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为什么“紫光之星”笔记本棋力不亚于深蓝?

http://www.sina.com.cn 2004年06月12日 20:28 ChinaByte

  ChinaByte 为什么“紫光之星”棋力不亚于深蓝?

  中国首届“人机大战”已经开战,首场比赛人类顶尖棋手、棋后诸宸竟然0:1惜败于电脑棋手“紫光之星”。这样的结果非常令我们惊讶。首场比赛结束后,“紫光之星”的棋力是否超过了当年的“深蓝”成为一个更为引人注目的话题。 为什么人类顶尖棋手会败给一台刚诞生不久的“紫光之星”笔记本电脑?

  这台笔记本电脑凭什么能战胜我们的世界冠军、“美女棋后”?

  为什么这台笔记本电脑敢声称自己的综合棋力不亚于“深蓝”?

  很多的“为什么”让我们迷惑!此处,仅提供一些可能的资料,供大家参考。国际象棋“人机大战”作为普及国际象棋运动和验证计算机以及人工智能发展水平的一种形式,历来受到全球的关注。在这个过程中,无论是人类的国际象棋竞技水平,还是计算机技术的发展,还是人工智能的研究,都从中得到了裨益。首先,让我们以历史上参与“人机大战”次数最多的世界棋王卡斯帕罗夫的“人机大战”简史为例,回顾一下这个“人机共同进步”的过程,见下表:


回顾世界棋王卡斯帕罗夫的“人机大战”简史

  我们从这个表格中,可以看到随着计算机技术和人工智能研究的不断发展,计算机在与卡斯帕罗夫对战的历史进程中,从起初的不堪一击发展到后来能战成平手,这充分说明电脑现在已经发展到了很高的水平,并赋予了今天的“紫光之星”以强大的计算能力,使得它能够胜任与国际特级大师、棋后诸宸的对弈。下面我们将详细来作分析。


图为让我们再回顾一下历史上比较有影响的“人机大战”

  从上面的表格中,我们看到这样几个特征:

  1、人机大战的机器采用的处理器数量呈现逐渐减少的趋势。过去的几次人机大战,机器都是多处理器参赛,而今天的“紫光之星”已经采用了单处理器参赛,这说明随着计算机科技的不断发展,PC的计算能力已经有了很大的提升。

  2、从配置上讲,紫光之星和最近2年的Deep Fritz、DeepJunior、X3DFritz等机器已经很接近了,只不过他们采用的是多处理器,而内存等已经十分接近。实际上,就单个处理器而言,“紫光之星”配备的Athlon643400+处理器性能已经超过了以前的Pentium处理器,毕竟这是一款64位的高端处理器!

  3、从对弈结果看,“紫光之星”第一场战胜了人类顶尖棋手,这说明科学技术的进步已经使采用单处理器的PC完全能够胜任与国际特级大师的对弈。预计今后采用单处理器配套最新人工智能软件的国际象棋“人机大战”将会成为一种趋势。最引人注意的一点就是:单CPU,这与上表中那些著名的“人机大战”中使用的计算机系统中使用的多CPU形成了鲜明的对照。以前的人机大赛之所以采用多CPU,原因在于在当时电脑单处理器整体运算上硬件无法同软件匹配,需要通过多处理器来协调运行指令,同时配合相当大容量内存,才能达到满足高速数据运算的需要。本次“紫光之星”核心处理器用64位的处理器、是目前笔记本领域最高水平处理器,其内存寻址能力也达到了前所未有的4.5TB,使得“紫光之星”搜索棋局的速度更快,在数据运算、协同处理等达到很高的水平,因此在单处理器与软件的配合表现也达到多处理器水平。当然“紫光之星”的突出性能其实不只处理器一方面,但这样的配置笔记本已经切切实实进入百姓生活,比如2G内存在不久的将来可能很多人的电脑上都会配备。

