Шахматы, кто сильнее: человек или машина?
20 июля отмечается Международный день шахмат: эта игра появилась в VI веке до н. э. как отражение древних войн. С тех пор слава о черно-белых фигурах разлетелась по всему миру. Шахматы отметились и в спорте, и в образовании, и в науке. Фирменная доска стала местом сражения людей и машин и полем для исследований когнитивных психологов. Как так вышло — разбираемся с «Мегабайтом».
Начало всех начал
С давних времен философы, а потом и ученые пытались понять, как устроено человеческое мышление. Может, в нашей голове сидит гомункулус (в понимании психологии — некое существо, управляющее поведением человека), который дергает за ниточки, или там содержится особый механизм, помогающий мыслить? Да и как проходит само взаимодействие между мозгом как органом и мыслями, которые рождаются в нем? Загадка заключалась в нефизической природе разума.
Психологи Кларк Халл и Карл Спенсер Лэшли предложили сравнить мозг с механической машиной, где все приводится в движение крутящимися шестеренками — нейронами. Но это не объясняло появление идей или решений. Не нейроны же придумывают их и передают друг другу, пока не донесут до нужного отдела мозга.
Перелом произошел с появлением понятия «информация» — нефизический характер мысли теперь не приводил психологов в такое замешательство. Сейчас вы читаете: видите черные закорючки, они отражают фотоны, которые попадают на сетчатку. Но буквы вовлекают не физические раздражители, а информацию. То есть когда вы читаете слово «огонь», вы не видите буквы «о-г-о-н-ь» как отдельные знаки — ваш мозг мгновенно преобразует их в семантический образ: тепло, пламя, опасность, уют костра. Ни сетчатка, ни нейроны не «видят» огонь — они передают сигнал, а смысл формируется на уровне информационной интерпретации.
Здесь на помощь приходит аналогия с компьютером: физическая работа устройства подчиняется не проводам и шестеренкам, а информации — невещественным программам, которые оно выполняет. Мы, как и машина, получаем данные на «ввод», обрабатываем их и на «выходе» выдаем реакцию. Если такое сравнение верно, то человека можно рассматривать как универсальную вычислительную машину, способную решать широкий спектр задач.
Блок-схема базового компьютера с однопроцессорным центральным процессором. Источник: wikipedia.org
В 1956 году на конференции в Дартмутском колледже Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон представили компьютерную программу «Логик-теоретик», которая могла решать и доказывать 38 задач математики. Такое устройство сумело выполнить интеллектуальные задачи, которые раньше были подвластны только человеческому разуму. Это был первый искусственный интеллект.
Ученые выдвинули смелую идею: можно проверять гипотезы о работе мышления, моделируя их на компьютерах. Если программа получает ту же информацию, что и человек, и выдает такой же результат, это значит, что модель мышления близка к истине. Так появилась возможность экспериментально проверять теории разума — именно с этого момента когнитивная психология оформилась как наука. Параллельно стал развиваться искусственный интеллект.
Причем здесь шахматы
Шахматы стали настоящим полигоном для исследований ученых-когнитивистов — алгоритм действия в игре можно спрогнозировать. А вот для похода в магазин, например, программу написать уже сложнее. Человек в начале решает, что дома ему не хватает хлеба и молока, отправляется в пункт назначения и теряется между полками, потому что ему вдруг захотелось фруктов, овощей, сушеного манго, а хлеб он решил вовсе не брать, потому что именно сегодня садится на диету. В этом случае изначально предполагаемые конечные условия могут сильно отличаться от реальных, достигать их люди тоже будут не всегда одними и теми же методами — никакой возможности когнитивистам понять логику объектов.
