Компьютерные шахматы со всех точек зрения
За последние десятилетия компьютеры прочно заняли места в самых разнообразных сферах нашей жизни. Сейчас нашу цивилизацию невозможно представить без повсеместно используемых вычислительных машин. Персональные компьютеры проникли и в шахматы. Появились компьютерные шахматные программы, с ростом мощности компьютеров о таких программах заговорили как о предвестниках искусственного разума. О компьютерах в шахматах или о компьютерных шахматах речь и пойдет в этой статье.
С прошлого десятилетия компьютеры приобрели огромное значение в подготовке шахматистов. Разросшиеся до гигантских размеров базы дебютных вариантов и огромные базы партий стало уже невозможно эффективно анализировать без применения персональных компьютеров. Теперь компьютер с личной дебютной библиотекой стал непременным атрибутом шахматиста. Процесс проникновения вычислительных систем шёл постепенно, но неуклонно. Вот про Крамника говорили, что он последним из супергроссмейстеров перешёл на использование компьютеров. Когда его остальные, «более продвинутые», коллеги вовсю использовали шахматные программы, он ещё продолжал по старинке записывать варианты в тетрадочку. Но и он поддался веяньям прогресса.
С появлением игровых шахматных программ и мощных персональных компьютеров интенсивность изучения дебюта резко возросла. Дома можно поставить компьютер на длительное время анализировать без участия человека какой-нибудь вариант, потом использовать этот анализ. Сейчас очень и очень многие дебютные варианты, особенно, популярные, изучены до глубокого эндшпиля. Дебютная теория простирается на десятки ходов. Новинка на двадцатом ходу не вызывает никакого удивления, в отличие от новинки на десятом ходу, где, казалось бы, уже всё исследовано. Оказывается, пока что ещё не всё.
Многих известных шахматистов подвергают обвинениям в том, что они выигрывают партии за счёт большего количества компьютеров и, таким образом, более глубоких дебютных знаний. Дебютных новинок больше применяют и т.п. Каспаров чаще других подвергается подобным обвинениям. С одной стороны, к этому располагает его стиль игры от преимущества в дебюте. С другой стороны, он сам дал такой повод, явившись активным первопроходцем использования компьютеров в подготовке.
Но аспекты аналитической работы профессиональных шахматистов не так интересны простым шахматистам и болельщикам. Гораздо интереснее следить за противостоянием компьютерных программ и шахматистов за доской. К анализу которого мы сейчас и перейдём.
За последние несколько месяцев прошло два знаменательных матча Человек-Компьютер, они получили большую огласку и имели солидный призовой фонд. Сначала чемпион мира Владимир Крамник играл матч из восьми партий с шахматной программой Fritz — чемпионом мира среди компьютерных программ. Потом настала очередь лидера мирового рейтинг листа Каспарова сразится в матче из шести партий с шахматной программой Junior. Так же чемпионом мира, но другого года. Эти версии программ не играли официальных матчей между собой, так что, какая из них сильней, мы сможем узнать только на следующем чемпионате мира среди компьютеров. Тем не менее, известно различие стилей этих программ. Если Fritz тяготеет к позиционной игре, то Junior можно назвать атакёром. Кто-то даже сравнил стиль программы Fritz со стилем самого Крамника, а стиль Junior соответственно со стилем Каспарова. Говорилось о том, что гроссмейстеры играют со своим электронным воплощением.
Компьютерная тематика сайта обязывает меня писать об успехах клонированного электронного разума, однако, предполагается, что читатель знаком с фамилиями Каспаров, Крамник. Если нет, то в конце статьи я привёл ссылку на образное литературное описание обитателей шахматного королевства.
«Прорвись и раздави»
В те дни шахматные компьютерные программы могли продумывать лишь ограниченное количество ходов наперед, пять или шесть. Леви тянул свое время и искал возможности, которые могли бы позволить ему взять инициативу на себя.
