Машина для перетасовки карт — Gamblipedia

Машина для перетасовки карт — это автоматическое устройство, которое обеспечивает случайную перетасовку игральных колод в казино. Такие машины используются для предотвращения мошенничества со стороны сотрудников и повышения честности игры. Современные компьютеризированные системы гарантируют высокую степень случайности и надежности.

Устройство для случайной перетасовки колод игральных карт.

Машина для перетасовки карт — это устройство, предназначенное для случайной перетасовки колод игральных карт.

Поскольку стандартные методы перетасовки считаются ненадёжными и чтобы избежать «внутренних махинаций», когда сотрудники казино сговариваются с игроками и намеренно плохо перетасовывают карты, многие казино используют автоматические машины для перетасовки. Такие устройства также помогают снизить риск травм от повторяющихся движений у дилеров.

Машины для перетасовки требуют тщательного проектирования, так как они могут создавать смещённые последовательности. Современные устройства управляются компьютерами. Вопрос о том, насколько случайны последовательности карт, получаемые из автоматических машин, вызывает большой интерес как у игроков, так и у казино.

Существует два основных типа машин для перетасовки: непрерывные машины (CSM), которые постоянно перетасовывают одну или несколько колод, и пакетные машины (ASM), которые перетасовывают одну полную колоду за один цикл. Пакетные машины дороже, но избегают проблем некоторых непрерывных машин, у которых процесс перетасовки медленно изменяет состояние колоды, позволяя некоторым игрокам отслеживать карты через процесс перетасовки.

В 2000 году исследование Перси Диакониса (Persi Diaconis) и Сьюзан Холмс (Susan Holmes), широко освещённое в прессе, но не опубликованное в полном виде, привело к переделке многих машин для перетасовки. Позже журнал SIAM News опубликовал подробное обсуждение его результатов.

Ранние механические перетасовщики карт

Патенты на устройства для перетасовки карт начали появляться в Соединённых Штатах в конце XIX века. Неясно, были ли эти устройства преобразованы в коммерческие продукты или просто заброшены. Такие машины часто отличались сложностью с множеством механических деталей для захвата, перетасовки и распределения карт с псевдослучайностью.

В 1878 году Генри Эш (Henry Ash) предложил аппарат для перетасовки карт. Его устройство представляло собой коробку с открытым верхом, куда оператор помещал колоду. Затем оператор слегка встряхивал коробку, заставляя карты падать через гребень на дне. Примерно половина карт падала в нижний отсек, остальные оставались в верхнем. Оператор брал верхние карты, складывал их вместе и повторял процесс с нижними картами. Две колоды складывались одна на другую, образуя новую колоду, и операцию можно было повторять для лучшей перетасовки.

В 1887 году Сильванус Тингли (Silvanus Tingley) и Чарльз Стетсон (Charles Stetson) запатентовали свой «аппарат для перетасовки карт». Устройство состояло из двух коробок для хранения карт, где колоды удерживались пружинами. Аппарат имитировал перетасовку «в развод» путём извлечения карт через щель в дне каждой коробки и укладки их в стопку посередине. Оператор поворачивал рукоятку, соединённую с шестернями и резиновыми дисками, которые контактировали с картами. Этот механизм подачи гарантировал, что финальная стопка состояла из карт, «случайно» поступающих из левой или правой камеры. Главное отличие от последующих машин заключалось в том, что за один оборот выбрасывалась только одна карта.

В 1892 году Уильям Х. Рэнни (William H. Ranney) подал патент на «механизм для перетасовки и раздачи карт». Аппарат представлял собой наклонную коробку, закреплённую на краю игрового стола. Карты вставлялись в верхнюю часть корпуса и удерживались в ёмкости рычагом. Оператор поворачивал рукоятку, которая медленно опускала нижнюю стенку наклонной ёмкости. На этом этапе устройство полагалось на силу трения между картами для достижения некоторой случайности. Одна карта начинала скользить из-за крутизны и увлекала за собой несколько других. Количество выпускаемых карт за каждый оборот обычно варьировалось от одной до пяти. Карты падали в другую ёмкость, и оператор поворачивал всё устройство для раздачи карт другому игроку. Этот поворот активировал ролик, который выбрасывал нижнюю карту из коробки. Год спустя Рэнни предложил другую версию своего устройства, где исходная колода была разделена пополам, и карты падали из одной или обеих половин одновременно.

