Текст уведомления здесь

Шахматные кентавры

Как люди и компьютеры стали играть в шахматы вместе

20 лет назад действующий чемпион мира по шахматам Гарри Каспаров проиграл в шести партиях компьютеру Deep Blue, и с тех пор машины в шахматах было уже не остановить. Они становились все сильнее, и теперь любой смартфон с нужной программой может обыграть даже гроссмейстера. Так шахматисты стали одними из первых людей в мире, которым в профессии нужно работать не только на компьютерах, но и вместе с компьютерами. Что это означает и почему это важно именно сейчас, читайте в материале «Чердака».
Добавить в закладки
Комментарии

11 мая 1997 года на Гарри Каспарове, одном из сильнейших игроков в истории шахмат, был синий костюм в мелкую белую клеточку, кремовая рубашка и темный широкий галстук с полосками в цвет сорочки. Напротив него сидел один из программистов команды IBM и переставлял шахматные фигуры по указаниям суперкомпьютера Deep Blue, занимавшего два больших шкафа. Это была битва машины и человека. У Каспарова — блокнот, ручка и взволнованный взгляд, у компьютера — 480 процессоров. Впервые в истории компьютер одолел действующего чемпиона мира по классическим шахматам: это была последняя, шестая, партия матча, в котором Deep Blue победил с суммарным счетом 3 ½ — 2 ½ .

После той игры Каспаров был в гневе. Еще в 1988 году он заявлял, что как минимум до 2000 года компьютеры не смогут конкурировать с шахматными гроссмейстерами. Позже, когда в 1994 году немецкая программа Fritz 3 выиграла партии у Владимира Крамника, Вишванатана Ананда и других гроссмейстеров, это лишь скорректировало его мнение: Каспаров был уверен, что перед его творческой игрой бездушная машина не устоит. В 1996 году, сразу после первого матча с Deep Blue (его Каспаров выиграл со счетом 4—2), он снисходительно писал в журнале Time: «Хотя я и заметил признаки интеллекта, у компьютера все-таки была неэффективная и негибкая манера игры».

Но в мае 1997 года все пошло не так. Первую партию против компьютера Каспаров уверенно выиграл, но уже во второй он по ошибке сдался в стопроцентно ничейной позиции. В трех следующих партиях гроссмейстер выходил из дебюта с явным перевесом над Deep Blue, но потом машина идеально защищалась от всех атак и игры сводились к ничье. В шестой, решающей, партии Каспаров пошел на риск: он подставлял компьютер под позиционную жертву ферзя, но был уверен, что машина не будет отдавать фигуру только ради неочевидного стратегического перевеса. Авантюра не сработала — на восьмом ходу Deep Blue отдал ферзя и уже на девятнадцатом Каспаров сдался. Это было самое быстрое поражение в его карьере.

После игры шахматные эксперты спорили, какой именно ход стал решающей ошибкой гроссмейстера, а Каспаров требовал распечаток с ходами и обвинял IBM в обмане: по его мнению, важнейшие ходы компьютеру подсказывал человек. Но все это уже не могло поменять главного: 11 мая 1997 года компьютер обыграл действующего чемпиона мира по шахматам.

Как работал Deep Blue

Deep Blue родился из другого шахматного компьютера — Deep Thought, который с середины 80-х годов практически без официального финансирования разрабатывали аспиранты университета Карнеги-Меллон. К началу 90-х их проект сильно продвинулся. В 1989 Deep Thought выиграл чемпионат мира по шахматам среди компьютеров, а к лету 1990 года он побеждал уже примерно в половине игр с гроссмейстерами и в 90% игр с мастерами международного класса. После этих успехов программистов переманил к себе IBM — так начался проект Deep Blue.

В основе обоих компьютеров лежат примерно одни и те же подходы. Главный из них — минимаксный алгоритм. Каждый ход компьютер строит дерево следующих ходов: он перебирает все свои возможные действия и после каждого из них оценивает положение на доске, потом перебирает все ответные ходы соперника и оценивает уже их перспективы. После этого компьютер продолжает анализ: он смотрит, как можно ответить на ходы противника, и так повторяется до тех пор, пока не закончится время, отведенное на принятие решения. В конце компьютер выбирает тот ход, который в конечном счете приведет к наилучшему положению (отсюда слово «макси» в названии алгоритма) при оптимальной игре соперника (отсюда слово «мини» — компьютер всегда идет по ветви дерева, где соперник делает худший для компьютера ход).