«Моя долгосрочная цель лежала дальше, чем она могла видеть, и неизбежно происходило то, что программа завязывала себя в узлы, — говорит он. — Тогда, в какой-то момент в игре моя позиция становилась настолько сильной, что я мог прорваться и раздавить ее».
И все же противокомпьютерные тактики не стали неактуальными после 1989 или даже после 1997 года. Борис Альтерман, израильский гроссмейстер, прославился после серии матчей против компьютеров в 90-х и начале 2000-х, подобной стратегией «Стены Альтермана». Он играл от обороны, прячась за рядом пешек, зная, что чем больше фигур на доске, тем сложнее компьютеру рассчитать преимущество из-за большого количества возможных ходов, которые нужно рассмотреть.
«Я бы сказал, что это одна из лучших тактик, которую я использовал в знаменитых матчах после компьютеров», — говорит Альтерман.
Шей Бушинский, шахматный программист, разработавший программу Junior вместе с Амиром Баном, давний друг Альтермана. Он вспоминает, как работал с ним над Junior в начале 2000-х, когда еще оставались важные направления игры, в которых люди могли бы преуспеть против машины.
Возьмем вот этот пример, в котором Junior (играя белыми) побеждается по большей части оборонительной стратегией гроссмейстера Йеруна Пикета (играющего черными). Один из комментаторов пишет: «Прекрасные противокомпьютерные шахматы! Просто посмотрите на игру Джуниора после 12 хода — он ничего не совершает и просто переставляет фигуры, пока Пикет (sic) выстраивает сокрушительное нападение».
Были и люди, которые поняли, что шахматные программы не всегда имеют хороший код. Саймон Уотерс, британский шахматный энтузиаст, обнаружил несколько ошибок программирования в популярной бесплатной программе GNU Chess.
«Была проблема с хронометражем, так что в некоторых моментах она не оставляла себе времени подумать, даже если имела время на часах», — приводит он один из примеров.
Плюсы использования шахматного компьютера
Сторонники этих устройств непременно отмечают плюсы использования устройств:
- Максимальна приближенность к классическим шахматам. В отличие от обезличенных компьютерных программ, шахматист видит объемную картину поля, передвигает реальные фигуры.
- Возможность освоить шахматную грамоту, не выходя из дома. Память компьютера содержит несколько тысяч полуходов. Устройство определяет лучший ход, показывает глубину перебора, считает время до окончания партии. Благодаря функции «Тренер», компьютер следит, чтобы ходы выполнялись верно и предупреждает об ошибке.
- Функция обучения полезна в первую очередь для новичков. Компьютер не просто указывает на допущенные ошибки, а содержит справочник с пояснениями.
- Подбор «соперника» нужного уровня мастерства. Выбор состоит из нескольких десятков уровней сложности. Самый легкий для новичков, самый сложный – уровень кандидата в мастера спорта, поэтому каждый сможет выбрать себе достойного «соперника».
- Помощь в подготовке к турнирам. Компьютер, поможет разобрать сыгранные партии именитых шахматистов, повторить собственные, воспользовавшись функцией «сохраненных партий».
- Решение задач. Игрок имеет возможность внести в компьютер задачу, которой ранее не было в базе. Устройство покажет все возможные решения или укажет на ошибку, если задача составлена некорректно.
- Опыт. Начинающий шахматист, тренируясь с компьютером, обладает полезной информацией, что положительно сказывается на скорости приобретения опыта и роста спортсмена. Об этом говорил ещё Гарри Каспаров.
Искусственный интеллект победил лучшего шахматиста, ничего не зная об игре
Его зовут AlphaZero, он за четыре часа победил лучшую в мире программу по игре в шахматы. Причем до начала турнира знал лишь как ходят фигуры. И больше ничего.
Теперь AlphaZero — лучший игрок в шахматы на планете Земля. В турнире против Stockfish 8, лучшей программы для игры в шахматы, система, созданная компанией Deepmind, не проиграла не единой игры из 100 проведенных партий.
