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计算机围棋

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计算机围棋
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计算机围棋人工智能(AI)的一个领域,该领域致力于开发出可以下围棋电脑程式。围棋是棋盘游戏的一种,有很古老的历史。

歷史

alpha-beta 剪枝法

最先電腦圍棋也試圖用類似處理西洋棋的演算法——alpha-beta剪枝法,即一般認為的暴力搜尋法,但成長非常慢。1986年應昌期懸賞100萬美金,徵求可以打敗人類的圍棋軟體,並以15年為期限,但沒有任何人拿走獎金。到了20世紀末,這類程式表現最好的是陳志行製作的手談,其宣稱可以接近業餘初段,至少與低段職業差距9子以上,其他如GNU Go更是只有業餘5~10級左右。

代表:

蒙地卡羅搜尋樹

Crazy Stone首次引進了蒙地卡羅搜尋樹,其原理是用蒙地卡羅法快速的把棋局下至終局,然後藉此判斷局勢,用這個方法,電腦圍棋得到飛快性的成長,並突破了業餘初段的壁障。這時代表現最好的是Zen,在AlphaGo出現的前一年,Zen的平行運算版本可以達到與職業棋士差距3~4子的水平。

這時期開始,開始出現了UEC杯等電腦圍棋比賽。在其中發生一個插曲,2010年時,黃士傑Erica在2010電腦奧林匹亞獲得19路圍棋的冠軍,隔年又在UEC盃拿下亞軍,這在當時引起許多注目,因為Erica是單機程式,而其對手都是使用大型電腦,這也使得他獲得Google DeepMind公司的邀請。

代表程式:

  • Zen
  • Crazy Stone
  • 石子旋風
  • Fuego

深度學習

深度學習原本主要應用是圖像分析,利用電腦模擬神經元,可以訓練電腦有類似人類「直覺」的反應,2014年左右,Google DeepMindfacebook等公司意識這可能可以用在處理電腦圍棋。最直接的想法是輸入人類的圍棋棋譜,並在程式中設定圍棋規則,以及各棋譜的最後勝負,利用監督學習讓電腦得到「棋感」,電腦因而可以給出特定局面下有哪些可能的行棋方法,後來這個方法在AlphaGo的論文中被稱為「走子網路」。2015年左右,DeepMind大衛·席爾瓦意識到,其實圍棋的形勢判斷也可以交由神經網路決定,「價值網路」因此誕生。接著DeepMind團隊再使用強化學習——大眾媒體稱之為左右互搏——增強兩種神經網路,結合蒙地卡羅搜尋樹, 在大約三千萬盤的左右互搏後,超越了職業選手水平,這使得DeepMind最終贏得這項與facebook的競賽。

2016年1月27日,《自然》發表了Google DeepMind开发AlphaGo 的論文,于2015年10月,在未讓子的挑戰中,以5:0戰績,擊敗歐洲圍棋冠軍——職業圍棋二段樊麾。這是電腦程式首次在公平比賽中擊敗職業棋手。2016年3月,AlphaGo在韓國首爾以4:1擊敗棋士李世乭[1][2] 2017年5月,AlphaGo在中国乌镇围棋峰会的三局比赛中以3:0击败[3]当时世界排名第一[4][5]的中国棋手柯洁

代表程式:

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难点

圍棋給程式設計師們帶來了許多人工智能領域裡的挑戰。當如IBM深藍那樣的超級電腦,已經能夠擊敗世界上最好的西洋棋棋手的同時;卻有不少人能擊敗圍棋軟體。可見,要編寫出超越初級水平的電腦圍棋程式,是極其困難的一回事。

棋盘太大

围棋的棋盘很大(19×19),因此通常被认为是难以编写围棋程序的一个重要原因。

可行的着法太多

与其它棋盘游戏相比,围棋的着法几乎不受规则限制。中国象棋第一步对称的形状不算有23种选择,国际象棋有20种选择,但围棋对称的形状不算也有55种选择,第二手,看是否有对称情况可以有54-360选择。有些着法较常见,有些几乎从未走过(例如第一步下在边线上),但所有着法都有可能。

象棋(以及大部分棋盘游戏如西洋跳棋双陆棋)棋局过程中,棋子数逐渐减少,使游戏简化。但是,围棋中每下一子,都可能有其戰略意義,使得單純分析戰術並不管用,会使局势变得更复杂。

估值函数

组合问题

策略搜索

状态表示

系统设计

处理问题的新方法

编程语言选择

设计哲学

Minimax 树搜索

Knowledge-based 系统

机器学习

電腦圍棋程序的竞赛

历史

第一個電腦圍棋競賽是由USENIX贊助,在1984年到1988年間舉行。

宏碁電腦公司與應昌棋圍棋基金會從1986年開始,聯合舉辦電腦圍棋競賽,獲得冠軍的程式,可以挑戰職業棋士,獲勝獎金美金一百萬元。有效期至2000年。

电脑对电脑程序中的问题

注释和参考

参见

外部链接

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