;
Мнения 20 мая 2022

Цифровой гамбит: как нейросети и ИИ снова сделали шахматы главной интеллектуальной игрой

Далее

За последние два года миллионы игроков-любителей заново открыли для себя шахматы. Рост интереса к игре сравним с подъемом популярности в 1972 году — во время матча Роберта Фишера против Бориса Спасского. Современные технологии помогают в этом. О том, как развивались шахматные технологии с XVIII века до наших дней, рассказывает Петр Чернышев, основатель ИИ-платформы для распознавания, аналитики и трансляции шахматных партий idChess.

Первый шахматный робот: «автоматический» шахматист 

История шахмат насчитывает около полутора тысяч лет. Появившись в Индии в V веке до нашей эры, игра и ее атрибуты постоянно развивались.

Первой шахматной инновацией можно назвать шахматный «автомат», появившийся в Вене в XVIII веке. Это была восковая фигура шахматиста с деревянным ящиком, на которую установили доску. В ящике сидел человек: он следил за игрой по магнитам, прикрепленным к фигурам снизу, и делал ходы с помощью специального рычага. Позже такие «автоматы» появились во Франции и Германии.

«История шахмат насчитывает около полутора тысяч лет»

Контроль времени: шахматные часы

Первые часы для ограничения времени партии сконструировал английский шахматист-любитель Томас Брайт Уилсон, их впервые использовали на турнире в Лондоне в 1883 году. Год спустя патент на промышленное производство шахматных часов получил Амандус Ширвотер. В 1899 году впервые на шахматных часах появился «флажок», сигнализирующий о скором окончании времени. Прообраз механических шахматных часов с двумя кнопочными переключателями создал Винхофф в 1900 году. 

В 1989 году Бобби Фишер, чемпион мира по шахматам, получил патент на создание часов Фишера. Идея часов Фишера состояла в том, чтобы хотя бы частично уравнять шансы соперников в конце игры, когда в цейтноте у одного игрока (или у обоих) «висит флажок». Часы Фишера добавляют несколько секунд за каждый ход. Если укладываться в этот лимит, «флажок» на часах никогда не упадет.

«Часы Фишера добавляют несколько секунд за каждый ход»

В 1990-х годах стали популярны электронные шахматные часы. Они отображали точное время в секундах и предоставляли разнообразный контроль времени. Сейчас электронные часы — стандарт во всех турнирах под эгидой ФИДЕ.

Цифровой рывок: шахматные программы

В 1951 году англичанин Алан Тьюринг написал первый алгоритм шахматной программы. В 1952 году появилась первая компьютерная шахматная машина — MANIAC I, которая с помощью алгоритма MiniMax оптимизировала дерево поиска хода. Спустя восемь лет американский ученый Аллен Ньюэлл разработал компьютерную программу для решения математических и шахматных задач — General Problem Solver.

В конце 1980-х годов компьютер Deep Thought победил гроссмейстера Йоргена Бента Ларсена. В 1997 году действующий чемпион мира Гарри Каспаров проиграл компьютеру Deep Blue, который умел обрабатывать до 200 млн позиций в секунду и имел доступ к огромной базе данных дебютных позиций из реальных партий гроссмейстеров. С 2000-х годов шахматисты перестали питать надежды на превосходство перед шахматными движками.

«В 1997 году действующий чемпион мира Гарри Каспаров проиграл компьютеру Deep Blue»

Начиная с 2008 года первые места большинства рейтинговых списков и соревнований среди компьютерных шахматных программ занимал шахматный движок Stockfish. Благодаря расширенному алгоритму поиска оптимальных ходов и большой шахматной базе для анализа он стал сильнейшей шахматной программой, которая не использует графический процессор (GPU). Идеология Stockfish как свободного движка с открытым исходным кодом сделала его популярным для модификаций и встраивания в различные системы — например, такие, как сервис Lichess.

В 2017 году компания DeepMind разработала самообучающуюся нейронную сеть AlphaZero. Потренировавшись всего 24 часа, она победила сильнейшие программы по играм в шахматы, сеги и го.