AlphaZero — это модифицированная версия AlphaGo Zero, искусственного интеллекта, недавно выигравшего 100 раз подряд в го у знаменитого AlphaGo, того самого, что победил в го лучших человеческих игроков.
Система работает практически идентично с AlphaGo Zero, но вместо го машина запрограммирована играть в шахматы и сёги, еще одну японскую стратегическую игру. Свое мастерство AlphaZero приобрел без посторонней помощи, в отличие от всех предыдущих шахматных программ у него не было никаких эмпирических данных, никакой базы с архивами уже сыгранных шахматных партий, никакого знания о шахматных стратегиях и фигурах. Он просто знал, как ходят фигуры, и цель игры. Так указано в недавно опубликованной статье, посвященной этому турниру.
Можно подумать, что AlphaZero научился играть в шахматы за четыре часа, но это не совсем точно. Скорее AlphaZero научился, как стать абсолютным чемпионом по шахматам за четыре часа. Когда турнир начался, ИИ знал, как ходят фигуры. Начав с чистого листа и вооружившись обучающим алгоритмом подкрепления, нейросетью и фигурами на доске перед ним, AlphaZero начал играть сам с собой, снова и снова, оттачивая свои навыки с каждой партией, и если говорить человеческими понятиями времени, провел за игрой в шахматы около 1400 лет за эти четыре часа. Система может обработать 800 000 позиций за секунду, тогда как Stockfish 8 может провести 70 миллионов ходов за секунду.
Затем он таким же образом за восемь часов сумел превзойти AlphaGo в го, и за два часа — программу Elmo, которая раньше считалась неоспоримым чемпионом по игре в сёги
Дальнейший прогресс компьютеров
Первую программу для игры на обычной шахматной доске со всеми фигурами создал ученый Алекс Бернштейн в 1957 году.
Через год команда американских ученых во главе с Алленом Ньюэллом, Клиффом Шоу и Гербертом Саймоном разработала так называемый алгоритм уменьшения дерева поиска. Функции всех современных шахматных программ построены на его основе.
1980-е годы: ВЫЗОВ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ
К началу 1980-х программирование шахматных движков стало прибыльным бизнесом. Персональные компьютеры получили широкое распространение в домашних хозяйствах. Интерес к индивидуальному и специализированному программному обеспечению, включая шахматные движки, резко возрос. Только в 1982 году продажи шахматных компьютеров превысили 100 миллионов долларов.
Поэтому неудивительно, что шахматные движки продолжали совершенствоваться. В 1980 году их программирование превратилось в серьезное соревнование. Эдвард Фредкин, профессор компьютерных наук в Университете Карнеги-Меллона, представил премию Фредкина. Он предлагал денежные призы за различные достижения в мире шахматного программирования (5000$ за первый движок, который достигнет уровня мастера, 10000$ за первый движок, который достигнет уровня гроссмейстера, 100000$ за первый движок, который победит чемпиона мира).
Гонка началась. Число и мощность шахматных движков продолжало расти.
Впереди шел коллега Фредкина из Университета Карнеги-Меллон. Самым заметным проектом и острием целого поколения является Deep Thought — первый шахматный движок, достигший уровня гроссмейстера. В 1988 году он разделил первое место с гроссмейстером Тони Майлзом в Открытом чемпионате США. В 1989 году он легко обыграл международного мастера Дэвида Леви в четырех партиях одержав четыре победы.
Гибель человечества казалась неизбежной. Поэтому было принято решение обратиться к действующему чемпиону мира и, возможно, величайшему игроку всех времен — Гарри Каспарову. Во-первых, на культовом сеансе одновременной игры в Гамбурге в 1985 году он играл против 32 (!) сильнейших шахматных машин — и победил их всех (!!). Затем, в 1989 году, он встретился с Deep Thought в матче из двух игр, который также выиграл.
Поэтому против шахматных движков в 1980-х годах Гарри стал “избранным”.
Увы, но в 1990-е годы падёт и он.
