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.
Панель режимов
5 мин/ход – переключение в режим классических шахмат (на каждый ход отводится 5 минут).
5 мин/ход – классические шахматы (на каждый ход отводится 1 минута).
Блиц: 5 мин – переключение в режим блиц (на всю партию отводится 5 минут).
Блиц: 5 мин – блиц (на всю партию отводится 3 минуты).
Фишер – переключение в режим шахмат Фишера (на каждый ход отведится 1 минута).
Слишком мощный
Проблема с тактикой и багами, впрочем, в том, что когда шахматные программисты о них узнают, они могут внести поправки или запрограммировать программы на противодействие. «Позже противокомпьютерные подходы вдохновили нас на создание новой модели, в которой мы лучше поймем это явление. Мы, собственно, и сделали это, что помогло нам выиграть два последовательных чемпионата мира», — говорит Бушинский.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Шахматные программисты пользовались идеями людей вроде Дэвида Леви и Бориса Альтермана с тех пор, как в 1968 году была заключена знаменитая сделка. По сути, шахматные программы в наши дни настолько мощные, что даже у лучшего игрока в мире (сейчас это 24-летний норвежец Магнус Карлсен) нет шансов победить в турнирном матче.
«За последние 10 лет произошло множество улучшений в плане как поиска, так и оценки, — говорит Марк Лефлер, программист, который работает над мощной шахматной программой Komodo. — Сейчас поиск высоко избирательный, и они отрубают части дерева (или возможные ходы) или значительно уменьшают их, если программа считает ход не особенно хорошим, — говорит он. — Критические линии могут быть обнаружены гораздо, гораздо глубже».
Шахматы по-прежнему остаются игрой, которая не была «решена». Существует так много миллиардов ходов, которые могут быть сделаны по ходу матча, что даже компьютеры должны анализировать происходящее на лету. Чтобы становиться лучше в этом, им приходится постепенно «обучаться» — или выстраивать базы данных — по возможным исходам любого хода в любой ситуации».
«В моей гостиной полно компьютеров, постоянно играющих в игры, которые пытаются доказать, что смогут лучше, чем мы уже умеем», — говорит Лефлер.
Ночью шесть компьютеров Лефлера играют порядка 14 000 игр за восьмичасовой период. «Шесть машин умножить на 14 000 игр — это много игр, — говорит он. — И с каждой сыгранной игрой база данных становится глубже и богаче».
Результатом деловито жужжащих машин Лефлера является возрастающее мастерство Komodo. Существует рейтинговая система для оценки шахматной способности, которая применяется к людям и компьютерам, под названием рейтинг Эло, названный в честь Арпада Эло, профессора физики, который его изобрел.
Эло Магнуса Карлсена сейчас составляет 2850, тогда как Komodo удобно чувствует себя повыше — на 3350. Эти рейтинги меняются с течением времени на основе выигранных, проигранных и сыгранных вничью игр против оппонентов, принимая во внимание собственный Эло оппонента. К примеру, игрок с Эло в 1400 получит больше очков, сыграв вничью против Карлсена, чем кто-то — и компьютер — с сопоставимым Эло, сыграв вничью с чемпионом мира, достигнувшим того же результата.
Игра на доске 6×6
Через год в ядерной лаборатории Лос-Аламосана компьютере MANIAC была разработана шахматная программа для игры без слонов на доске 6×6. Первая партия продолжалась около 10 часов и завершилась победой сильного шахматиста.
А вот девушку, которая была новичком в игре, машина одолела на 23-м ходу. Тогда, это считалось большим достижением для машины.
Карпов или Каспаров? 35 лет главному спору шахмат: играли без флагов, матч обрывали – а Гарри протестовал уже тогда
Дальше последовали три ничьи – к последней партии человек и компьютер подошли с равными шансами: 2,5:2,5. Deep Blue играл белыми, а Каспаров пошел ва-банк – выбрал нетипичный для черных дебют. Поражение случилось уже на 19-м ходу – самое быстрое в его карьере.
После матча Каспаров был в ярости – снова утверждал, что компьютеру помогали гроссмейстеры, иначе странную игру в первых партиях не объяснить. IBM даже получила от чемпиона мира запрос расшифровки отдельных ходов.
«После невероятного напряжения того матча, которое усугублялось подозрительным поведением IBM и моей склонностью к сомнениям, я не был готов легко признать поражение. Честно говоря, я никогда не умел проигрывать. Человек, который легко смиряется с поражением, никогда не станет настоящим чемпионом, и этот принцип, конечно, справедлив и в моем случае. Но я верю в честную борьбу. Тогда же я считал, что IBM обманула меня – а также весь мир, пристально следивший за нашим матчем», – писал Каспаров в книге «Человек и компьютер: Взгляд в будущее».
По одной из версий, именно эмоции помешали Гарри выиграть. После нестандартных ошибок в первых партиях он переоценил машину и начал ее бояться. В книге «Сигнал и шум» журналиста The New York Times Нейта Силвера один из создателей Deep Blue Мюррей Кэмпбел объяснил ошибку в первой партии обычным багом.
То, что Каспаров принял за дальновидность (а потом – за человеческий фактор), оказалось ошибкой в программе. По условиям матча разработчики вносили изменения в код компьютера, поэтому баг исправили после первой же партии. Вот только чемпион мира об этом не знал и напряженно ждал непредсказуемых ходов.
«Каспаров решил, что неожиданная игра была признаком высшего интеллекта. Он никогда не думал, что дело – просто в сбое. Машина не проявляла упорства не потому, что видела новый вариант развития партии, а всего лишь из-за того, что в проигрышной ситуации делала выбор случайным образом – компьютеру все равно, на каком ходу закончится партия, если вариантов для победы нет. А Каспаров не просчитал этот вариант», – объяснял Кэмпбел.
