一项由意大利都灵大学等机构的研究者发表的论文《Optimal play in Yu-Gi-Oh! TCG is hard》。该研究针对游戏王卡片游戏中,关于计算机是否能判定某个策略为必胜策略的问题(即最优玩法的可计算性),给出了数学上“不可判定”的结论。论文中将游戏王称为当前最复杂的卡片游戏。
研究指出:无论使用多么优秀的计算机程序,都不存在一种算法可以判定游戏王中某个给定策略是否为必胜策略。
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此前,已证明「万智牌」的最优玩法是不可计算的。而这项研究则从数学上证明,游戏王同样潜藏着同等甚至更高的复杂性。
证明方法利用了计算理论中著名的“停机问题”。
<停机问题探讨的是:是否能在不实际运行程序的情况下,完美预测任意计算机程序最终是会正常停止,还是永远循环下去?艾伦·图灵在1936年已证明,这是一个绝对无法判定的问题。>
研究通过在游戏王对局中构建一个能再现停机问题的机制,来证明“计算机能否判定某策略为必胜策略”同样是不可能的。
具体方法是,使用游戏王的官方规则和实际卡牌,构筑出能代表计算机的卡组,从而在游戏盘面上再现图灵机。
首先,利用「八汰乌」的攻击,让对方无法抽新卡,制造出完全封锁行动的状态。在此基础上,将场地魔法“魔法都市恩底弥翁”上放置的魔力指示物,视为计算机的数据存储内存。
然后,通过「日全食之书」、「哥布林暴发户」、「神圣魔术师」、「神圣魔导王 恩底弥翁」等卡片,制造无限循环,自由增减魔力指示物的数量,从而在盘面上模拟程序的计算处理过程。此时设定一个胜利条件:如果计算处理能够完成(即停机),则跳出卡片循环,发动总攻击,赢得游戏。
如此一来,盘面就陷入了这样一种状态:我们无法知道它最终是会跳出循环获胜,还是会永远循环下去没有尽头。而根据停机问题的结论,在游戏开始前就完美预知最终结局,是不可能的。
既然计算的结局无法预先判断,那么依赖于此结局的“该策略是否为必胜策略”这一问题,也就永远无法得到解答。
也就是说,论文认为,既然能将绝对无解的停机问题完整地嵌入游戏王规则中,那么无论使用何种计算机,判定游戏王中某个策略是否为必胜策略都是不可能的(不可判定)。
超越停机问题:游戏王中“Π¹¹完全性”的证明
研究进一步证明,游戏王TCG中必胜策略的判定问题,其难度级别甚至超过了经典的停机问题,达到了任何计算机都无法解决的“Π¹¹完全”级别。
在数学领域,存在一个已被证明是Π¹¹完全性的难题,称为“NIS”。
研究团队在游戏王盘面上重现了NIS这个难题。具体来说,是通过组合“ Flint Lock”和“士气高涨”这两张卡,制造一个无限循环,使对方玩家每回合能按意愿无限恢复基本分。恢复的量即代表其选择的数字。
然后,接收对方输入的数字,并根据预设的计算机程序检查该数字是否正确。一旦发现错误,就用“闪电漩涡”清空对方场面,并直接攻击获胜。这样便制造出一种局面:对方若在某处无法给出正确答案,己方即可获胜;反之,若对方存在能无限持续输出正确答案的方法,己方则永远无法获胜。
因此,要回答“这个策略是否必胜”,就必须判断对方是否存在能无限输出正确答案的方法。
然而,判断“不存在无限延续正确答案的方法”这一问题,在数学上已被命名为“NIS”,且已被证明是任何计算机都无法解决的难题。
论文主张,既然NIS是任何现有计算机都无法解决的问题,那么针对游戏王中这个特殊盘面,要计算并判定给定策略能否获胜,同样是不可行的。
研究者还提到,此方法可能也适用于万智牌。论文中将游戏王称为当前最复杂的游戏,是因为这种方法的证明率先在游戏王上完成。这并不意味着其他卡牌游戏(如万智牌、宝可梦卡牌游戏等)不潜藏着同等的复杂性。
