پيشينه ماشین های شطرنج باز
مقاله ای پربار از شاهین احمدزاده
داستان اولين ماشين های شطرنج باز به زمان ساخت نخستين كامپيوترها در دهه 1940 باز نمي گردد، بلكه بايد حدود 170 سال به عقب برويم تا به سال 1770 برسيم. زماني كه "ولفگانگ فون كمپلن"، سياستمدار و مخترع، يك ماشين مكانيكي شطرنج باز با نام تورک [Turk] را اختراع كرد. كمپلن اين دستگاه را براي سرگرمي "ماريا ترزا" از اشراف امپراتوري اتريش-مجارستان ساخت. اين ماشين شطرنج باز به نحو جالبي حركات شطرنج را انجام مي داد و ترزا گمان مي برد كه با ماشيني هوشمند سر و كار دارد.
آوازه تورک به سرعت در سراسر اروپا پيچيد و مقبول طبع بسياري قرار گرفت و در طي 85 سال از همه جا سر درآورد و حتي مشاهيری همچون "ناپلئون بناپارت"، "بنجامين فرانكلين" و حتي "چارلز بابيج" (مخترع نخستين ماشين محاسبه مكانيكی) با آن بازي كردند.
ماشین شطرنج تورک از یک نیم تنه و سر [با موهای مشکی و چشمان خاکستری] تشکیل شده که ردای ترکی به تن کرده است و ضمن دارا بودن دستاری شبیه به ساحران مشرق زمین، پیپی بلند [پیپ ترکی] نیز در دست چپ دارد. طول ماشین سه و نیم پا، عرض آن دو پا و ارتفاعش دو و نیم پا است. مهره ها نیز به دور رنگ سرخ و سفید و از جنس عاج فیل می باشد. به چرخ دنده هایی [شبیه به چرخ دنده های ساعت] که در سمت چپ کابینت تعبیه شده و ظاهر تورک را بیش از پیش پیچیده ساخته است توجه کنید
البته بسياری از افراد متوجه حقه به كار رفته در اين شطرنج باز مكانيكی نبودند و نمی دانستند كه فردي كه در محفظه زيرين دستگاه پنهان شده است، حركات بازی را انجام می دهد، اما در هر حال تورک نمايانگر ماشينی بود كه می تواند همانند يك فرد متفكر عمل كند يا حداقل همانند يك فرد متفكر به نظر بياید.
نکته جالب اینکه تورک یک بدل عجیب به نام عجیب!! دارد که در مقالات بعدی به آن خواهیم پرداخت!
پس از اين ماشين، در اروپا ماشين "اتوماتا" [Automata] ساخته شد كه مي توانست بعضي كارهای خودكار، از جمله نواختن موسيقي را انجام دهد. اما عمر اين ماشين ها در حدود سال های 1900 ميلادي به پايان رسید.
شركت ها و دولت ها در صدد خودكار كردن پردازش اطلاعات برآمدند و نياز به ماشين هاي حسابگر پديد آمد. يعني ساخته شدن ماشين هاي الكترونيكي در دهه 1910 و 1920 ميلادي، سبب شد كه در جنگ جهاني دوم استفاده از آن ها رونق بگيرد و راه براي ساخت ماشين هاي حسابگر الكترونيكي هموار گردد. البته نخستين سازندگان اين ماشين ها هرگز در انديشه ساخت ماشين متفكر نبودند.
مغز غول آسا
حركت هاي آغازين
دكتر ديتريش پرنيز، از همكاران تورينگ كه روي يكي از اين ماشين هاي الكترونيكي جديد كار مي كرد (كامپيوتري با نام Mark1 در دانشگاه منچستر) برنامه شطرنج كامپيوتري را دنبال كرد.
وي توانست اولين برنامه محدود شطرنج را در سال 1951 بنويسد. از آن جايي كه كامپيوترهاي موجود آن زمان به اندازه كافي براي انجام يك بازي كامل شطرنج قدرت نداشتند، وي يك بازي كه تنها دو حركت با مات كردن حريف فاصله داشت را روي آن اجرا كرد كه با نام مسئله مات در دو حركت شناخته مي شد.
از طرف ديگر در ايالات متحده، "الكس برنستين" كه در شركت IBM كار مي كرد، در سال 1958 يك برنامه شطرنج كامل را نوشت كه روي كامپيوتر IBM 704 اجرا شد. اين كامپيوتر براي انجام هر حركت بازي، به هشت دقيقه وقت احتياج داشت.
رابط كاربري اين بازي، يك پنل با ده ها سوييچ بود كه به عنوان ورودي عمل ميكرد و حركات خروجي يا حركات كامپيوتر نيز از طريق يك چاپگر اعلام مي شد. اين برنامه ها و ساير برنامه هاي شطرنج در واقع پايه هاي تئوري روش هاي ارزيابي ماشين و يافتن بهترين راه حل ممكن را بنياد نهادند.
در اوايل دهه 1960، اغلب دانشجويان دانشگاه هاي مهم دنيا به كامپيوتر دسترسي داشتند و در نتيجه امكان كار بيشتر روي برنامههاي شطرنج وجود داشت. در سال 1959 گروهي از همين دانشجويان در دانشگاه MIT دست به نوشتن برنامه اي شطرنج باز براي كامپيوتر IBM 7090 مشغول شدند. برنامه آن ها بر مبناي تحقيقاتي بود كه "جان مك كارتي" روي موضوع هوش مصنوعي انجام داده بود. برنامه اين دانشجويان در سال 1962 يعني زمان فارغ التحصيلي شان كامل شد، اما هنوز برنامه اي آماتوري محسوب مي شد.
