Компьютерные шахматы: история и современность
Эпизод I. Механический турок
Идея создания «умной машины», способной играть в шахматы, реализуется в 18 веке. А именно в 1769 г. инженер, барон Вольфганг фон Кемпелен презентует австрийской королеве Марии-Терезии «Механического турка», который неплохо играет в шахматы. Однако шахматный автомат оказался одной из величайших шахматных мистификаций, так как на самом деле ходы делал человек, спрятанный в машине. Некоторые современники инженера Вольфганга фон Кемпелена сомневались в подлинности изобретения, но разоблачить его не могли. Это связано с тем, что использовалась система зеркал, которые скрывали спрятанного в машине шахматиста, отражая лишь якобы сложный механизм турка.
Эпизод II. Бумажная машина Тьюринга
Первая шахматная программа работала обособленно от компьютера. В 1951 году английский математик Алан Тьюринг написал машинный алгоритм игры в шахматы. Причём его исполнял сам изобретатель с использованием бумажных перфолент, на которые наносилась информация. Процесс вычисления в таком случае занимал много времени. Примечательно, что человек, исполняющий на «бумажной машине» алгоритм игры в шахматы, мог и не знать её правил, но, следуя алгоритму, мог играть в шахматы со своим оппонентом. Отсутствие на тот момент доступа к компьютерной технике затрудняло эффективную апробацию алгоритмов шахматных программ.
Эпизод III. MANIAC и алгоритм «альфа-бета»
В 1952 году в национальной лаборатории Лос-Аламоса (США) использовался компьютер MANIAC I для разработки ядерного оружия. Кроме своего основного назначения MANIAC I способен был играть в шахматы на доске 6х6 и мог решать шахматные задачи. Машина сыграла две известные партии: одну партию – против сильного шахматиста, другую – против начинающей шахматистки, знакомой лишь с правилами игры. В первой партии MANIAC I был повержен, во-второй – одержал победу. Существенный недостаток программы проявился в том, что для принятия решения ей требовалось много времени. Это было связано с алгоритмом поиска ходов, в соответствии с которым программа перебирала все возможные ходы, тем самым, тратя значительное время на расчет бесполезных вариантов. Эта проблема в дальнейшем была преодолена в шахматном алгоритме «альфа-бета», отсекающим из рассмотрения слабые ходы и глубоко анализирующим перспективные варианты. Именно отказ от неоднозначных ходов и ходов с более низкой оценкой в пользу однозначно лучших ходов породил у шахматных программ, действующих по этому алгоритму, эффект прямолинейности и «грубой силой». Это оказалось их «ахиллесовой пятой», что в дальнейшем убедительно показали нейронные сети. Однако на этапе развития шахматной программы на базе MANIAC I был недоступен даже алгоритм «альфа-бета».
Эпизод IV. Каисса – мифическая покровительница шахмат
В 60-х годах XX века в Московском Институте проблем управления Академии наук разрабатывалась шахматная программа «Каисса», названная так в честь богини шахмат. В 1971 году создание этой программы было завершено, а уже в 1974 году она приняла участие в 1-м Чемпионате мира по шахматам среди компьютерных программ в Стокгольме (Швеция). «Каисса» выиграла все свои четыре партии, став первым чемпионом мира среди шахматных программ. На этом чемпионате ей удалось опередить такие программы, как «Chess 4», «Chaos» и «Ribbit», которые набрали по 3 очка. Всего в первенстве участвовало 13 машин из 8 стран мира. Успех Каиссы обуславливался наличием дебютной книги на 10000 ходов, использованием нового алгоритма отсечения позиций, а также впервые использовалось побитовое представление доски. Все эти нововведения стали широко применяться в следующих поколениях шахматных программ.
Эпизод V. Belle – первый шахматный компьютер
Belle изначально проектировался как компьютер, предназначенный только для игры в шахматы. Так и произошло. Кроме того, Belle – это первая машина, достигшая в 1983 году уровня шахматного мастера. Её разработчиками были Джо Кондон (аппаратное обеспечение) и Кен Томпсон (программное обеспечение) в компании Bell Labs. После нескольких лет доминирования в мире компьютерных шахмат Belle начинает уступать суперкомпьютерам. Главным среди них был Deep Blue от компании IBM.
