из левой или правой камеры. Главное отличие от следующих машин заключается в том, что за один ход из коробки выбрасывалась только одна карта.
В 1892 году Уильям Х. Рэнни подал патент на «механизм тасования и раздачи карт». [3] Аппарат в основном представлял собой наклонную коробку, которая была закреплена на краю игрового стола. Карты вставлялись сверху корпуса и удерживались внутри приемника с помощью рычага. Оператор поворачивал рукоятку, которая медленно опускала нижнюю стенку наклонного приемника. В этот момент устройство полагалось на силу трения между картами для достижения некоторой случайности. Одна карта начинала скользить из-за крутизны и притягивала к себе несколько карт. Количество карт, выпускаемых за каждый ход, обычно варьировалось от одной до пяти карт. Карты падали в другой приемник, и оператор поворачивал все устройство, чтобы раздать карты другому игроку. Это вращение активировало ролик, который раздавал нижнюю карту из коробки. Год спустя Уильям Рэнни предложил другую версию своего устройства, в которой исходная колода была разделена пополам, и карты падали из одной или обеих половин одновременно. [4]
В 1897 году два брата Крукс предложили более сложную машину, похожую на игровой автомат, показывающий пять карт. [5] Это устройство не раздавало карты игрокам, а просто показывало случайную последовательность карт. Однако оно использовало механизм тасования, который опирался на вращающуюся треугольную раму, где каждая сторона содержала одно и то же устройство. Только одна механическая сторона могла работать и показывать карты в один момент, и оператор вращал весь барабан, чтобы выполнить еще одну тасовку. Ящик для тасования делился на пять отсеков с помощью того, что они называли «пальцами-разделителями». Затем сложный механизм штифтов перемешивал карты между отсеками, и отображался новый результат.
Джон Боуэн предложил в 1899 году компактную «машину для тасования карт», в которой неперетасованная колода была заключена между двумя горизонтальными пластинами. [6] Принцип работы этого аппарата был похож на машину Тингли и Стетсона. Верхняя пластина могла двигаться и называлась толкателем, нижняя пластина была фиксированной. Оператор прижимал колоду с помощью вертикальной ручки, которая была соединена с толкателем, и поворачивал рукоятку, которая активировала два ролика, которые находились над и под колодой. Перед колодой планка блокировала большинство карт, за исключением тех, что были сверху колоды, а также тех, что были внизу. Ролики прижимали карты и своим соответствующим вращением выбрасывали их в приемник. На каждом шагу карты могли выходить сверху или снизу колоды, и количество выбрасываемых карт не было постоянным. Переменное трение между роликами и самими картами обеспечивало некоторую случайность, как в машине Ранни.
В 1899 году Фред К. Роллингс изобрел устройство с вращающимся столом, на котором карты распределялись по центру с помощью фиксатора с переменным давлением. [7] В 1901 году Бенджамин Беллоуз подал патент на свое устройство, которое использовало «только гравитацию для всех движений карт», разделяя их, направляя через движущиеся отсеки. [8] В последующие годы были предложены различные механизмы с различными комбинациями роликов, коробок для удержания карт, гребенок и систем штифтов. Большинство этих машин приводились в действие вручную путем поворота рукоятки, которая активировала внутренние шестерни и ролики. Случайность можно было улучшить, увеличив количество оборотов тасования, выполняемых операторами, или увеличив количество коробок, гребенок или разделительных камер в машинах. Некоторые устройства представляли собой простые коробки с гребнями, которые имитировали ручное тасование, подобное тасовке рифлением. В 1925 году Чарльз и Уильям Гунцельманн подали патент на простой аппарат в форме ромба , в котором карты вставлялись в верхнюю камеру. [9] Встряхивание устройства заставляло карты падать в нижний отсек; тасование обеспечивалось двумя небольшими крыльями в середине коробки, которые распределяли карты. Затем оператор переворачивал коробку вверх дном и повторял операцию. Стеклянное окошко позволяло увидеть, что все карты упали в отсек.
После 1930 года изобретатели сосредоточились на разработке машин, которые могли бы напрямую раздавать карты, — идея, которая уже присутствовала в машине Ранни в 1892 году.
В 1932 году Лоренс Хаммонд запатентовал стол для раздачи карт. [10] Это была одна из первых машин, которая использовала электричество для питания необходимого механизма тасования и раздачи. Его описание патента дает интересные идеи относительно проблем, связанных с предыдущими машинами: если карты были изношены или согнуты, тасование могло не состояться. Он также критиковал случайность предыдущих методов тасования и указывал на риск предсказания окончательной последовательности. Патент также содержит математические объяснения относительно внутреннего состояния его машины. Двигатель приводил в движение вращающуюся раму, которая распределяла 13 карт каждому игроку. Машина проходила 53 цикла, чтобы распределить 52 карты. Во время каждого цикла селекторная пластина с 52 выемками поворачивалась на один шаг. Было четыре возможных глубины для выемок, и выступ, касающийся выемок, определял, какой игрок получит карту. Каждая карта бралась сверху колоды и отправлялась в соответствующий приемник игрока с помощью конвейерной дорожки. Первый цикл использовался для вращения пластины и обеспечивал начало раздачи с новой последовательности. Одним из свойств машины было то, что один и тот же игрок мог обслуживаться в течение двух или трех последовательных циклов. Для увеличения случайности автор предлагает использовать набор различных селекторных пластин или использовать другую колоду, перетасовываемую во время игры. Машина была достаточно быстрой, чтобы перетасовать всю колоду за несколько секунд. Если бы использовалась только одна пластина, та же последовательность раздачи появлялась бы после 52 раздач (на пластине было 52 возможных начальных точки; начальная точка не выбиралась случайным образом, так как пластина всегда поворачивалась на один шаг в одном и том же направлении в течение каждого цикла).
