Challenge IA : Jeu de NIM
Dans cette activité, les makers découvrent comment une intelligence artificielle peut apprendre à gagner à un jeu de stratégie simple, le jeu de Nim.
En testant différentes tactiques face à l’IA, ils observent comment celle-ci s’adapte et prend des décisions.
A retenir :
⏱️Durée d’un passage
25 minutes
👥 Makers par équipe
jusqu’à 8
👤Nombre d’animateurs
1
🔀Configuration
1 ou 2 équipes
Règles du jeu
Le jeu de Nim se joue avec un ensemble de bâtons.
Cela se joue par 2. À tour de rôle, les joueurs doivent retirer un certain nombre de bâtons selon les règles de la manche.
Le but est de comprendre progressivement qu’il ne suffit pas de jouer au hasard : certaines positions permettent de préparer les coups suivants et de forcer l’adversaire à se retrouver dans une situation défavorable.
Les makers vont d’abord découvrir une première version du jeu et chercher eux-mêmes une stratégie gagnante.
Lors du challenge final, les règles changent légèrement afin qu’ils ne puissent pas simplement appliquer mécaniquement la stratégie découverte pendant l’initiation.
Ils devront à nouveau : tester, observer, raisonner, et adapter leur stratégie
Quel est ton format d’évènement ?
Selon l’événement, les équipes peuvent se présenter seules ou par deux sur le stand.
Regarde la configuration prévue pour ton événement pour accéder directement au déroulé correspondant.
Une seule équipe au stand
Deux équipes au stand
Déroulé pour 1 équipe au stand
Matériel
Prévois sur chaque espace de jeu (2 makers par espace) :
- suffisamment de bâtons pour créer plusieurs espaces de jeu
- 17 bâtons par espace de jeu
- des jetons de 2 couleurs (un par face à face) pour compter les victoires
- un gobelet par espace pour comptabiliser les jetons
- 7 bâtons pour l’espace de défi contre l’animateur
- une petite réserve de matériel
Adapte le nombre d’espaces de jeu au nombre de makers présents. Pour 8 makers, tu auras 4 espaces de jeu
Plan d’installation du stand
Installe les makers par binômes, face à face, autour de plusieurs espaces de jeu. Chaque espace d’entraînement dispose de son propre lot de bâtons.
Prévois également un espace distinct pour le défi contre l’animateur.
Pendant qu’un maker affronte l’animateur, les autres continuent ainsi à jouer et à réfléchir entre eux.
Déroulé de l’activité
Introduction (5 min)
Accueille l’équipe et répartis les makers par binômes.
Présente le jeu de Nim comme un jeu de stratégie : les règles sont très simples, mais il existe des façons de jouer qui permettent d’anticiper les coups de l’adversaire.
Explique qu’ils vont commencer avec une première version du jeu afin d’essayer de découvrir eux-mêmes une stratégie efficace.
Annonce également qu’ils devront ensuite affronter l’animateur sur une nouvelle variante, avec des règles légèrement différentes.
Le but n’est donc pas seulement de gagner une partie : ils doivent essayer de comprendre pourquoi certaines décisions donnent un avantage.
Jeu d’initiation (15 min)
Dispose 17 bâtons devant chaque binôme.
Explique les règles :
- les joueurs jouent chacun leur tour
- à chaque tour, un joueur peut retirer 1, 2 ou 3 bâtons
- le joueur qui retire le dernier bâton perd la partie
Lance les premières manches sans donner la stratégie gagnante.
Encourage les makers à jouer plusieurs fois en changeant régulièrement le joueur qui commence.
Pendant leurs parties, pousse-les à observer :
- Combien de bâtons restent lorsque tu te sens en bonne position ?
- Est-ce qu’il existe des nombres que tu aimerais laisser à ton adversaire ?
- Peux-tu prévoir ce qu’il pourra retirer au tour suivant ?
- Que dois-tu jouer pour reprendre le contrôle de la partie ?
Explique qu’il existe une véritable stratégie permettant de contrôler la partie. Laisse-les chercher avant de dévoiler progressivement le principe.
La stratégie à découvrir
Avec 17 bâtons et la possibilité d’en retirer 1, 2 ou 3, une position importante apparaît tous les 4 bâtons.
Comme 17 = 16 + 1, le joueur qui commence se trouve dans une position défavorable si son adversaire joue parfaitement.
Le principe consiste ensuite à compléter les coups de l’autre pour que 4 bâtons soient retirés au total sur deux tours :
- s’il retire 1 bâton, tu en retires 3
- s’il en retire 2, tu en retires 2
- s’il en retire 3, tu en retires 1
En répétant cette logique, il restera finalement 1 bâton à l’adversaire, qu’il sera obligé de retirer et il perdra la partie.
Fais bien ressortir l’idée essentielle : le coup intéressant n’est pas seulement celui que l’on joue maintenant, mais la situation que l’on prépare pour les tours suivants.
C’est ce type d’anticipation que l’on retrouve dans les IA capables de jouer à des jeux de stratégie.
