Šahs un datori: vēsture, šaha programmas un mākslīgais intelekts
Atklāj šaha un datoru kopīgo vēsturi, šaha programmas un mākslīgā intelekta attīstību — no Babbidža un Tjūringa līdz modernām AI šaha platformām.
Šahs un datori ir saistīti jau kopš datoru pirmsākumiem. Jau 19. gadsimtā Čārlzs Babbidžs bija izdomājis šo ideju,p87 un mūsdienās Alans Tjūrings, matemātiķis un Bletčlija parka šifrēšanas speciālists, bija iedziļinājies šajā idejā. Viņš nebija pārāk labs šahists, taču bija viens no pirmā britu datora radītājiem. Viņš ir arī viens no datorzinātnes radītājiem.
Ir divu veidu šaha programmas. Viena no tām spēlē pret cilvēka pretinieku, bet otra palīdz lietotājam kļūt labākam spēlētājam. Abus veidus var izveidot, lai tie darbotos kopā, lai gan tiem ir atšķirīgas funkcijas un tie darbojas dažādos veidos.
Vēsturisks ieskats
Interese par to, kādā veidā mašīnas varētu spēlēt šahu, aizsākās jau ar mehāniskajiem skaitļotājiem un idejām par automātiem. 20. gadsimtā šīs idejas attīstījās kopā ar informātikas un mākslīgā intelekta rašanos. 1950. gados Claude Shannon un citi pētnieki aprakstīja pamata pieejas, kā datoram izvērtēt pozīciju un meklēt labākos gājienus. No 1950. līdz 1990. gadiem attīstījās gan teorētiskie meklēšanas algoritmi, gan praktiskie programmu risinājumi, kas spēja sacensties ar cilvēkiem no amatieru līdz meistaru līmenim.
Kā darbojas šaha programmas
Šaha programmas parasti sastāv no divām daļām: motora (engine) un lietotāja saskarnes (GUI). Motors aprēķina gājienus un vērtē pozīcijas; saskarne nodrošina interfeisu, kurā cilvēks var spēlēt, skatīt partijas analīzi un izmantot citus rīkus.
- Mehānisms: motors ģenerē likumīgus gājienus, izmanto meklēšanu (piem., minimax ar alpha–beta šķērsošanu) un izvērtē rezultātus pēc noteiktas novērtējuma funkcijas.
- Meklēšanas metodes: bieži tiek lietotas iteratīvā dziļināšana, alpha–beta griešana, transpozīciju tabulas (lai izvairītos no atkārtotiem aprēķiniem) un dažādas heuristikas, kas samazina nepieciešamo meklēšanas koku.
- Novērtējuma funkcija: ņem vērā materiālu vērtību, figūru mobilitāti, karaļa drošību, pionu struktūru, iniciatīvu un citus pozicionālos faktorus.
- Papildu tehnoloģijas: atklāšanas grāmatas (opening books), beigu partiju tabulas (tablebases) un pamatformas optimizācijai, kā arī paralēla aprēķināšana un speciāla aparatūra.
No klasiskā meklējuma līdz mācīšanās algoritmiem
Tradicionālās šaha programmas balstījās uz rūpīgi izstrādātām novērtējuma funkcijām un dziļu meklēšanu. Svarīgs pagrieziena punkts bija 1997. gads, kad IBM superdators Deep Blue uzvarēja Gariju Kasparovu — tas parādīja, ka datoriem ar speciālu aparatūru un masīvu meklēšanas spēju iespējams pārspēt pasaules čempionu.
Mūsdienās redzam divus galvenos virzienus:
- Tradicionālie spēki (piem., Stockfish, Komodo) — ļoti optimizētas programmas ar miljoniem rindu koda, kas izmanto alfa–beta meklēšanu, transpozīciju tabulas un pēdējos gados arī NNUE tipa neironu komponentes, kas dod labāku pozicionālo novērtējumu, bet saglabā ātru meklēšanu.
- Neironu tīkli un pašmācības pieejas (piem., AlphaZero, Leela Chess Zero) — izmanto dziļās neironu tīklu novērtējumus un Monte Carlo tipa meklēšanas metodes (MCTS), mācoties no pašspēlēm bez cilvēka izstrādātas novērtējuma funkcijas. Šī pieeja atklāja jaunas stratēģiskās idejas un parādīja, ka mašīnmācīšanās var radīt ļoti radošus un efektīvus spēles stilus.