Чемпион мира Гарри Каспаров во время матча с Deep Blue 1997 год. Фото: Илона Колесниченко / ИТАР-ТАСС
Чемпион мира Гарри Каспаров во время матча с Deep Blue 1997 год. Фото: Илона Колесниченко / ИТАР-ТАСС

Каждый ход в шахматах у игрока есть примерно 30 вариантов действий. За один ход черными и белыми набегает около 900 вариантов развития событий (30*30), за два — примерно 810 000, а за восемь число вариантов уже превышает количество атомов во Вселенной. Конечно, перебрать все эти ходы абсолютно невозможно. Поэтому создатели Deep Blue оптимизировали алгоритм, чтобы он отсекал лишние варианты: во время перебора программа запоминает лучший ход, а те ветви, которые заведомо не могут привести к более выгодной позиции, — игнорирует.

Но даже такие уловки не помогают ни Deep Blue, ни другим компьютерам просчитать всю партию до конца. Поэтому в компьютерных шахматах многое завязано на вычислительной мощности: чем больше операций в секунду совершает компьютер, тем дальше в партию он может заглянуть. В максимальной конфигурации Deep thought работал на шести процессорах и просчитывал не более двух миллионов позиций за секунду, у Deep Blue в матче с Каспаровым было 480 процессоров, и он управлялся с 330 миллионами позиций. Каждый ход он заглядывал вперед в среднем на три своих шага и три шага противника. Этого оказалось вполне достаточно для победы.

Впрочем, без людей тоже не обошлось. Кроме программистов в команде IBM был гроссмейстер Джоэл Бенжамин. Он играл пробные партии с Deep Blue, отлавливал ошибки алгоритма, оптимизировал его оценку позиции (в конечной версии для этого использовалось более 8000 разных характеристик вроде количества фигур на доске) и составлял дебютную книгу компьютера (первые ходы алгоритм не просчитывал возможности на доске, а разыгрывал одну из наиболее подходящих случаю комбинаций, записанных в его архив). Так что в каком-то смысле Каспаров был прав: машине подсказывал человек, но не во время партии.

Deep Blue и современные компьютерные шахматы

После своей победы полная версия Deep Blue больше не сыграла ни одного официального матча и со временем была сдана в музей IBM, но другие шахматные компьютеры становились все совершеннее. Программисты использовали возможности своего железа все лучше и лучше, и в результате машины стали заметно сильней даже самых лучших гроссмейстеров. В ноябре—декабре 2006 года Deep Fitz разгромила другого действующего чемпиона, Владимира Крамника, со счетом 4—2, и этот матч стал последним громким шахматным соревнованием между человеком и машиной.

Дальше соревноваться с компьютерами было уже почти бессмысленно — они стали слишком сильными.

У шахматистов есть рейтинг Эло, основанный на статистике личных встреч. Согласно нему, сила Каспарова на пике его формы оценивалась в 2851 балл, и это почти самый высокий рейтинг в истории шахмат. Больше было только у нынешнего чемпиона, норвежца Магнуса Карлссена, — 2882 балла, но эти цифры не идут ни в какое сравнение с 3341 баллами у Stockfish — самой сильной шахматной программы современности, которая даже на мощностях смартфона может обыграть гроссмейстера.

Сейчас профессиональные шахматисты очень много используют компьютеры в своей работе. С помощью них они разбирают сыгранные партии, ищут ошибки и анализируют игру будущих соперников. Былое пренебрежение к компьютерным шахматам давно забыто.

Цифровые кентавры

Шахматы традиционно считаются атрибутом ума, и поэтому поражение Каспарова выглядело грандиозным событием в истории компьютеров: никто четко не понимал, что такое искусственный интеллект, но было очевидно, что машины обошли людей в одном из аспектов интеллектуального поведения.

В новых условиях, обещавших тревожные перспективы сознательных машин, быстрей всего сориентировался сам Каспаров: не зря интеллект — это еще и способность приспосабливаться к изменениям.

Уже в июне 1998 года он сыграл первый в истории матч в «продвинутые» (advanced) шахматы, где друг против друга выступают не просто живые люди, а пары человек—компьютер: соперником Каспарова и его искусственного помощника стал болгарский гроссмейстер Веселин Топалов, тоже «усиленный» компьютером.

Матч закончился со счетом 3—3 — немного разочаровывающий результат для Каспарова, который тогда в классических шахматах был сильнее болгарина, но зато в этот раз Каспаров остался доволен взаимодействием с компьютером. Он назвал матч весьма впечатляющим опытом и даже сравнил адванс (сокращенное название продвинутых шахмат) с «Формулой-1», где гонщикам нужно не только филигранно пилотировать, но и в совершенстве знать свой болид.

С годами адванс становился все популярнее — собирались команды, проводились чемпионаты. И формула успеха, выдвинутая Каспаровым, становилась все очевиднее: на соревнованиях раз за разом побеждали не маститые шахматисты с высокими рейтингами Эло, а скромные любители, отлично ладящие с компьютерными помощниками.