Каспаров возвращается спустя 12 лет. И это большой сюрприз
Над машиной работали не только программисты, но и шахматисты. Спаррингом компьютера и разработчиком дебютной книги был американский гроссмейстер Джоэл Бенджамин, позже к нему присоединились другие профессионалы.
Первый матч между Каспаровым и обновленным Deep Blue прошел в 1996-м. Турниру благодаря IBM выделили щедрый призовой фонд: 500 тысяч долларов, из которых победителю доставалось 400. Формально партии проходили в Филадельфии, хотя компьютер находился в Нью-Йорке, а ходы за него делал оператор, получивший сигнал онлайн. На случай проблем со связью IBM привезла две резервные машины с чуть меньшей мощностью.
Первая партия завершилась сенсационной победой Deep Blue – впервые в истории компьютер выиграл у чемпиона мира партию с классическим контролем времени. Но Каспаров быстро отыгрался, без особых проблем сведя матч к победе – 4:2 в пользу человека.
Радостный Каспаров после матча хвалил IBM, но уже не был так категоричен в отношении его перспектив:
«Впервые в истории человечества мы имеем что-то очень близкое к искусственному интеллекту. Уже есть возможность уменьшить число ошибок и достичь уровня игры, который определяется интуицией человека. Сейчас – там где я интуитивно чувствую, играю ли я правильно или ошибочно, – машина просто перебирает миллиарды и миллиарды вариантов. Но не исключено, что в дальнейшем удастся создать алгоритм, который был бы сравним с интуитивным мышлением человека».
Создатели компьютера согласились с Каспаровым и предложили ему реванш через год.
Главная ошибка Каспарова
Однако самое удивительное поджидало меня, когда я стал подробнее изучать события матча 1997 года. Выяснилось, что за год до повторного сражения Каспаров — Deep Blue в немецкой Йене проходил матч бывшего секунданта (времён Великого противостояния с Анатолием Карповым) чемпиона мира гроссмейстера Геннадия Тимощенко с компьютером «Фриц», усовершенствованным алгоритмом BossPP. Тимощенко здорово бился против машины и уступил всего со счётом 3,5:4,5. Так вот, в четвёртой партии матча последовало нечто необычное, что практически не упоминается в многочисленных публикациях по этой теме.
DoubleFritz / BossPP — Г. Тимощенко
1. e4 c6 2. d4 d5 3. Kd2 de 4. Kxe4 Kd7 5. Kg5 Kgf6 6. Cd3 e6 7. K1f3 h6
Позиция один в один как в прошлой партии. И тут «Фритц», который поверг прототип Deep Blue на компьютерном чемпионате мира 1995 года, но, безусловно, намного уступал монстру IBM по мощности процессоров, смело пожертвовал коня!
8. Kxe6! Qe7 9.0–0 fe 10. Cg6+ Kрd8 11. Cf4
Только здесь Тимощенко сыграл иначе, чем Каспаров: 11… Kd5 12.Cg3 Фb4. Опять же подчеркну, что «Фриц» — не многоядерный Deep Blue, а Тимощенко находился в очень неплохой форме, защищался прекрасно и смог сделать ничью против робота.
И тут возникает резонный вопрос. Понятно, что в России матч Тимощенко не получил должного освещения. Однако в Европе, в немецкой и англоязычной прессе он не мог пройти незамеченным! Представляете, насколько в романтические 90-е была популярна тема «человек против компьютера»? Красивый поединок «Фрица» против героически защищавшегося Тимощенко анализировали многие гроссмейстеры в ряде популярных изданий Старого Света.
Неужели всё это прошло мимо всезнающей, оснащённой по последнему слову техники (конечно, на период 1997 года) бригады Каспарова? Почему на партию «Фриц» — Тимощенко не ссылался никто из мэтров шахматной журналистики, писавших об историческом поражении Каспарова, и в документальных фильмах партиях-предшественник совсем не фигурирует? Неужели просто не хотят акцентировать внимание на главной и роковой ошибке в подготовке?