Шахматная доска с начальным положением всех фигур. Источник: wikipedia.org
С шахматами в этом смысле проще. В игре заданы начальные условия, фигуры могут перемещаться только по определенным принципам, а мат, хоть и можно поставить миллионом разных способов, представляет собой понятную конфигурацию с зажатым в тисках королем противника. При таких легко формализуемых правилах шахматы нередко загоняют человеческий разум в тупик, ведь на двухцветной доске сменяют друг друга множество вероятностей, которые разом мы не в силах осмыслить. Поэтому в начале именно эту игру ученые выбрали для создания более продвинутого искусственного интеллекта.
Шахматные ИИ
Первой машиной, одержавшей победу на турнире, стала «Каисса», разработанная в Институте проблем управления АН СССР. В августе 1974 года на первом Чемпионате мира среди компьютерных программ она сразилась с 13 разработками из 8 стран мира. «Каисса» взяла золотую медаль. Победа стала возможна благодаря улучшениям: дебютной книге на 10000 ходов, впервые использованной системе кодирования доски в виде набора битов и особому способу отсечения бесперспективных ходов, где программа сразу отказывалась от целого дерева вероятных передвижений фигур. Однако похвастаться превосходством над человеком ей не удалось: в 1972 году она выступала в матче по переписке с читателями газеты «Комсомольская правда» и проиграла со счетом 1,5:0,5.
Коллектив разработчиков «Каиссы» заключает пари (ставка ящик коньяка), что машина обыграет гроссмейстера Авербуха. Источник: ipu.ru
«Каисса» вскоре уступила более продвинутым машинам. Следующим достижением техники стал Deep Blue, разработанный компанией IBM. В феврале 1996 года машина сразилась с Гарри Каспаровым — 13-м чемпионом мира по шахматам. У суперкомпьютера были все шансы. Создатели снабдили его 32 процессорами, он вычислял 200 млн позиций каждую секунду. Неудивительно, что первая партия была за программой. Однако ее успех продлился недолго, и Каспаров разгромил машину в полном матче со счетом 4:2.
Одна из двух стоек Deep Blue в Музее компьютерной истории. Источник: wikipedia.org
В мае 1997 года Deep Blue взял реванш и нанес поражение Каспарову со счетом 3,5:2,5. Чемпион пыталась обвинить создателей в жульничестве — подстраивании машины под его стиль игры и вычислении закономерностей. Упреки не приняли и отыграться гроссмейстеру тоже не дали. Создатели разобрали суперкомпьютер, оставив мир гадать, кто победил бы в решающем, третьем сражении.
Совершенствование
Позже все ушло гораздо дальше простого тестирования когнитивных теорий с помощью компьютерных программ. Стало понятно, что машины используют иные, хоть и где-то похожие методы принятия решений. Компьютер в любой момент времени «видит» перед собой почти все возможное дерево ходов, оценивает его и выбирает наилучшую стратегию. Для одного передвижения фигур нужно оценить примерно 35 вариантов, для четырех полуходов (двух полноценных для каждого соперника) исследуются около полутора миллионов, а для шести — два миллиарда. Так что теперь, чтобы гроссмейстер получил возможность победить у продвинутого компьютера, второму нужно отказаться от двух пешек.
С приходом обучающихся нейросетей такая фора будет только увеличиваться. Вместо того чтобы вручную прописывать, как должна работать программа, мы стали скармливать машинам огромные массивы информации, а они сами — находить закономерности. Так, например, Leela Chess Zero (LC0) изначально обучили лишь азам передвижения фигур, но она провела тысячи тысяч матчей сама с собой, чтобы самообучиться до уровня «бог». Теперь программа готова подстраиваться под любой стиль игры и громить гроссмейстеров на доске.
Визуализация модели-трансформера, используемой Leela Chess Zero. Источник: wikipedia.org
Машины вышли на недосягаемый для человека уровень игры. Но это не повод опускать руки. Победа Deep Blue — это сигнал не бояться технологий, а использовать их как трамплин для новых высот. Искусственный интеллект может побеждать в шахматах, писать код и даже сочинять музыку, но у него по-прежнему нет стремления выйти за пределы алгоритма. Это остается за нами.
Мы — не менее удивительные системы, чем те, что создали.
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