Гроссмейстер еще долго не мог смириться с поражением. Появлялись разные объяснения: недостаток подготовки, начало политической деятельности (в книге «Мой шахматный путь» Каспаров писал, что весной помогал генералу Александру Лебедю). Конечно, досталось и IBM:
«Я столкнулся с могучим противником, обладающим неограниченными ресурсами, который поставил перед собой задачу любой ценой выиграть матч у Каспарова. При этом IBM одновременно является спонсором, арбитром, организатором. IBM дала мне понять, что идет война. При этом весь военный антураж они контролировали от начала до конца. Все, что находилось в этом здании, принадлежало IBM, оплачивалось IBM. И если отвлечься от необъяснимых моментов в игре машины, то человеку в таких условиях очень трудно нормально сосредоточиться. Я так и не смог настроиться на нормальный матч».
Спустя годы Гарри поменял мнение, согласившись, что был частью важнейших перемен. Он принял результат матча, а будущее видел уже не в противостоянии человека и машины, а в их сотрудничестве.
Бесконечные клики
Там, где обычный человек даже не успеет оценить ситуацию, Тан может сделать по 10-15 ходов. А пока любитель будет вспоминать, какой пешкой ходить – от короля или от ферзя – он уже закончит свою партию. 21-летний американец, который научился играть в шахматы в четыре года, стал одним из лучших, если не лучшим в мире специалистом по игре в сверхбыстрые шахматы. Эта разновидность древней игры называется «пуля». У каждого из соперников всего по минуте на все ходы. Без добавления времени. И это смотрится просто поразительно!
Есть вариант сверхскоростной пули, в котором у каждого из соперников всего по 15 секунд. И вот в этом варианте Тан бросил вызов мощной шахматной программе StockFish. Ну ладно, загнал ты комп в ситуацию, когда решение нужно принимать не просто мгновенно, а ещё быстрее. А сам как будешь фигуры двигать? Ведь это же в любом случае движение мышкой и клик.
Но Тан прокачал свои навыки в клике мышью до невероятных высот. Он рассказывал, что его с детства интересовали онлайн-шахматы, в которых совершенно неважно, кто сидит напротив – ты всё равно не видишь. И Эндрю тренировался, тренировался и тренировался. Он сменил массу мышек и перепробовал множество программ, которые развивают реакцию.
В итоге остановился на Aim Booster. С её помощью можно тренировать реакцию, скорость и точность владения компьютерной мышью.
Компьютер обыграл человека в шахматы — реальные факты
Чаще всего играя против супер компьютеров, человек проигрывает. Истории известны случаи, когда шахматные профессионалы не смогли обыграть искусственный интеллект.
Вот лишь несколько примеров:
- первую крупную победу компьютер отметил в 1997 г. Экс-чемпион мира Гарри Каспаров не сумел взять верх над deep blue, проиграв со счетом 3:5;
- в 2004 г. hydra обыграла Руслана Пономарева;
- в 2005 г. тот же компьютер победил Майкла Адамс;
- в 2006 г. Владимир Крамник проиграл приложению deep fitz. Счет составил 2:4.
Принцип работы шахматного компьютера
Первые принципы работы шахматных компьютеров были разработаны в 1951 году, а первая шахматная программа увидела свет в 1957-м. С течением времени программы совершенствовались и дорабатывались, и в наше время программисты и разработчики сумели создать компьютер, способный одержать победу над сильнейшими шахматистами.
Несмотря на то, что принципы, по которым действует шахматная программа не так сложны, знакомы они далеко не всем.
Каждый из игроков в любой момент игры может совершить определённое число ходов, разрешённых правилами игры. И количество этих ходов не бесконечно, если исключить стратегии, которые ведут к зацикливанию игры. Правилами шахмат определено конечное количество допустимых ходов каждого из игроков.
Напрашивается вывод: компьютеру стоит всего-то перебрать все возможные комбинации развития игры и, вуаля, когда известны все варианты ходов и противодействий, проиграть невозможно. Однако не всё так просто, как кажется на первый взгляд. Американский учёный подсчитал, что после трех ходов каждой стороны число допустимых комбинаций равняется девяти миллионам, а число всех возможных комбинаций превышает число атомов в видимой Вселенной. Если бы компьютер перебирал все возможные комбинации в поединке против человека, нашей жизни не хватило бы даже на одну шахматную партию.
Для того, чтобы поединки с компьютером все-таки были реальны, разработчики шахматных программ руководствуются следующим алгоритмом:
- Построение функции оценки существующей позиции на доске. Ранжирование, как правило, происходит по оси, то есть, чем она больше, тем выгоднее для белых, чем меньше, для черных.
- Построение дерева возможных ходов, при этом количество возможных определяется ничем иным как имеющимися производственными мощностями процессора.
- Анализ дерева всех возможных ходов и отсечение неперспективных вариантов. Тщательно просчитываются наиболее перспективные ветки, после чего, компьютер выбирает оптимальную.
Одной из проблем работы шахматного компьютера для разработчиков стало начало шахматной партии, так как в этот момент очень сложно провести оценку дальнейших перспектив в игре и выбрать конкретную стратегию. Обычно в этом случае применяют библиотеки исследованных дебютов, если же противник делает нетривиальный ход, в программе срабатывает вышеописанный алгоритм анализа действий.
Все вышеописанные алгоритмы, конечно, приведены в упрощенном виде, но несмотря на это, особой сложности в себе не несут. Уже больше 20 лет прошло с момента, как человек первые проиграл машине в шахматы, сейчас это уже никого не удивляет. И остается только гадать, сможет ли человек победить созданный им же искусственный интеллект.
