¿Cómo funciona un motor de ajedrez? Una guía sobre cómo juegan al ajedrez las computadoras

No es mi intención proporcionar un curso completo sobre cómo se programa un motor de ajedrez por computadora. La mayoría de los lectores encontrarían el tema sin sentido y tal vez un poco aburrido. Pero, para poder hacer un uso completo de un compañero de entrenamiento y análisis digital, hay algunas cosas que todo jugador que usa un programa de ajedrez debe saber sobre cómo una computadora juega ajedrez y analiza posiciones. Prometo hacer este artículo lo menos doloroso posible y espero poder hacerlo un poco entretenido.

Entonces, ¿cómo funciona un motor de ajedrez?

El motor de ajedrez funciona analizando posiciones de ajedrez y generando una lista de movimientos que son los más fuertes. El motor de ajedrez es un back-end con una interfaz de línea de comandos sin gráficos ni ventanas.

Árbol de posibilidades del motor de ajedrez

Cada posición de ajedrez ofrece infinitas posibilidades. ¿No me crees? Instalemos un tablero de ajedrez, echemos un vistazo y consideremos algunos números simples.

• Sí, es la posición inicial para un juego de ajedrez. Las blancas tienen veinte movimientos posibles al comienzo del juego (dos para cada uno de los ocho peones y dos para cada uno de los dos caballos;

(16 + 4 = 20).

Después de cualquiera de los veinte posibles movimientos iniciales de las blancas, las negras tienen veinte posibles movimientos propios. Por lo tanto, hay 400 posiciones de ajedrez posibles después de un solo movimiento de cada jugador (20 x 20 = 400). Cuatrocientas posiciones posibles después de un solo movimiento para cada lado. ¡Guau!

• Ahora vamos a ampliar esa idea. Solo como ejemplo, imaginemos una posición en la que las blancas tienen exactamente treinta movimientos posibles (llamamos a cada uno de estos un movimiento candidato), para cada uno de los cuales las negras tienen exactamente treinta movimientos candidatos en respuesta, después de cada uno de los cuales las blancas tienen exactamente treinta respuestas posibles a cada uno de los movimientos de las negras, y así sucesivamente.

Claro, es muy poco probable que exista una posición que produzca números ordenados tan agradables, pero es por eso que dije que tenemos que imaginarlo. Además, la posición inicial no es el punto. Es el número de posiciones que vienen después.

Así que vamos a imaginar que tal posición existe. Después de que las blancas hacen un movimiento que los ajedrecistas informáticos llaman “medio movimiento” o “ply”, hay treinta posiciones de ajedrez posibles. Después de la primera respuesta de Black, ese número aumenta a exactamente 900 posiciones posibles. Suponiendo exactamente treinta movimientos posibles en cada nueva posición del tablero, observe lo que sucede con los números cada vez que los jugadores avanzan medio movimiento (una capa):

Primera jugada de las blancas 1 capa 30 posiciones Primera jugada de las negras 2 capas 900 posiciones Segunda jugada de las blancas 3 capas 27 000 posiciones Segunda jugada de las negras 4 capas 810 000 posiciones Tercera jugada de las blancas 5 capas 24 300 000 posiciones Tercera jugada de las negras 6 capas 729 000 000 posiciones Cuarta jugada de las blancas 7 capas 21 870 000 000 posiciones Cuarta jugada de Back8 capas656,100,000,000 posiciones

Quería seguir adelante, pero empezó a salir humo negro de mi calculadora. Si no cree en los números, inténtelo usted mismo (pero déjelo cuando vea humo). En nuestra posición imaginaria, después de solo cuatro movimientos para ambos jugadores (ocho capas, en términos de ajedrez informático), hay más de seiscientos cincuenta mil millones de posiciones posibles en el tablero, mil millones de combinaciones de piezas en el tablero.

Entonces, la próxima vez que te encuentres con un jugador de ajedrez fuerte y te diga que ve «todo» cuatro movimientos por delante, tienes mi permiso para decir: «¡Mentiroso, mentiroso, pantalones en llamas!» (Y si quieres que sus pantalones realmente se incendien, vuelve a hacer toda esa multiplicación en tu calculadora y luego guárdala en el bolsillo trasero cuando no esté mirando).