Rīki, kas palīdz attīstīt spēlētājus
Mūsdienu šaha programmas nav tikai automātiski pretinieki — tās ir arī spēcīgi mācību rīki:
- Taktikas treniņi: pozīciju pa vienam uzdevumi, laika ierobežojumi, statistika par izpildījumu.
- Partijas analīze: automātiska kļūdu un kritisko momentu atzīmēšana, alternatīvu gājienu izklāsts ar vērtējumiem un variantiem.
- Apgūtas atklāšanas: atklāšanas bibliotēkas, kas ļauj mācīties teorētiskos posmus un to novirzes.
- Beigu stāvokļu tabulas: precīza informācija par pilnīgi aprēķināmām beigu pozīcijām (piem., ar mazu figūru skaitu), kas palīdz saprast teorētiski uzvaramas vai neuzvaramas pozīcijas.
Praktiskie aspekti un mūsdienu pielietojumi
Šaha programmas ir izplatītas gan amatieru, gan profesionāļu vidū — tās izmanto turnīru rīkošanā, pārraudzībā (lai atklātu krāpšanu), analīzē un izglītībā. Tiešsaistes platformas ļauj spēlēt pret datoru, analizēt partijas ar vairākām motoru versijām un sacensties ar citiem spēlētājiem, izmantojot serveru motorus un mākoņpakalpojumus.
Nākotnes tendences
Turpinās integrēt tradicionālās meklēšanas metodes ar neironu tīkliem — hibrīdpieejas, kā NNUE, apvieno ātru simbolisko meklēšanu ar neironu novērtējumiem. Lieli modeļi un mākoņaprēķini ļauj uzlabot pašmācības metodes, bet paliek izaicinājumi saistībā ar resursu izmaksām, skaidrojumu trūkumu (kāpēc AI izvēlas konkrētu plānu) un cilvēka un mašīnas sadarbību, lai veicinātu radošumu un mācīšanos.
Secinājums: šahs un datori piedzīvojuši ilgstošu un savstarpēji bagātinošu attīstību. No idejām par automātiskiem mehānismiem līdz mūsdienu dziļajām neironu tīklu sistēmām — šaha programmas ir kļuvušas par svarīgu rīku gan spēles teorijas attīstīšanā, gan individuālās prasmju izkopšanā.
Šaha dzinēji
Šaha dzinēji ir datorsistēmas, kas var spēlēt šaha spēles pret cilvēka pretiniekiem. Ir radīti daudzi; tie var spēlēt meistara līmenī, lai gan to procesi ir pilnīgi atšķirīgi no cilvēka procesiem.p87 Labākie dzinēji ar ātrākajiem datoriem ir uzvarējuši mačos gan pret Kasparovu, gan Kramņiku, taču programmatūru var izmantot arī vieglākā līmenī, lai to varētu apgūt skolēns.
Sacensības notiek, dzinējiem sacenšoties savā starpā, un rezultāti tiek publicēti. Tiek rīkots Pasaules datoru šaha čempionāts, kurā noteikumu detaļas var noteikt, kura programmatūra uzvar. Programmatūru var novērtēt arī pēc citiem kritērijiem, piemēram, lietošanas ērtuma.
Fritz
Fritz ir vācu šaha programma, kuras autori ir Frans Morsch un Mathias Feist un kuru publicēja ChessBase. Pašlaik tā ir tirgus līderis. Pastāv arī cita veida Fritz programma ar nosaukumu Deep Fritz, kas ir paredzēta daudzprocesoru procesiem. Jaunākie patērētāju produktu veidi ir Deep Fritz 12 un Fritz 12. Par tiem atsauksmes sniedza Džošs Vaitzkins, kurš teica, ka "Fritz ir kā sieviete, ar kuru nevar tikt kopā. Tā vienkārši liek (liek) tev domāt tā, kā tu nekad iepriekš neesi domājis".
Smalcinātājs
Smalcinātājs ir vadošais dzinējs. Tas pieder arī ChessBase. Tas ir pieejams dažādās formās: Shredder 12, Deep Shredder 12; Shredder Classic. Tam ir smaga reputācija.