Эпизод VI. Суперкомпьютер против человека
С появлением суперкомпьютеров обостряется противостояние шахматных машин и человека. До появления суперкомпьютеров шахматные программы не способны были составлять сколько-нибудь серьезную конкуренцию шахматистам гроссмейстерского уровня. Однако существенное возрастание вычислительной мощи суперкомпьютеров, их памяти, распараллеливание алгоритма «альфа-бета», подключение дебютной библиотеки и эндшпильных баз и прочее обеспечивает значительное увеличение силы игры шахматных программ.
Предшественником Deep Blue был Deep Thought, созданный Мюрреем Кэмпбеллом и Фэн Сун Су. Deep Thought являлся чемпионом среди шахматных компьютеров, но не дотягивал до чемпионского уровня среди людей. Это доказал Гарри Каспаров, обыграв Deep Thought дважды в 1991 году. Проект Deep Thought, присоединившись к компании IBM, был переименован в Deep Blue. Легендарные матчи между Deep Blue и Гарри Каспаровым, ставшие поворотными моментами в истории шахмат, состоялись в 1996 и в 1997 годах. В СМИ эти матчи подавались как противостояние человека и машины, что привлекло огромное внимание не только шахматной и околошахматной общественности, но и общественности далекой от шахмат. В итоге, одержав победу в первом матче (1996 г.), Г. Каспаров проиграл в матч-реванше (1997 г.) суперкомпьютеру Deep Blue. С этого момента стало приходить всё большее осознание, что человек не может конкурировать с компьютером в шахматы. Подобно тому, как нет смысла конкурировать человеку в беге против гоночного болида «Формулы-1», так и нет смысла человеку конкурировать с компьютером в игре в шахматы. В настоящее время эту же мысль подтверждают рейтинги Эло: рейтинг самой сильной шахматной программы Stockfish 12 превышает 3500 пунктов, а рейтинг чемпиона мира по шахматам Магнуса Карлсена (по данным на ноябрь 2020 г.) равняется 2862 пунктам рейтинга. Сейчас вместо конкурента шахматная программа утвердилась в качестве помощника человека в подготовке к игре с себе подобными. Однако конкуренция машин между собой в шахматном мире продолжается.
Эпизод VII. Искусственный интеллект против суперкомпьютера
Без преувеличения можно сказать, что в 2017 году началась новая эпоха в развитии шахмат. Матч из 100 партий между нейронной сетью AlphaZero и чемпионом мира среди шахматных программ Stockfish 8 поднял уровень развития шахмат на небывалую высоту. Сам матч завершился убедительной победой AlphaZero со счетом 64:36 (28 побед, 72 ничьи), с отсутствием поражений. Вызывают удивления даже не эти цифры, хотя это тоже впечатляет, но разгромный стиль, в котором был переигран Stockfish 8, считавшийся на тот момент самой сильной шахматной программой. Её рейтинг оценивался в районе 3300 пунктов. AlphaZero отличается принципиальным образом от таких сильнейших шахматных программ, как Stockfish, Komodo, Houdini. Если последние играют любую партию с листа, то есть без предварительной подготовки, то AlphaZero аккумулирует весь свой предыдущий опыт и использует его в последующих партиях. Кроме того, по утверждению разработчиков AlphaZero, она достигла феноменальной игры через 4 часа после того, как в неё были загружены только лишь базовые правила игры в шахматы. Сведениями о дебютах, миттельшпилях, эндшпилях, тактике, стратегии и прочее она первоначально не владела. Всему этому она обучила сама себя, играя сама с собой в течении этих 4 часов. Без сомнения, одним из признаков интеллекта является самообразование, самообучаемость. AlphaZero обладает этим качеством, чего не скажешь, например, про Stockfish. Компания DeepMind, создавшая AlphaZero, позиционирует её как искусственный интеллект, опирающийся на технологии нейросетей. Фантастический результат AlphaZero в шахматах настраивает на мысль о возможности не менее успешного применения её в других сферах жизни.
Тренер по шахматам Мельник А.В.
