電腦是如何下棋的

　　圍棋起源于中國(guó)，是最古老的棋類運(yùn)動(dòng)之一，我們常說(shuō)的“琴棋書(shū)畫(huà)”中的“棋”就是指圍棋。喜歡下棋嗎?有沒(méi)有和計(jì)算機(jī)下過(guò)?現(xiàn)在，弈棋計(jì)算機(jī)的棋藝日益高強(qiáng)。讓我們通過(guò)分析以圍棋和國(guó)際象棋為代表的弈棋計(jì)算機(jī)，對(duì)人工智能的研究有一個(gè)更為深入的理解。

　　弈棋計(jì)算機(jī)

　　弈棋自古被視為一種關(guān)乎智力的高級(jí)挑戰(zhàn)。和其他智力測(cè)試相比，弈棋具有直接對(duì)抗的特點(diǎn)，沒(méi)有什么比在緊張的對(duì)局中看到對(duì)手一手精妙兇狠的棋招更 能讓人感覺(jué)到一種智力上的刺激和挑戰(zhàn)了。弈棋相比于其他牌類游戲而言，隨機(jī)和不可控因素更小，因此對(duì)局雙方的決策能夠更直接地控制整個(gè)局面的走勢(shì)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了智力的對(duì)抗性。

　　毫不意外，在國(guó)際象棋更加流行的西方國(guó)家，人工智能領(lǐng)域自創(chuàng)建之初就在考慮如何制造一個(gè)會(huì)下國(guó)際象棋的機(jī)器。幾乎所有人工智能先驅(qū)，包括信息論 創(chuàng)始人香農(nóng)、“人工智能”之父約翰·麥卡錫(John McCarthy)、計(jì)算機(jī)科學(xué)創(chuàng)始人圖靈，都曾嚴(yán)肅思考過(guò)制造國(guó)際象棋機(jī)器的問(wèn)題。20世紀(jì)80年代初，貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師們(其中包括著名操作系統(tǒng) Unix的聯(lián)合創(chuàng)作者肯·湯姆森)開(kāi)發(fā)出歷史上第一個(gè)具有人類大師級(jí)水平的國(guó)際象棋機(jī)器“Belle”。到80年代末，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的許峰雄博士在 “Bella”的思路基礎(chǔ)上(將在后面詳細(xì)介紹)進(jìn)一步改進(jìn)，研制出了第一個(gè)特級(jí)大師水平的國(guó)際象棋機(jī)器，取名“深思”(源自《銀河系漫游指南》中的超級(jí) 計(jì)算機(jī))。隨后，許博士加入IBM研究院，在那里和其他幾個(gè)團(tuán)隊(duì)成員一起研制出了實(shí)力更強(qiáng)的弈棋機(jī)器“深藍(lán)”，并最終于1997年的一場(chǎng)歷史性的人機(jī)大戰(zhàn) 中以3.5：2.5的比分戰(zhàn)勝了人類國(guó)際象棋冠軍卡斯帕羅夫(卡斯帕羅夫不但是當(dāng)時(shí)的人類冠軍，同時(shí)也是人類歷史上國(guó)際象棋等級(jí)分最高的職業(yè)選手)。

　　在圍棋更加流行的東方，圍棋大師的頭銜同樣是智力超群的象征。自從計(jì)算機(jī)在國(guó)際象棋上挑戰(zhàn)人類成功之后，所有人的目光就聚焦在了圍棋這項(xiàng)古老的 東方棋類運(yùn)動(dòng)上。然而對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，圍棋似乎是個(gè)比國(guó)際象棋更“難”的東西。1985年，企業(yè)家應(yīng)昌期先生懸賞一百萬(wàn)美金尋找能夠打敗人類職業(yè)棋手的計(jì)算 機(jī)，可時(shí)至30年后的今日仍然沒(méi)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠做到。20世紀(jì)90年代，以我國(guó)陳志行教授開(kāi)發(fā)的“手談”程序以及著名開(kāi)源軟件組織GNU開(kāi)發(fā)的“GNU Go”程序?yàn)榇�表的“�?jì)算機(jī)圍棋冠軍”們，棋力尚且不及人類的業(yè)余初段。進(jìn)入21世紀(jì)之后，研究者們開(kāi)始探索一套被稱為“蒙特卡洛樹(shù)搜索”的全新思路(將 在后面詳細(xì)介紹)，并終于在2006年在9×9的“小棋盤(pán)”上率先產(chǎn)生突破。以法國(guó)的MoGo和CrazyStone為代表的新一代圍棋程序在9路圍棋上 基本已經(jīng)達(dá)到人類職業(yè)棋手的水平，甚至曾在公開(kāi)場(chǎng)合戰(zhàn)勝過(guò)職業(yè)棋手周俊勛九段。另一方面，在真正的19路圍棋棋盤(pán)上，以日本的ZEN(天頂圍棋)和法國(guó)的 CrazyStone為代表的一流圍棋程序沿著“蒙特卡洛方法”的思路不斷改進(jìn)，在和人類頂尖職業(yè)棋手進(jìn)行的一系列讓子棋比賽中屢有佳績(jī)，而近些年人類棋 手能“讓”計(jì)算機(jī)的子數(shù)也越來(lái)越少。最有趣的是在2013年，計(jì)算機(jī)程序CrazyStone在受讓四子的情況下戰(zhàn)勝被稱為“人腦計(jì)算機(jī)”的日本棋手石田 芳夫九段，并被認(rèn)為已有業(yè)余五～六段的水平。