Это не традиционный шахматный движок: для AlphaZero не прописывали сложные алгоритмы вычисления оценки, как, например, для Stockfish. В его обучении задействовали технологии Machine Learning. Путем проб и ошибок для изучения каждой новой игры неподготовленная нейронная сеть разыгрывала миллионы партий против самой себя случайным образом.

Такой подход называется обучением с подкреплением. Сначала нейросеть играет совершенно случайным образом, но со временем учится на выигрышах, проигрышах и ничьих, чтобы корректировать параметры и повышать вероятность выбора выгодных ходов в будущем. Для выбора наиболее перспективных ходов нейросеть использовала поиск по дереву Монте-Карло (MCTS).

Нейросеть AlphaZero использовалась в подготовке Магнуса Карлсена к матчам и чемпионатам. Отсутствие привязки к алгоритмической и аналитической оценке при выборе хода сделало ее более изобретательной и непредсказуемой для оппонентов. AlphaZero с запасом побеждает самые сильные шахматные движки, в том числе и Stockfish. При этом она оценивает всего порядка 60 тыс. позиций в секунду, в то время как Stockfish — 60 млн.

Онлайн-шахматы: сайты, мобильные приложения, умные доски

C возможностями, появившимися в конце XX века, можно играть с соперником из любой точки мира в любой момент времени. В 1995 году появился сервис chess.com, который сегодня насчитывает более 83 млн пользователей по всему миру.

В период пандемии сервис вырос: только за март 2020 года число новых участников превысило 700 тыс., а количество партий увеличилось до 10 млн в день. Сейчас на платформе разыгрывается в среднем около 11 млн партий за сутки. Приложение chess.com для iOS входит в топ-3 App Store в категории настольных игр. А общее число пользователей мобильного приложения превышает 25 млн человек. 

В 2010 году французский программист Тибо Дюплесси запустил бесплатный шахматный сервис lichess.org — сайт, на котором можно играть с соперниками по всему миру с разным контролем времени. Там есть одна из самых больших открытых баз сыгранных партий.

Еще одна инновация, которая пришла в шахматы вместе с развитием технологий, — умные шахматные доски. Например, Square Off позволяет играть на настоящей доске как с компьютером, так и с оппонентами из разных точек мира. Когда шахматист делает ход на доске, «невидимая рука» передвигает фигуры со стороны противника.

Шахматы и инновации: как древнейшая игра становилась технологичнее

Если в атлетических видах спорта нечестная игра связана с допингом, то в интеллектуальных состязаниях вместо биологически активных веществ нечестные игроки используют компьютер.

В 1998 году на крупном открытом турнире в Беблингене любитель с рейтингом 1925 Клеменс Альверманн обыграл гроссмейстера Сергея Калиничева. Разбор партии показал большое совпадение ходов шахматиста с рекомендациями компьютерной программы Fritz 5.32. Альверманна дисквалифицировали, но отобрать у него внушительные призовые не удалось.

В 2006 году матч за звание чемпиона мира по шахматам сопровождался так называемым туалетным скандалом: команда Топалова обвинила Крамника в использовании электронных подсказок во время посещения туалета. Из-за скандала продолжение матча оказалось под угрозой. Конфликт решили путем долгих и напряженных переговоров.

В XXI веке с развитием технологий появились новые способы нечестной игры: например, Bluetooth-передатчики и смартфоны, на которые можно загрузить шахматные программы.

Чтобы бороться с читерством, на крупных соревнованиях игроков проверяют металлоискателями, ставят глушилки и проводят трансляции с задержкой. Контролировать честность игры в сети сложнее, но над борьбой с читерством работают и в онлайн-шахматах. Например, у chess.com и lichess.org есть свои античитерские системы. Сервисы не раскрывают алгоритмы, но известно, что из множества собираемых и анализируемых параметров особое место занимают совпадения между ходами игроков и рекомендациями по лучшему ходу от шахматных движков. Если процент таких совпадений крайне высок, площадка может заблокировать аккаунт. Только в августе 2020 года на chess.com забанили почти 17 тыс. пользователей.