  人工智能水平提高

  1985-1996,卡斯帕罗夫一共比赛了8次,赢了7次,即人类棋手赢的比例大。然而,从1997年开始到2003年,人类和电脑开始打成平手,这充分说明电脑的“智慧”正在随着科技的发展飞速前进。另一方面,像卡斯帕罗夫这种天才棋手,人类恐怕100年才出一两个,而计算机技术和“人工智能”却是依照摩尔定律来发展的,速度非常之快。可以预计,今后随着电脑技术结合人工智能的高速发展,电脑棋手战胜人类棋手的比例将继续变大。

  历史上的几次人机大战,1997年和2002年的两次分别体现了两种不同类型的机器智慧,亦即人工智能。1996和1997年这两次“人机大战”中,机器棋手主要采取的是一种深度搜索的方法:把所有的可能性化成树状图,计算每种可能的走法并打分,把分数赋给树形图的每个端点,分数越高局面越好,然后计算机从中选择出对自己最有利的走法。如果树形分支越多,搜索和赋值过程就越复杂,耗时就越长。2002至今的三次“人机大战”的主角Fritz和Junior则使用的是1958年由卡耐基-梅隆大学的三位学者发明的算法:Alpha-Beta剪枝算法,这种算法现在经常应用于人工智能的研究领域中,这种算法的好处就在于大大减少了软件需要进行的分支计算,它可以使软件变得更“聪明”。

  这两种类型的机器智慧的差别在于,“深蓝”所采取的是尽可能多、尽可能深地计算分支,在此基础上选择最好的走法,所以,“深蓝”需要大量的芯片参与分支的计算;而Alpha-Beta剪枝算法则赋予软件更多的选择能力,可以让软件减少很多不必要的计算分支,所以,2002以后的“人机大战”中机器的规模要小得多,即核心处理器数量逐渐减少,虽然每秒计算局面减少,但计算的精确度却比“深蓝”大大提高。形象点说,“深蓝”有点像武侠小说里的外家高手,高大威猛,让人望而生畏;“Fritz”等软件则有点像内家高手,貌不惊人,一旦出手,往往让人类棋手防不胜防。

  数据库容量增大

  机器棋手如果要挑战人类顶级棋手,仅仅有好的算法还是不够的,还需要另外一项重要支持:国际象棋棋谱数据库。其中又有最重要的两样武器:开局库和残局库。“紫光之星”与以前的机器相比,数据库也具备明显的优势。它输入了含有200万盘棋谱的超大数据库,包括:开局库、残局库、历史上所有被记录的著名对局。

  特别值得一提的是,它同时输入了以往历次“人机大战”的棋谱,以及对手诸宸的所有重要对局,增强了数据库的针对性。开局库是从顶级棋手的对局库中提炼而成的。一旦配备了开局库,机器棋手可以大大减少在开局上耗费的时间,只需要结合自己引擎的特点从开局库中选择出最适合自己的走法就可以了。对机器棋手来说,开局库最重要的作用就是把棋局引入最适合“自己”特点的中局。机器也能体会到“自我”的存在了?!配备了残局库,电脑在残局阶段的表现就像是上帝在和人类棋手对弈,机器每一步都是最佳走法,一旦进入这种对弈阶段,人类棋手将拿机器棋手毫无办法。但为什么现在“人机大战”的双方的战斗仍然那么精彩?!主要原因就是现阶段机器棋手不可能配备完整的残局库,所以,机器棋手很多时候仍然需要依靠自己的智慧去计算。

  拿制作5子残局库来说,除双方的王之外,棋盘上还有其它3个子,完备的5子残局库就是把这5个子在棋盘上所有的分布都计算并保存下来。对弈至残局阶段时,机器棋手计算到一定深度以后,将在残局库中搜索当前计算的局面,一旦发现残局库中包含有当前局面,机器棋手则会直接调用残局库中保存的胜负信息而不再继续深入计算。从上述描述中,大家不难理解为什么机器棋手在配备了残局库的情况下会表现的像上帝行棋一样的精确了吧?所幸多子残局库极为巨大,完备的5子残局库大小大约是6G,而完备的6子残局库的大小大约是数T,这个数量实在是过于庞大了,所以,对弈时机器棋手不可能配备完备的6子残局库,而往往配备数G的残局库。