Так шахматисты стали одними из первых «цифровых кентавров». Им пришлось учиться не просто работать на компьютерах, чтобы лучше играть с живыми соперниками, но и работать вместе с компьютерами, чтобы играть партии в адванс. Пожалуй, свободней в таком сотрудничестве должны себя чувствовать только авиапилоты, которые берут на себя управление самолетом только при взлете, посадке и в экстренных ситуациях.

Ли Седоль делает первый ход в партии против программы AlphaGo. Фото: EPA

Ли Седоль делает первый ход в партии против программы AlphaGo. Фото: EPA

В прошлом году компьютерам сдался еще один интеллектуальный бастион. Программа AplhaGo, разработанная одной из дочерних компаний Google, победила человека в го — древнюю китайскую игру, где количество вариантов ходов множится еще быстрей, чем в шахматах. Машина обыграла одного из лучших игроков, южнокорейца Ли Седоля.

У программы были принципиально другие алгоритмы, чем у Deep Blue. АlphaGo работает на самообучающихся нейронных сетях, которые способны, к примеру, сами — без ручных установок тренеров — на основе огромной статистики партий постепенно понимать, какие позиции на доске выгодны, а какие нет.

Кроме победы в го нейронные сети за последние два года научились неплохо справляться со многими другими интеллектуальными и творческими задачами, которые традиционно считались под силу только человеку. Теперь они сочиняют стихи и рассказы, пишут музыку и рисуют картины в стилях известных художников, а на очереди стоит медицинская диагностика.

Это немного пугает. Одни боятся за свою работу, другие предчувствуют неминуемую машинную деградацию искусства, третьи вообще предрекают победу искусственного интеллекта над человеческим уже в планетарных масштабах, но пример с Deep Blue может немного остудить этот футурологический пыл. Шахматы (и шахматисты) еще живы — они только немного перестроились. Научились жить и работать бок о бок с машинами.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы
Фрагмент Королевских ворот в Хаттусу, столицу Хеттской империиStylone / Фотодом / Shutterstock

Бронзовый коллапс, или Куда делись все эти люди

Чем был вызван кризис средиземноморских цивилизаций три тысячи лет назад

В конце второго тысячелетия до нашей эры в Греции и на Ближнем Востоке — в Месопотамии, в Древнем Египте, в Сирии, в Малой Азии — творились очень странные дела. Великие царства бронзового века одно за другим уходили в небытие, из ниоткуда появлялись новые народы, хроники повествовали о нашествиях, голоде и прочих бедствиях. Историки долго предпочитали винить во всем «народы моря», но теперь, благодаря археологическим данным, полученным в последние годы, у нас, кажется, есть основания иначе отвечать на вопрос, кто виноват в коллапсе «бронзовых» цивилизаций.
Добавить в закладки
Комментарии

Как рассказывает профессор Эрик Клайн из Университета Джорджа Вашингтона, директор Капитолийского археологического института, автор книги «1177 BC: The Year Civilization Collapsed», Средиземноморье позднего бронзового века представляло собой мир, очень похожий на современный, — глобализованное пространство с торговыми нитями, опутавшими всю ойкумену, то есть все страны, составлявшие на тот момент европейскую цивилизацию.

Торговые и культурные связи второго тысячелетия до нашей эры обеспечивали единый высокий технологический уровень городов Греции и Ближнего Востока во всем: в кораблестроении, в архитектуре, в обработке металлов. Чтобы показать протяженность и устойчивость торговых путей бронзового века, достаточно сказать, что олово для выплавки бронзовых изделий поступало, скорее всего, из Афганистана, а медь брали на Кипре.  Города были оснащены системами водоснабжения, инженерный уровень которых античным грекам тысячу лет спустя и не снился.

Все это откатилось назад со страшной скоростью в кратчайшие по меркам истории сроки, чтобы сбросить с древнего мира бронзовый век и позволить ему войти в новый век — железный, в ту историю, которую мы изучаем в школе.

За относительно короткое время — в древнеегипетских надписях зафиксирован промежуток от 1207 до 1177 года до нашей эры — весь прекрасный бронзовый мир растворяется. Торговые связи рушатся. Из известных нам царств бронзового века в более-менее нетронутом виде остается Египет, который теряет контроль над Сирией и Палестиной. Вавилон и Ассирия сохраняют разве что локальное значение. Исчезает микенская цивилизация. Разрушена Троя. [ ... ]

Читать полностью

Vita ex machina № 7

Компьютерный вирус на ДНК, микромоторы на бактериях и другие новости бионики

В лабораториях бьются искусственные сердца, молекулярные компьютеры играют в крестики-нолики, а крошечные медицинские роботы учатся взаимодействовать между собой внутри наших тел. Люди всегда мечтали подражать природе, и теперь это получается у них все лучше. «Чердак» отбирает самые интересные бионические новости, чтобы вы не потерялись в этом новом, странном мире.
Добавить в закладки
Комментарии

Есть одна старая страшилка, в которой компьютерный вирус заражает живой организм и, например, стирает его воспоминания. Сложно представить, как это сделать, но вот принципиальную возможность в каком-то смысле обратной схемы совсем недавно показали американские ученые, которые превратили молекулы ДНК в прототип простейшего компьютерного вируса.