Llamamos a ese gran lote de movimientos potenciales el «árbol de ajedrez». Y apuesto a que te mueres por saber ¿por qué no? Me alegra que hayas preguntado. Eche un vistazo a este ejemplo (muy pequeño) que ocurre después de los movimientos 1.e4 e5 2.Cf3 Cc6 3.Ab5 a6:

Estos son los movimientos iniciales de la variación de intercambio de Ruy Lopez (y no se preocupe si no puede leer la notación algebraica de ajedrez. Consulte ¿Cómo escribir movimientos de ajedrez en notación algebraica?

Las blancas juegan 4.Axc6 (ese movimiento es lo que la convierte en la Variante de Cambio). Las negras tienen muchos movimientos que pueden jugar a continuación, pero solo dos que tienen algún sentido ajedrecístico real. Las blancas tienen algunas buenas respuestas a los dos movimientos de las negras. Si comenzamos a leer el diagrama en la parte inferior con 4.Axc6, luego agregamos las respuestas de las negras arriba, luego agregamos las respuestas de las blancas arriba de las negras y las conectamos todas con líneas, obtenemos algo que se parece mucho a un árbol.

Es por eso que se llama árbol de ajedrez y, a menudo, escuchará variaciones de ajedrez llamadas «ramas», y escuchará una posición al final de una variación llamada «nodo de hoja». Es una maravilla que a los analistas de ajedrez no se les llame “jardineros”, por gritar en voz alta.

Crujiendo los números

Cuando hablamos de evaluar una posición de ajedrez, nos referimos a mirar el tablero con conocimiento de qué lado se debe mover. ¡Eso hace una gran diferencia! y averiguar qué jugador tiene actualmente la ventaja.

Todos hacemos esto todo el tiempo cuando jugamos al ajedrez. Miramos el tablero, averiguamos quién está adelante y luego comenzamos a ver los movimientos candidatos, calculando qué podría hacer el oponente en respuesta a cada uno de ellos, luego qué haríamos a continuación y luego decidimos quién está adelante. Yo hago esto, él hará aquello, luego yo haré esto, ¿quién va adelante entonces?”).

Es un poco más complicado que esto en la práctica real, pero cuando llegas al grano, eso es lo que todos hacemos mientras jugamos. Evaluamos la posición actual, observamos los movimientos candidatos para ambos jugadores (lo repetimos para tantos movimientos futuros como podamos imaginar) y luego volvemos a evaluar las posiciones resultantes. Y mientras estamos aquí, ¿quieres saber la gran diferencia entre cómo un jugador promedio evalúa las posiciones en comparación con un gran maestro?

Un gran maestro considera mejores movimientos candidatos que el jugador promedio. Es bastante tan simple como eso. El gran maestro Yasser Seirawan habla de esto en el episodio de PBS Nova sobre ajedrez informático. Los motores informáticos de ajedrez básicamente hacen lo mismo que los humanos, solo que unos pocos millones de veces más rápido, y al reducir el problema a una fórmula matemática.

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El algoritmo del motor de ajedrez

Un motor de ajedrez utiliza una fórmula complicada, llamada algoritmo, para evaluar una posición. Volviendo a nuestro ejemplo del árbol de ajedrez, una computadora miraría la posición después de 4.Axc6 y luego se referiría a su algoritmo para llegar a una evaluación numérica de la posición. A muchos factores de ajedrez se les asignan números en el algoritmo del motor. Estos factores incluyen cosas realmente simples, como el material, quién tiene más piezas en el tablero.

Otros factores incluyen el espacio y la movilidad (cuyas piezas pueden moverse y, por lo tanto, controlar más casillas), estructuras de peones (factores como islas de peones o peones atrasados ​​y aislados), seguridad del rey (¿está el rey del oponente en un lugar expuesto?), y decenas de otras ideas de ajedrez similares. El programador asigna un número a cada factor (y diferentes programadores de ajedrez asignan valores diferentes, por lo que no todos los motores de ajedrez juegan al ajedrez exactamente de la misma manera)

Los números se conectan al algoritmo, se realizan los cálculos y ¡BOOM! A la posición se le asigna un valor numérico, una evaluación de la posición. En nuestro ejemplo, el motor de ajedrez miraría la posición después de 4.Axc6 y le asignaría una evaluación. Luego avanzaría una capa y evaluaría cada respuesta de las negras a 4.Axc6. Luego avanzaría otra capa y evaluaría todas las respuestas de las blancas a cada movimiento posible de las negras, asignando una evaluación numérica a cada nueva posición en el tablero. Y así sucesivamente, evaluando millones de posiciones por segundo (en el hardware actual).