  耗时对比赛的影响

  大家都知道,“人机大战”的对局都是有时间限制的,CPU计算能力越强劲、内存越大、硬盘转速越高必然能够大大提高软件的计算速度和搜索速度。本次人机大战与以往的人机大战在时间设计上也不同,采用的是快棋赛的规则:50分钟+10秒,即每方选手起始时间是50分钟,每走一步再加10秒。

  下表是1996年卡斯帕罗夫4:2战胜“深蓝”的6次对局时间分析。


1996年卡斯帕罗夫4:2战胜“深蓝”的6次对局时间分析

  资料来源:《旷世之战--IBM深蓝夺冠之路》第159页,清华大学出版社。从这个表格可以看出,计算机平均花费的时间总比人类少,而且总时间越少,计算机的优势越明显。所以,在快棋赛中,电脑依靠非常快的计算速度,占据着很大的优势。表明在未来的年月里,越快的计算越难以被击败。实际上,国际上的几次人机大战多数都是慢棋赛,单人用时都允许在2小时以上,这样,人类棋手就占据着很大的优势。比如,2002年克拉姆尼克与DeepFritz的大战中,克拉姆尼克曾为一步棋足足长考了42分钟,这在快棋赛中是决不可能发生的。如果没有这么充足的时间,克拉姆尼克也许很难轻松战胜DeepFritz。本次中国首届国际象棋“人机大战”采用的是快棋赛中“50分钟+10秒”的时间规则,完全符合国际象棋国际比赛的要求,这样的时间规则对双方来说也是非常公正的。

  给棋迷带来什么?

  现在让我们把关注的焦点放回到身边“人机大战中”。大家注意一下就可以发现,上述“人机大战”中使用的硬件配置与我们日常使用的计算机配置相去甚远,在欣赏“人机大战”双方精彩的对弈表演之余,我们多少有些遗憾:这些配置太豪华了,我们短时间内无法拥有这样的配置。尽管软件的表现越来越强劲,但大家心中都有这样一个疑问:诸如Fritz这样的顶级对弈软件,在我们能拥有的计算机上能表现出什么样的水平?

  当然,大师们可能比较容易知道这个问题的答案:他们可以通过自己与手头拥有的软件对战的结果来做到这一点。但对于我们普通爱好者来说,仅仅依靠这些有影响的“人机大战”的结果,我们很难得到比较确切的答案,除了少数与大师交情比较好的棋友。现在让我们看一下“紫光之星”的硬件配置:AMD64位 3400+ CPU,2GB内存,7200转硬盘。最引人注意的一点就是:单CPU,这与上述这些著名的“人机大战”中使用的计算机系统中使用的多CPU形成了鲜明的对照。这样的配置是如此贴近我们日常使用电脑的CPU配置了,估计不久的将来可能很多人的电脑上都会有类似的配备。首盘比赛的结果大家都看到了:“紫光之星”获胜。从“中国棋王”叶江川的现场讲评中我们可以得知,“紫光之星”的表现非常出色。

  至此,无论第二盘的比赛结果如何,我们至少可以得到这样一个结论:“紫光之星”所能体现的棋力不比诸宸棋后差。这样的比赛结果不能不说是给广大棋迷一个惊喜。设想一下,如果我们能够拥有像一台“紫光之星”这样配置的电脑,我们就有机会拥有一个水平与诸宸棋后相当的高手在我们身边。俗话说,“下棋找高手,弄斧到班门”,如果能够天天向诸宸棋后请教的话,水平能不见涨吗?水平越来越高可能是广大棋迷最大的愿望了。而这个愿望现在实现起来并不难,因为“紫光之星”豪华版很快就会批量上市了,普通用户都可以买的到了。让我们每个人都有机会与棋后过招,这就是“紫光之星”带给我们第一个惊喜。让我们一起期待诸宸棋后与“紫光之星”的完美表现吧。


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