Rybka
Galvenais Shredder konkurents ir Vasika Rajliha izstrādātais produkts Rybka. Rybka 4 ir jaunākā versija.
Šaha datu bāzes
Šaha datubāzes faktiski nespēlē. Tās nodrošina piekļuvi reģistrētajai šaha meistaru vēsturei. Tās ir divas sastāvdaļas. Pirmkārt, ir programmatūra, kas ļauj meklēt un organizēt datubāzes materiālus. Tad ir faktiskā datubāze, kurā parasti ir no viena līdz četriem miljoniem partiju.
Praksē datubāzes tiek izmantotas diviem mērķiem. Pirmkārt, lai spēlētājs varētu trenēt savas spējas konkrētos atvērtajos laukumos. Otrkārt, lai meklētu konkrētus pretiniekus, lai redzētu, ko viņi spēlē, un iepriekš sagatavotos pret viņiem.
Šaha datubāzes ir viens no veidiem, kā jaunie spēlētāji var sasniegt meistarību jau agrā vecumā.
ChessBase
ChessBase ir lielākā datubāze, un to plaši izmanto meistari. Lai gan to var izmantot tiešsaistē, lielākā daļa lietotāju lejupielādē programmatūru un datus savā klēpjdatorā. Tad viņi ņem līdzi klēpjdatoru uz turnīriem, lai palīdzētu sagatavoties spēlēm. Spēlētāji spēļu laikā nedrīkst izmantot datorus vai citus palīglīdzekļus, taču aizkulisēs notiek liela daļa sagatavošanās darbu. ChessBase ir jāiegādājas, un tā nav lēta.
Jaunums šahā
Šis ir holandiešu žurnāls pieredzējušiem spēlētājiem, kas piedāvā tiešsaistes datubāzi NicBase kā daļu no saviem pakalpojumiem. NicBase ir bezmaksas, un tajā ir vairāk nekā miljons spēļu.
Šaha spēles
Chessgames.com uztur tiešsaistes spēļu datubāzi. Tā ir daļēji bezmaksas, bet tajā ir nepieciešama reģistrācija. Pilnīga piekļuve visām tās iespējām ir iespējama, samērā pieticīgi abonējot. Tās datubāzē ir vairāk nekā pusmiljons spēļu.
Tiešsaistes spēļu vietnes
Ir vietnes, kurās spēlētājs var pievienoties (par maksu) un spēlēt tiešsaistē. Šajā gadījumā abonents spēlē pret citiem abonentiem, nevis datoru. Dalībnieku vidū ir visu standartu spēlētāji, un tiek piedāvāti dažādi turnīri ar dažādiem spēles tarifiem. Šajā tirgū ir divi līderi:
Interneta šaha klubs
Playchess
Jautājumi un atbildes
Jautājums: Kad šahs un datori pirmo reizi tika savienoti?
A: Šahs un datori ir bijuši saistīti jau kopš datoru pirmsākumiem.
J: Kam 19. gadsimtā ienāca prātā ideja savienot šahu un datoru?
A: Čārlzam Bebidžam 19. gadsimtā radās ideja par šaha un datoru savienošanu.
Jautājums: Kurš mūsdienās izdomāja ideju par šaha un datoru savienošanu?
A: Alans Tjūrings, matemātiķis un Bletčlija parka kodētājs, domāja par šaha un datoru savienošanu mūsdienās.
J: Vai Alans Tjūrings bija labs šaha spēlētājs?
A.: Nē, Alans Tjūrings nebija ļoti labs šahists.
Jautājums: Kāda ir Alana Tjūringa nopelnu daļa datorzinātnē?
A.: Alans Tjūrings ir viens no datorzinātnes radītājiem.
J: Cik ir šaha programmu veidu un kādi tie ir?
A: Ir divu veidu šaha programmas. Viena no tām spēlē pret cilvēka pretinieku; otra palīdz lietotājam kļūt labākam spēlētājam.
J: Vai abu veidu šaha programmas var likt darboties kopā?
A: Jā, abus šaha programmu veidus var savienot, lai gan to funkcijas atšķiras un tās darbojas atšķirīgi.
Meklēt