Для этого они взяли одну из популярных компьютерных программ с открытым кодом, используемую при секвенировании генома, и внесли в нее такие изменения, что она смогла производить переполнение буфера (то есть могла записывать данные за пределами выделенной для ее работы памяти, а значит, вносить туда какие-нибудь вредоносные инструкции — этот подход часто используют компьютерные вирусы). Дальше ученые спланировали, какие молекулы ДНК будут активировать эту ошибку, синтезировали их и попытались секвенировать: в 37% экспериментов это действительно вызвало переполнение буфера, то есть часть данных о последовательностях ДНК в зашифрованном виде было записано вне памяти специальной программы.

Конечно, у этой работы пока много оговорок. Во-первых, исследователи только показали теоретическую возможность создания подобного компьютерного вируса (можно придумать такую последовательность ДНК, что при секвенировании она заложит в память компьютера вирусные инструкции), но на практике его не сделали. Во-вторых, они внедрялись в компьютер через специально «ухудшенную» программу для секвенирования (но параллельно показали, что аналогичные возможности использовать эту уязвимость есть у трех других аналогичных программ). И в-третьих, их подход даже теоретически подходит только для очень специфических случаев: ДНК-последовательность, атакующая программу для секвенирования, должна быть достаточно короткой (для того чтобы ее не порезал на части секвенатор) и сбалансированной — соотношение аденин/тимин и гуанин/цитозин нуклеотидов в ней должно меняться в определенных узких пределах, иначе такая молекула ДНК свернется и не будет секвенирована.

Поэтому сами исследователи подчеркивают, что их работу стоит воспринимать скорей как предупреждение: если со временем техники секвенирования будут становиться все более мощными и общедоступными, то такая незакрытая уязвимость может выстрелить очень громко. С помощью компьютерных вирусов на ДНК можно будет красть разные данные из лабораторий, подделывать результаты генетических экспертиз или, например, незаметно портить ГМО-продукты. А если представить, что техника секвенирования станет доступна в домашних условиях, то фантазия разыгрывается даже еще больше: покупаешь в магазине какой-нибудь продукт и хочешь проверить его генетический состав, а вместо этого получаешь компьютерный вирус. [ ... ]

Читать полностью

На роду записано

Зачем в ДНК сохраняют фильмы, музыку и стихи

Природа сделала ДНК идеальным носителем информации — надежным, долговечным, компактным. Ученые пытаются это использовать и записывают на ДНК книги, фотографии и клипы группы OK Go, но при чтении данных пока возникает слишком много ошибок. В новой работе эти слабости ДНК попробовали исправить с помощью алгоритмов кодирования стримингового видео. На ДНК сначала записали, а потом без искажений считали один из первых немых фильмов, а плотность записи получилась такая, что одного кузова пикапа хватило бы на хранение половины данных, накопленных человечеством на сегодняшний день.
Добавить в закладки
Комментарии

ДНК, наверное, самый эффективный носитель информации на Земле. Суммарно в каждой клетке нашего организма содержится около шести миллиардов пар нуклеотидов, что в пересчете на биты (каждый нуклеотид кодирует по два бита, поскольку всего в ДНК бывает четыре вида нуклеотидов) составляет примерно 1,4 гигабайта информации, упакованной в крошечные объемы клеточного ядра и митохондрий.

Кроме того, данные отлично сохраняются в ДНК в течение десятков лет, а многократное считывание не приводит к сильным искажениям информации: в ДНК закодирована структура 20—25 тысяч белков, которые постоянно синтезируются всю нашу жизнь.

Информационная емкость, компактность и долговечность ДНК подобраны миллионами лет эволюции, а теперь ученые пытаются использовать эти наработки природы для хранения самой разной информации.

Первые работы в этой области начались в 2012 году, когда исследователи из Гарварда записали в структуре ДНК книгу на 52 тысячи слов, 11 изображений в формате jpeg и небольшую программу на JavaScript (всего 700 килобайт данных). Годом позже ученые Европейского института биоинформатики упаковали уже чуть больше информации. В ДНК поместились все шекспировские сонеты, статья Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика о структуре ДНК, речь Мартина Лютера Кинга «У меня есть мечта» и фотография института ученых. [ ... ]

Читать полностью