《科技与公正:机器人篮球对决中的数学智慧》

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在科技飞速发展的今天,我们迎来了一个令人振奋的时刻——篮球机器人Dunk-O-Matic即将在Sportecha大会上展示其非凡技能。然而,当我们看到广告中宣称机器人能够自动调整技能以适应每位对手时,心中不禁涌起一丝疑惑。

机器人与人类的对决

我们设计了一个机器人,它能够投篮,有时成功,有时失败,与人类对手轮流出手。但没有人提到要让机器人调整其表现。或许CEO只是粗略地阅读了一篇关于AI的文章,然后做出了过于夸大的承诺。幸运的是,我们为机器人安装了一个功能,可以调整其在每次尝试中的成功概率。

数学与公正

在比赛开始前,我们获得了一份潜在参与者的资料,其中包括他们投篮成功的概率。比赛中,人类先出手,然后是机器人,接着是人类,如此循环,直到有人首次成功投篮并获胜。我们可以远程调整Dunk-O-Matic的概率,以应对不同对手。

那么,如何设定概率,才能确保人类有50%的获胜机会呢?这个问题值得深思。

几何级数的力量

一种方法是使用几何级数来计算人类获胜的所有可能概率。几何级数是一个无限数列,其中每个数是前一个数乘以一个共同比率。对于这个问题,两个关于几何级数的事实非常有用:如果一个几何级数的共同比率r的绝对值小于1,那么这个级数的和是有限的;其次,如果级数的第一项是a,那么总和是a除以(1-r)。

精确的调整

假设人类投篮成功的概率为p,那么他们在第一次尝试中获胜的概率也是p。如果在第二次尝试中获胜,那么必须先连续两次双方都失误,然后人类成功。连续两次失误的概率是(1-p)乘以(1-q)。因此,人类在第二次尝试中获胜的概率是p乘以(1-p)乘以(1-q)。以此类推,我们可以将所有可能的获胜概率相加,得到一个几何级数的和。

为了使这个和等于1/2,我们需要解出q的值。经过一些代数运算,我们发现q应该等于p除以(1-p)。

公平与不可能

如果p大于50%,那么q将需要大于1,这是不可能的。在这种情况下,公平的游戏是不可能的,因为人类有超过50%的立即获胜机会。机器人的总概率也是一个几何级数的和。为了获胜,机器人需要一定数量的连续失误,然后是人类失误,接着是机器人成功。

如果我们选择q等于p除以(1-p),那么机器人的第一轮获胜概率将等于人类的概率,即p。这样,不仅在第一轮中,而且在后续的每一轮中,双方的获胜概率都是相同的。

公开演讲与反思

在完美的演示结束后,我站在台上,解释了公司的虚假承诺以及我临时想出的解决方案。幸运的是,随之而来的负面舆论都指向了我的雇主,而参与演示的志愿者所属的机器人公司则更加注重员工权益。在一系列繁琐的知识产权诉讼后,我找到了一个更加健康的工作环境,还加入了公司的篮球队伍。

在这场科技与公正的对决中,我们不仅展现了机器人的智慧,也证明了数学的力量。通过精确的调整,我们确保了比赛的公平性,同时也保护了公众的信任。

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