　　截至目前，盡管計(jì)算機(jī)在公平的圍棋比賽中還不足以直接抗衡人類職業(yè)棋手，但相關(guān)的研究熱度卻很高，大家普遍對(duì)近期前景持較為樂(lè)觀的態(tài)度�！吧钏{(lán)之父”許峰雄博士甚至在2007年10月的一期《IEEE Spectrum》雜志上表示，相信10年內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)將能挑戰(zhàn)世界冠軍級(jí)別的人類棋手。

　　計(jì)算機(jī)下棋的思考模式

　　現(xiàn)在主流弈棋計(jì)算機(jī)的基本“思考模式”很簡(jiǎn)單，就是對(duì)當(dāng)前局面下的每一種合法走法所直接導(dǎo)致的局面進(jìn)行評(píng)估，然后選擇“獲勝概率”最高的局面所 對(duì)應(yīng)的那個(gè)走法。也就是說(shuō)，“準(zhǔn)確評(píng)估給定局面的勝率”是主流弈棋計(jì)算機(jī)的核心問(wèn)題，同時(shí)也是主要難點(diǎn)所在。在進(jìn)一步深入討論這一核心技術(shù)問(wèn)題之前，我們 先在基本思考模式層面簡(jiǎn)單比較一下計(jì)算機(jī)棋手與人類棋手的異同。

　　可以說(shuō)，計(jì)算機(jī)的基本策略是所有“人類有可能采用”的策略中最原始最簡(jiǎn)單的一種。毫無(wú)疑問(wèn)，人類的思考模式中必然也包含“局面評(píng)估”的部分，然而人類至少還同時(shí)擁有另一個(gè)重要的思考模式——戰(zhàn)略性思考，也就是把一個(gè)基本目標(biāo)有效分解成一系列“子目標(biāo)”。

　　以圍棋為例，“獲勝”是圍棋的最終目的，而勝的定義是“結(jié)束比賽時(shí)擁有更多棋子和空”(中國(guó)規(guī)則)。但是人類棋手在對(duì)弈時(shí)顯然并不是每時(shí)每刻都 在基于這個(gè)“勝”的定義進(jìn)行思考的——通常我們只在棋局進(jìn)入中后期時(shí)才經(jīng)常性地“數(shù)目”。在對(duì)弈的大部分時(shí)間里我們是在思考諸如“如何借助右上角黑棋的毛 病擴(kuò)張”、“如何做活”、“如何侵消對(duì)手的模樣”、“如何在劫爭(zhēng)中轉(zhuǎn)換”、“如何分?jǐn)唷钡鹊纫幌盗芯唧w問(wèn)題。我們注意到，每一個(gè)這樣的“具體問(wèn)題”實(shí)際上 是改變了思考的目標(biāo)，把一個(gè)“求勝”的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了一系列“分?jǐn)唷被蛘摺白龌睢敝�類的子�?wèn)題。這樣的一個(gè)“戰(zhàn)略計(jì)劃”，其背后的邏輯當(dāng)然是，我們的大腦相 信在當(dāng)前情況下“分?jǐn)鄬?duì)手大龍”是最有可能導(dǎo)致最終贏棋的子目標(biāo)。一旦確立了子目標(biāo)，人類棋手便集中精力考慮具體戰(zhàn)術(shù)走法來(lái)完成這個(gè)子目標(biāo)，而不是“贏 棋”這個(gè)最終目標(biāo)。與之不同的是，目前主流的弈棋計(jì)算機(jī)從基本思考模式上并不依賴于“生成并確定子目標(biāo)”的戰(zhàn)略能力。在大多數(shù)時(shí)刻，這些弈棋計(jì)算機(jī)只關(guān)心 一個(gè)問(wèn)題，就是按照“勝”的基本定義來(lái)贏得比賽*1�！霸诋�(dāng)前局面下，我走在x點(diǎn)的話最終能贏幾子”，計(jì)算機(jī)就是通過(guò)不停地重復(fù)問(wèn)自己這個(gè)問(wèn)題來(lái)完成對(duì)弈 的。盡管這聽(tīng)起來(lái)很“原始”，但正如前面所說(shuō)，這樣思考的計(jì)算機(jī)卻已經(jīng)在很多棋類中達(dá)到了相當(dāng)令人驚訝的水平!

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