Проблема обеспечения случайности с помощью механических средств была трудноразрешимой. В начале 1930-х годов Роберт Маккей предложил гениальную машину, содержащую камеру с 52 шарами разного диаметра (для каждого игрока было 13 шаров одинакового размера). [11] Как и в лотерейном автомате , шары встряхивались и случайным образом выбирались путем загона их по одному в колесо с 52 прорезями. Затем это колесо вращалось, прорезь за прорезью, и стержень, контактирующий с шаром, «определял» его диаметр. Затем распределительный механизм мог использовать информацию о диаметре и предпринимать соответствующие действия, чтобы раздать карту нужному игроку. [ необходима цитата ]
Вместе с лотерейными машинами продолжали развиваться и тасующие устройства. В 1934 году Ральф Поттер изобрел электромеханическую машину, которая считывала перфорированные карты и генерировала случайные последовательности. [12] Затем данные использовались для питания ламп на игровом столе. Эти огни символизировали карты и значения рулетки. Игроки нажимали на кнопки, чтобы указать свой выбор машине. В какой-то степени его устройство было одной из первых попыток создать компьютеризированный псевдослучайный генератор и игровую консоль.
В течение оставшейся части 1930-х годов многие изобретения пытались решить проблему раздачи, в основном с помощью вращающихся рам, которые распределяли карты между игроками за столом. Вращающиеся части были обычным явлением в тасующих машинах; конструкторы часто использовали шестерни и пластины с выемками или отверстиями, назначение которых было похоже на назначение пластины генератора последовательностей машины Хаммонда. Эти тасующие машины имели некоторое сходство с машинами, используемыми в криптографии, такими как Enigma . Это немецкое шифровальное устройство, использовавшееся во время Второй мировой войны, содержало роторы, которые ступали каждый раз, когда набирался ключ, и производили зашифрованную версию буквы. Оба домена должны соответствовать математическим требованиям относительно случайности, чтобы избежать известных шаблонов, повторяющихся последовательностей и других видов статистических слабостей или предубеждений.
После Второй мировой войны инженеры пытались генерировать случайные последовательности с помощью электрических устройств. Сигналы от источников электрического шума (например, газоразрядной трубки с горячим катодом или резистора ) обычно отправлялись через фильтры и усилители для вывода одного или нескольких случайных потоков. Такое устройство описано в патенте 1940 года Ньюби и др . [13] Большинство запатентованных машин по-прежнему основывались на старых механических конструкциях, которые не обеспечивали столько же случайности, как источники шума, но были более практичными. Согласно патентам, поданным в 1950-х и 1960-х годах, конструкторы создали простые устройства, в которых базовая операция тасования повторялась несколько раз (путем подачи выходной колоды обратно в машину) вместо одного сложного прохода, подразумевающего множество сложных механических операций, заканчивающихся плохой тасовкой и более низкой надежностью. Некоторые из них пытались воспроизвести то, что делалось вручную во время тасования рифлей , с картами, перемежающимися друг с другом. Ролики для отбора карт, контактирующие с верхней или нижней частью колоды, все еще активно использовались в то время.
В 1969 году Томас Сегерс запатентовал своего «электронного карточного дилера», который не работал с настоящими картами, а имитировал случайный выбор. [14] Благодаря свету игроки могли видеть результат. Согласно патенту, конструкция содержит мультивибраторы , логические вентили AND и ламповый генератор. Изобретатель также указывает, что в схеме могли использоваться транзисторы. В 1974 году Дэвид Эриксон и Ричард Кронмал предложили тасовочный аппарат на основе логической схемы с двоичными вентилями. [15] Колода помещалась в держатель, и карты извлекались одна за другой, отправляясь в нисходящий наклонный канал, содержащий несколько клапанов, которые активировались или деактивировались в зависимости от того, какая стопка должна быть подана. Клапан направлял карту в нужный контейнер и перемещался катушкой, управляемой псевдослучайным генератором. Синхронизация была важна, и было использовано несколько методов, чтобы гарантировать, что карта будет следовать по правильному пути.
До 1980-х годов было не так много инноваций. В 1985 году Эдвард Саммсель предложил машину, которая извлекала карты из нижней части двух держателей колоды и помещала их во второй отсек. Другой экстрактор выбрасывал карту, взятую дилером. [14] Порядок, в котором две карты извлекались из держателей, управлялся логической схемой, основными частями которой были счетчик и декодер. Фотодатчики определяли, сколько карт присутствовало в каждом отсеке и была ли карта взята дилером. В этом случае из первоначальных держателей обрабатывалась еще одна карта.