BONUS :
Si tu tombes sur des makers qui sont rapides pour trouver les coups gagnants ou une animation qui dure plus longtemps, tu pourrais être amené a vouloir d’autres règles changeantes. En voici quelques unes dans lesquelles tu pourras piocher si besoin.
Variante 9 bâtons (changement subtil)
Règles :
- Le jeu commence avec 9 bâtons
- À chaque tour, on peut retirer 1 ou 3 bâtons seulement
- Celui qui retire le dernier bâton perd
Stratégie gagnante :
- Il faut laisser l’adversaire commencer
- S’il enlève 1 -> tu enlèves 3
- S’il enlève 3 -> tu enlèves 1
Variante 11 bâtons (plus déroutante)
Règles :
- Le jeu commence avec 11 bâtons
- À chaque tour, on peut retirer 1 ou 2 bâtons seulement
- MAIS CETTE FOIS :
- Celui qui retire le dernier bâton gagne
Stratégie gagnante :
- Il faut commencer et enlever 1 bâton pour maitriser la partie
Le défi contre l’animateur (5 min)
Annonce le challenge final. Cette fois, les règles changent afin que les makers doivent retrouver une nouvelle stratégie.
Place 7 bâtons sur l’espace de défi.
Les règles sont maintenant :
- le maker et l’animateur jouent chacun leur tour
- chacun peut retirer 1 ou 2 bâtons
- le joueur qui retire le dernier bâton perd
Les makers affrontent l’animateur chacun leur tour.
Pendant qu’un maker joue contre toi, les autres peuvent continuer à tester cette nouvelle variante entre eux afin d’essayer de comprendre sa logique.
À la fin d’une partie :
- note la victoire si le maker a gagné en mettant un jeton dans le gobelet
- remets immédiatement les 7 bâtons en place
- appelle le maker suivant
Ne donne pas la stratégie dès les premières parties.
Pose plutôt des questions :
- Quels nombres semblent intéressants à laisser à l’adversaire ?
- Que se passe-t-il avec 4 bâtons ?
- Et avec 7 ?
- Si ton adversaire retire 1 bâton, quelle réponse pourrait te permettre de garder le contrôle ?
Avec cette variante, les positions défavorables sont 1, 4, 7… bâtons.
Avec 7 bâtons au départ, le joueur qui commence est donc désavantagé si son adversaire joue parfaitement.
Pour laisser une vraie possibilité de victoire aux makers, alterne le joueur qui commence entre les différentes manches ou adapte ton niveau de jeu.
L’objectif reste qu’ils observent progressivement la logique permettant de laisser à l’adversaire un nombre de bâtons de la forme : 1 -> 4 -> 7
Chaque victoire contre l’animateur rapporte 2 points à l’équipe.
Distribution des points
L’équipe gagne :
- 10 points pour sa participation au stand
- 2 points supplémentaires pour chaque victoire contre l’animateur
Additionne les points obtenus par l’ensemble des makers pour obtenir le score final de l’équipe.
Déroulé pour 2 équipes simultanées au stand
Matériel
Prévois sur chaque espace de jeu (2 makers par espace) :
- suffisamment de bâtons pour créer plusieurs espaces de jeu
- 17 bâtons par espace de jeu
- des jetons de 2 couleurs (un par face à face) pour compter les victoires
- un gobelet par espace pour comptabiliser les jetons
- une petite réserve de matériel
Adapte le nombre d’espaces de jeu au nombre de makers présents. Pour 2 équipes de 6 makers, tu auras 6 espaces de jeu
Plan d’installation du stand
Installe les deux équipes face à face, de chaque côté de la table.
Chaque maker de l’équipe A joue contre un maker de l’équipe B.
Chaque face-à-face constitue un espace de duel avec son propre lot de bâtons.
Déroulé de l’activité
Introduction (5 min)
Accueille les deux équipes et installe les makers face à face.
Présente le jeu de Nim comme un jeu de stratégie : les règles sont très simples, mais il existe des façons de jouer qui permettent d’anticiper les coups de l’adversaire.
Explique qu’ils vont jouer sur deux variantes :
- une première pour comprendre le fonctionnement et découvrir une stratégie
- une seconde, différente, qui servira au duel final
Leur objectif est de battre l’équipe adverse tout en essayant de comprendre quelles décisions permettent de contrôler la partie.
Jeu d’initiation (15 min)
Dispose 17 bâtons devant chaque binôme.
Explique les règles :
- les joueurs jouent chacun leur tour
- à chaque tour, un joueur peut retirer 1, 2 ou 3 bâtons
- le joueur qui retire le dernier bâton perd la partie
Lance les premières manches sans donner la stratégie gagnante.
Encourage les makers à jouer plusieurs fois en changeant régulièrement le joueur qui commence.
Pendant leurs parties, pousse-les à observer :
- Combien de bâtons restent lorsque tu te sens en bonne position ?
- Est-ce qu’il existe des nombres que tu aimerais laisser à ton adversaire ?