В том же году во время онлайн-чемпионата Европы на сайте chess.com
из шести призеров турнира низшей рейтинговой категории пятерых дисквалифицировали, а общий счет читеров, которые использовали специальные программы, шел на десятки. Игроки, пострадавшие от нечестной игры, писали жалобы и обличающие посты в социальных сетях.

Шахматы для болельщиков: трансляция шахматных партий

  • Демонстрационные доски

До появления технологий по оцифровке шахматных партий для их трансляции использовали демонстрационные доски. Специалисты следили за происходящим на игровой доске, а потом делали соответствующие ходы на демонстрационной.

«Специалисты следили за происходящим на игровой доске»
  • DGT

В 1998 году ФИДЕ впервые выразила желание использовать электронные шахматные доски на олимпиаде в Элисте. Компания DGT приступила к разработке технологии для системы из 300 электронных досок, которые в дальнейшем были успешно использованы для оцифровки партий и трансляции на экраны. С тех пор электронные доски DGT используются на крупных соревнованиях, которые могут позволить себе покупку шахматных комплектов стоимостью от 40 тыс. рублей за штуку.

  • idChess

До недавнего времени не существовало доступной разработки, которая позволяла бы оцифровывать и транслировать партии во время турниров. Все изменилось, когда в феврале 2019 года компания «Фрифлекс» представила idChess — ИИ-платформу для распознавания, аналитики и трансляции шахматных партий, сыгранных на настоящей доске.

idChess проводит оцифровку партии в режиме реального времени и может транслировать игру на любой цифровой носитель. Это позволяет создавать удобные фан-зоны где угодно. Например, на детских соревнованиях в шахматных школах родители могут в реальном времени наблюдать за игрой своих детей.

«idChess проводит оцифровку партии в режиме реального времени и может транслировать игру на любой цифровой носитель»

Платформа idChess открывает новые возможности не только для организации турниров, но и для личного использования. Она записывает сыгранные партии в формате шахматной нотации, сохраняет игры в библиотеку и дает возможность анализировать прогресс, а также делиться партиями с друзьями и тренером.

idChess работает на базе технологий компьютерного зрения и машинного обучения. Распознавание игры происходит из видеопотока через мобильное приложение. Для определения фигур и ходов на платформе реализованы несколько нейронных сетей Алгоритм обучен учитывать множество сложных для искусственного интеллекта факторов, которые могут возникнуть во время игры. 

Чтобы записать партию, достаточно скачать idChess из магазина приложений и закрепить смартфон на штативе так, чтобы шахматная доска полностью попадала в камеру.

Шахматы и развлечения

Шахматы развиваются и как один из форматов развлечения. При этом публика предпочитает соревнования по быстрым шахматам и по блицу как наиболее зрелищным. Например, в Москве ежегодно проводится FinChess — командный блиц-турнир, собирающий за шахматной доской представителей финансового и ИТ сообществ. Участники не только играют, но и знакомятся друг с другом, налаживают деловые связи. Многие компании проводят и корпоративные шахматные турниры.

Интерес к игре развивает и культура — театр, кино, фотография. Недавно вышли в «Ход королевы» от Netflix (2020), «Королевская игра» Филиппа Штельцля (2021) и «Чемпион мира» Алексея Сидорова (2021). В октябре 2020 года в Москве на сцене Московского дворца молодежи представили бродвейский мюзикл «Шахматы».

Научившись побеждать гроссмейстеров и чемпионов мира, технологии вступили в поединок друг с другом. Уже никого не удивляют матчи между шахматными ИИ-движками, в которых нейросети разыгрывают комбинации от лучших гроссмейстеров. 

Развитие технологий дало колоссальный импульс к развитию шахмат. Их можно назвать настоящим ИТ-феноменом: шахматные программы сегодня стоят на более чем миллиарде  смартфонов. И дальше ее ждет еще большее и активное развитие.


Читать далее

«Вояджер-1» отправляет странные данные. В НАСА не понимают, в чем дело

«Пятая сила» создает во Вселенной невидимые «стены». Главное о новой теории физиков

Как темная материя «общается» с той, из которой мы состоим. Главное о новом исследовании