В 1897 году два брата, братья Крукс (Crooks), предложили более сложную машину, похожую на игровой автомат с пятью видимыми картами. Это устройство не раздавало карты игрокам, а просто отображало случайную последовательность. Однако оно использовало механизм перетасовки, основанный на вращающейся треугольной раме, каждая сторона которой содержала одинаковое устройство. За раз мог работать только один механический сегмент, и оператор поворачивал весь барабан для выполнения следующей перетасовки. Коробка для перетасовки была разделена на пять отсеков с помощью так называемых «разделительных пальцев». Сложный механизм с штифтами перемешивал карты между отсеками, и новый результат отображался.

Джон Боуэн (John Bowen) предложил в 1899 году компактную «машину для перетасовки карт», где неперетасованная колода находилась между двумя горизонтальными пластинами. Принцип этого аппарата был похож на машину Тингли и Стетсона. Верхняя пластина могла двигаться и называлась «последователем», нижняя пластина была неподвижной. Оператор прижимал колоду вертикальной рукояткой, соединённой с верхней пластиной, и поворачивал рукоятку, активирующую два ролика над и под колодой. Перед колодой находилась планка, которая блокировала большинство карт, кроме тех, что находились на верху и внизу колоды. Ролики прижимались к картам и своим вращением выбрасывали их в ёмкость. На каждом этапе карты могли поступать с верха или низа колоды, и количество выбрасываемых карт было непостоянным. Переменное трение между роликами и самими картами обеспечивало некоторую случайность, как в машине Рэнни.

Фред К. Роллингс (Fred C Rollings) в 1899 году изобрёл устройство с вращающимся столом, где карты распределялись вокруг центра с помощью фиксатора с переменным давлением. В 1901 году Бенджамин Беллоус (Benjamin Bellows) подал патент на своё устройство, которое использовало «только гравитацию для всех движений карт», направляя их через движущиеся отсеки. В последующие годы были предложены различные механизмы с разными комбинациями роликов, коробок для хранения карт, гребней и систем штифтов. Большинство этих машин работали вручную путём поворота рукоятки, которая активировала внутренние шестерни и ролики. Случайность можно было улучшить, увеличив количество циклов перетасовки или количество коробок, гребней или разделительных камер. Некоторые устройства были простыми коробками с гребнями, имитирующими ручную перетасовку, такую как перетасовка «в развод». В 1925 году Чарльз и Уильям Гунцельманны (Charles and William Gunzelmann) подали патент на простой ромбообразный аппарат, где карты вставлялись в верхнюю камеру. Встряхивание устройства заставляло карты падать в нижний отсек; перетасовка обеспечивалась двумя маленькими крыльями посередине коробки, которые распределяли карты. Оператор затем переворачивал коробку вверх дном и повторял операцию. Стеклянное окно позволяло убедиться, что все карты упали в отсек.

Повышение случайности механическими методами

После 1930 года изобретатели сосредоточились на проектировании машин, которые могли бы непосредственно раздавать карты — идея, уже присутствовавшая в машине Рэнни в 1892 году.

В 1932 году раздающий стол был запатентован Лореном Хаммондом (Laurens Hammond). Это была одна из первых машин, использовавших электричество для приведения в действие необходимых механизмов перетасовки и раздачи. Его описание патента даёт интересные сведения о проблемах предыдущих машин: если карты были изношены или согнуты, перетасовка могла не сработать. Он также критиковал случайность предыдущих методов перетасовки и указывал на риск предсказания финальной последовательности. Патент также содержит математические объяснения внутреннего состояния его машины. Мотор приводил во вращение раму, которая распределяла 13 карт каждому игроку. Машина проходила 53 цикла для распределения 52 карт. Во время каждого цикла селекторная пластина с 52 выемками поворачивалась на один шаг. Выемки имели четыре возможные глубины, и штифт, касающийся выемок, определял, какой игрок получит карту. Каждая карта бралась с верха колоды и отправлялась в соответствующий отсек игрока через конвейерную дорожку. Первый цикл использовался для поворота пластины и гарантировал, что распределение начнётся с новой последовательности. Одним из свойств машины было то, что один и тот же игрок мог получать карты в течение двух или трёх последовательных циклов. Для повышения случайности автор предлагал использовать набор различных селекторных пластин или использовать другую колоду, перетасовываемую во время игры. Машина была достаточно быстрой, чтобы перетасовать целую колоду за несколько секунд. Если использовалась только одна пластина, одна и та же последовательность раздачи появлялась после 52 раздач (было 52 возможных начальных точки на пластине; начальная точка не выбиралась случайно, так как пластина всегда поворачивалась на один шаг в одном направлении во время каждого цикла).