Pero debido al tamaño del árbol del juego, que consideramos anteriormente, incluso Houdini 2, que evalúa 3 millones de posiciones por segundo en una PC doméstica, tendería a atascarse después de unos pocos movimientos. Volviendo a nuestro ejemplo del árbol de ajedrez, en el que cuatro movimientos para cada jugador dan como resultado más de 650 mil millones de posiciones de ajedrez, Houdini 2 tardaría más de doscientos mil segundos (más de sesenta horas) en mirar solo cuatro movimientos si tuviera que hacerlo. considerar cada posición individual. Es por eso que los motores de ajedrez podan el árbol de ajedrez y, sí, ese es el término técnico real. Jardinería de nuevo.

Los movimientos que conducen a posiciones que tienen una evaluación numérica muy mala se eliminan de una mayor consideración al principio de la búsqueda, y el motor simplemente deja de considerarlos de la misma manera que un jugador humano descarta un primer movimiento que inmediatamente pierde su Reina. o Rook, y luego no piensa más en ese movimiento.

Moviéndose hacia atrás por las ramas

Después de que un motor de ajedrez ha asignado evaluaciones a muchas posiciones, toma las evaluaciones de los nodos hoja (las posiciones finales de las variaciones) y las mueve hacia atrás a través del árbol, asignándolas a posiciones anteriores en un intento de averiguar qué candidato se mueve. conducen a las mayores recompensas (evaluaciones más altas) y, por el contrario, conducen a las mayores pérdidas (evaluaciones más bajas).

El motor, armado con esta información, se dirigirá hacia el mejor resultado posible (haciendo el movimiento candidato que conduce a ese resultado) mientras evita el peor resultado posible. En la práctica, es un poco más complicado que esto, pero básicamente así es como funciona. claude shannon se le ocurrió esto en sus primeros escritos de informática, y todavía se usa en diversas formas hoy en día. Es conocido como un sistema de evaluación min-max.

Cuando un programa de ajedrez evalúa los movimientos candidatos en una posición, asume la mejor jugada posible para ambos lados desde ese punto, siempre asume que el oponente jugará la mejor jugada posible como parte de min-maxing para llegar a una decisión.

Resumen: ¿Cómo funciona un motor de ajedrez?

Para usar correctamente un módulo de ajedrez, deberá recordar solo un par de cosas importantes que hemos aprendido en este artículo. Cuando un motor le muestra su profundidad de búsqueda, es decir, cuántos movimientos por delante ha buscado, expresa este valor en medios movimientos o capas.

Cuando un motor de ajedrez le muestra una evaluación numérica al final de una variación sugerida, esos movimientos reflejan la mejor jugada para ambos lados a juicio del motor de ajedrez (las computadoras nunca dicen «Tal vez él no lo vea…»), y el valor numérico La evaluación que asigna el motor se aplica a la posición del tablero al final de la variación que muestra.

Finalmente, cuanto más adelante busque una computadora (a menudo decimos “cuanto más profundo mira el motor en la posición”), mejor y más precisa tenderá a ser la evaluación. Es por eso que las viejas computadoras de ajedrez de los años 70 y 80 a menudo jugaban un ajedrez tan horrible; sus procesadores no eran lo suficientemente fuertes como para mirar hacia adelante, y sus algoritmos primitivos a veces evaluaban mal las posiciones.

Los motores de ajedrez actuales no solo son más rápidos sino también más inteligentes: el arte de programar una computadora de ajedrez ha avanzado mucho a lo largo de los años. Ahora, ¡manos a la obra para convertirte en un mejor jugador de ajedrez!

Cuando un motor de ajedrez le muestra una evaluación numérica al final de una variación sugerida, esos movimientos reflejan la mejor jugada para ambos lados a juicio del motor de ajedrez (las computadoras nunca dicen «Tal vez él no lo vea…»), y el valor numérico La evaluación que asigna el motor se aplica a la posición del tablero al final de la variación que muestra.

Finalmente, cuanto más adelante busque una computadora (a menudo decimos “cuanto más profundo mira el motor en la posición”), mejor y más precisa tenderá a ser la evaluación. Es por eso que las viejas computadoras de ajedrez de los años 70 y 80 a menudo jugaban un ajedrez tan horrible; sus procesadores no eran lo suficientemente fuertes como para mirar hacia adelante, y sus algoritmos primitivos a veces evaluaban mal las posiciones. Los motores de ajedrez actuales no solo son más rápidos sino también más inteligentes: el arte de programar una computadora de ajedrez ha avanzado mucho a lo largo de los años. Ahora, ¡manos a la obra para convertirte en un mejor jugador de ajedrez!

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