- Peux-tu prévoir ce qu’il pourra retirer au tour suivant ?
- Que dois-tu jouer pour reprendre le contrôle de la partie ?
Explique qu’il existe une véritable stratégie permettant de contrôler la partie. Laisse-les chercher avant de dévoiler progressivement le principe.
La stratégie à découvrir
Avec 17 bâtons et la possibilité d’en retirer 1, 2 ou 3, une position importante apparaît tous les 4 bâtons.
Comme 17 = 16 + 1, le joueur qui commence se trouve dans une position défavorable si son adversaire joue parfaitement.
Le principe consiste ensuite à compléter les coups de l’autre pour que 4 bâtons soient retirés au total sur deux tours :
- s’il retire 1 bâton, tu en retires 3
- s’il en retire 2, tu en retires 2
- s’il en retire 3, tu en retires 1
En répétant cette logique, il restera finalement 1 bâton à l’adversaire, qu’il sera obligé de retirer et il perdra la partie.
Fais bien ressortir l’idée essentielle : le coup intéressant n’est pas seulement celui que l’on joue maintenant, mais la situation que l’on prépare pour les tours suivants.
C’est ce type d’anticipation que l’on retrouve dans les IA capables de jouer à des jeux de stratégie.
BONUS :
Si tu tombes sur des makers qui sont rapides pour trouver les coups gagnants ou une animation qui dure plus longtemps, tu pourrais être amené a vouloir d’autres règles changeantes. En voici quelques unes dans lesquelles tu pourras piocher si besoin.
Variante 9 bâtons (changement subtil)
Règles :
- Le jeu commence avec 9 bâtons
- À chaque tour, on peut retirer 1 ou 3 bâtons seulement
- Celui qui retire le dernier bâton perd
Stratégie gagnante :
- Il faut laisser l’adversaire commencer
- S’il enlève 1 -> tu enlèves 3
- S’il enlève 3 -> tu enlèves 1
Variante 11 bâtons (plus déroutante)
Règles :
- Le jeu commence avec 11 bâtons
- À chaque tour, on peut retirer 1 ou 2 bâtons seulement
- MAIS CETTE FOIS :
- Celui qui retire le dernier bâton gagne
Stratégie gagnante :
- Il faut commencer et enlever 1 bâton pour maitriser la partie
Le duel ! (5 min)
Annonce le début du challenge final et change les règles. Chaque duo dispose maintenant de 7 bâtons.
Les règles sont :
- chaque joueur peut retirer 1 ou 2 bâtons
- le joueur qui retire le dernier bâton perd
Les makers de l’équipe A affrontent ceux de l’équipe B et essaient de remporter le plus de parties possible pendant les 10 minutes.
À chaque victoire :
- le gagnant récupère un jeton de la couleur de son équipe
- les 7 bâtons sont remis en place
- une nouvelle partie commence immédiatement
Fais alterner régulièrement le joueur qui commence afin de ne pas avantager systématiquement la même équipe.
Ne donne pas immédiatement la stratégie. Encourage les à retrouver la nouvelle logique :
- Quels nombres faut-il laisser à l’adversaire ?
- La stratégie découverte avec 17 bâtons fonctionne-t-elle encore ?
- Qu’est-ce qui a changé puisque l’on ne peut retirer que 1 ou 2 bâtons ?
Sur cette variante, les positions défavorables sont : 1 -> 4 -> 7
Les makers peuvent donc progressivement comprendre qu’il faut chercher à laisser ces valeurs à l’adversaire.
À la fin du temps, compte les jetons obtenus par chaque équipe.
Distribution des points :
Chaque équipe gagne :
- 10 points pour sa participation au stand
- 2 points supplémentaires par partie remportée pendant le duel.
Chaque victoire compte donc directement dans le score de l’équipe.
Conseil pour les anims
- Entraîne-toi avant l’événement. Fais plusieurs parties avec chaque variante pour maîtriser les stratégies et pouvoir accompagner les makers sans hésiter.
- Ne révèle pas trop vite la stratégie. Le plus intéressant est de les laisser expérimenter, perdre, recommencer et repérer eux-mêmes des régularités.
- Pose des questions plutôt que de donner le prochain coup. Demande quel nombre ils aimeraient laisser à leur adversaire ou ce qui risque de se passer au tour suivant.
- Fais alterner le joueur qui commence. Sur certaines variantes, le premier ou le second joueur peut être avantagé lorsque la stratégie optimale est connue.
- Surveille le temps. Les parties sont très rapides et les makers peuvent facilement enchaîner les manches. Garde suffisamment de temps pour passer à la variante du challenge final.
- Insiste sur le raisonnement. L’objectif n’est pas simplement de retenir une formule comme 1 + 3 = 4, mais de comprendre pourquoi elle permet de contrôler les coups suivants.
- Utilise les variantes si le groupe va très vite. Changer le nombre de bâtons, le nombre de bâtons retirables ou la condition de victoire permet de relancer immédiatement leur réflexion.