Проблема обеспечения случайности механическими средствами была сложной. В начале 1930-х годов Роберт Макей (Robert McKay) предложил остроумную машину с камерой, содержащей 52 шара разных диаметров (для каждого игрока было 13 шаров одного размера). Как в лотерейной машине, шары встряхивались и случайно выбирались путём их поочередного ввода в колесо с 52 слотами. Это колесо затем поворачивалось слот за слотом, и стержень, контактирующий с шаром, «определял» его диаметр. Механизм распределения мог затем использовать информацию о диаметре и предпринять соответствующие действия для раздачи карты нужному игроку.

Наряду с лотерейными машинами устройства для перетасовки продолжали развиваться. В 1934 году Ральф Поттер (Ralph Potter) изобрёл электромеханическую машину, которая считывала перфокарты и генерировала случайные последовательности. Данные затем использовались для включения ламп на игровом столе. Эти огни символизировали карты и значения рулетки. Игроки нажимали на кнопки, чтобы указать машине свой выбор. В некотором смысле его устройство было одной из первых попыток создать компьютеризированный генератор псевдослучайных чисел и игровую консоль.

В течение остальной части 1930-х годов многие изобретения пытались решить проблему раздачи, главным образом используя вращающиеся рамы, которые распределяли карты каждому игроку вокруг стола. Вращающиеся части были обычны в машинах для перетасовки; конструкторы часто использовали шестерни и пластины с выемками или отверстиями, назначение которых было похоже на пластину-генератор последовательностей машины Хаммонда. Эти перетасовщики имели некоторое сходство с машинами, используемыми в криптографии, такими как Энигма (Enigma). Это немецкое шифровальное устройство, использовавшееся во время Второй мировой войны, содержало роторы, которые поворачивались каждый раз при нажатии клавиши и производили зашифрованную версию буквы. Обе области должны были удовлетворять математическим требованиям в отношении случайности, чтобы избежать известных паттернов, повторяющихся последовательностей и других видов статистических слабостей или смещений.

После Второй мировой войны

После Второй мировой войны инженеры пытались генерировать случайные последовательности, используя электрические устройства. Сигналы от источников электрического шума (таких как горячий катод газоразрядной трубки или резистор) обычно отправлялись через фильтры и усилители для вывода одного или нескольких случайных потоков. Такое устройство описано в патенте 1940 года Ньюби и др. (Newby et al.). Большинство запатентованных машин продолжали основываться на старых механических конструкциях, которые не обеспечивали столько же случайности, сколько источники шума, но были более практичными. Согласно патентам, поданным в 1950-х и 1960-х годах, конструкторы создавали простые устройства, где базовая операция перетасовки повторялась несколько раз (путём подачи выходной колоды обратно в машину) вместо одного сложного прохода, предполагающего множество сложных механических операций, приводящих к плохой перетасовке и низкой надёжности. Некоторые из них пытались воспроизвести то, что делалось вручную при перетасовке «в развод» с чередованием карт. Ролики для захвата карт, контактирующие с верхом или низом колоды, по-прежнему широко использовались в то время.

Компьютеризированные перетасовщики

В 1969 году Томас Сегерс (Thomas Segers) запатентовал своего «электронного раздающего карты», который работал не с реальными картами, а имитировал случайные выборы. Благодаря лампам игроки могли видеть результат. Согласно патенту, конструкция содержала мультивибраторы, логические вентили И и трубчатый генератор. Изобретатель также указал, что в схеме могли бы использоваться транзисторы. В 1974 году Дэвид Эриксон (David Erickson) и Ричард Кронмал (Richard Kronmal) предложили перетасовщик на основе логической схемы с двоичными вентилями. Колода размещалась в держателе, и карты извлекались одна за другой, отправлялись в канал с нисходящим уклоном, содержащий некоторые клапаны, которые активировались или деактивировались в зависимости от того, какой стек должен был подаваться. Клапан направлял карту в надлежащий контейнер и приводился в движение катушкой, управляемой генератором псевдослучайных чисел. Синхронизация была важна, и использовались несколько методов для обеспечения того, чтобы карта следовала правильным путём.

До 1980-х годов было не много инноваций. В 1985 году Эдвард Саммсел (Edward Sammsel) предложил машину, которая извлекала карты из дна двух держателей колод и помещала их во второй отсек. Другой экстрактор выбрасывал карту, которую брал дилер. Порядок, в котором две карты извлекались из держателей, определялся логической схемой, основными частями которой были счётчик и декодер. Фотодатчики определяли, сколько карт находилось в каждом отсеке и была ли карта взята дилером. В этом случае из исходных держателей обрабатывалась другая карта.

Что такое машина для перетасовки карт и зачем она нужна