برنامه نويس ديگري در دانشگاه MIT با نام "ریچارد گریمبلت" [Richard Greenblatt] به آن برنامه توجه كرد و تصميم گرفت آن را كامل تر كند. وي پنجاه روش محاسباتي شهودي بازي هاي شطرنج را به برنامه افزود و برنامه را با نام Machack VI براي يك كامپيوتر DEC PDP-6 نوشت. اين برنامه در سال 1967 در يك مسابقه شطرنج براي نخستين بار مقابل يك انسان بازي كرد و توانست امتياز 1400 را كسب كند، امتيازي كه متناسب با يك بازيكن خوب در سطح دبيرستان است. اين موفقيت سبب شد كه توجه بيشتري به اين حوزه جلب شود. "هربرت سيمون" روانشناس و محقق هوش مصنوعي در سال 1965 گفته بود كه طي بيست سال آينده، ماشين ها به قدري توانا خواهند شد كه مي توانند هر كاري كه يك انسان انجام مي دهد، انجام دهند.
همزمان با اين تحولات، سرعت پردازش كامپيوترها نيز هر دو سال يك بار، دو برابر مي شد. نخستين پژوهشگران تلاش مي كردند برنامه هاي شطرنج كامپيوتري را طوري بنويسند كه برنامه همانند انسان بازي كند.
يعني به روش شهودي بتواند بهترين حركت را انتخاب كند. اما ساخت سخت افزارهاي سريع تر، نسل جديد پژوهشگران را بر آن داشت كه علاوه بر در نظر داشتن روش شهودي، از سرعت ماشين ها نيز استفاده كنند و بتوانند ميليون ها حركت و وضعیت ممكن در بازي را ارزيابي نمايند، يعني دقيقاً همان كاري كه انسان ها از انجامش عاجزند!
اين كار در سال 1977 و در آزمايشگاه هاي بل انجام شد. "كن تامپسون" و "جو كاندان"، با استفاده از رويكرد نيروي بي خرد (Brute Force) يك كامپيوتر خاص شطرنج باز با نام Belle را طراحي كردند. اين كامپيوتر در سال 1980 با استفاده از مدارات خاصي به نام "حركت ساز" و "ارزيابي كننده صفحه" به يك ميني كامپيوتر متصل گرديد و توانست 160 هزار وضعيت مختلف را در ثانيه محاسبه كند!
کاسپاروف در کنار کن تامپسون (سال ها بعد)
اين سخت افزارِ خاص منظوره ی هفده هزار دلاري، در حقيقت شطرنج كامپيوتري را متحول ساخت و توانست در مسابقات شطرنج كامپيوتري شمال ايالات متحده [NACCC] برنامه "کرای" [Cray] كه روي يك سوپر كامپيوتر ده ميليون دلاري اجرا مي شد، شكست دهد.
البته هنوز كامپيوترها آماده دست و پنجه نرم كردن با انسان ها نبودند. در سال 1968، "ديويد لوي"، استاد بزرگ شطرنج قرار معروفي را با "جان مك كارتي" گذاشت.
او با مك كارتي قرار گذاشت كه در ده سال آينده برنامه اي نوشته نخواهد شد كه بتواند وي را شكست دهد. ده سال بعد يعني در 1978 و در محل نمايشگاه ملي كانادا، لوي طي مسابقه اي حريف كامپيوتري خود را شكست داد و برنده مسابقه با مك كارتي نيز گرديد.
CHESS 4.7برنامهاي بود كه لوي با آن مسابقه داد. لوي در اين زمينه مي گوید: هیچ كدام از برنامه هاي آن زمان به اندازه كافي خوب بازي نمي كردند. اما برنامه CHESS 4.5 سرآغاز خوب بازي كردن برنامه ها بود و مسابقه با نسخه 7/4 آن اين امكان را به من داد كه بتوانم برتري انسانها را ثابت کنم.
اا
كوچك ولي قوي
درست همان موقعي كه لوي برنده شد، كامپيوترهاي خانگي مانند اپل2، TRS-80و كمودور PET پا به عرصه نهادند و آمدن اين كامپيوترها خيلي زود پاي شطرنج كامپيوتري را به خانه ها باز كرد.
به طوري كه هر كس با داشتن يك ميكرو كامپيوتر مي توانست شطرنج بازي كند. البته قبل از عرضه عمومي و تجاري اين برنامه ها، برنامههاي شطرنج كامپيوتري براي سرگرمي نوشته شده بودند.
يكي از آن ها میکروچس "Microchess" نام داشت كه در سال 1976 و توسط "پيتر جنينگ" نوشته شده بود. از اين برنامه ميليون ها نسخه فروخته شد كه در ضمن يكي از نخستين بازي هاي كامپيوتري نيز محسوب مي شود. اين برنامه را شركتPersonal Software خريد و سود حاصل از فروش آن را در راه ساخت و بازاريابي نخستين نرمافزار صفحه گسترده كامپيوتري، يعني "ويزي كالك" سرمايه گذاري نمود.
در اوايل دهه 1980، شركت هاي نرمافزاري شروع به فروش كامپيوترهاي خاص بازي شطرنج كردند. يكي از موفق ترين اين نمونه ها چس چلنجر [Chess Challenger] نام داشت كه محصول شركت Fidelity Electronics بود و در سطحي پايين تر از يك شطرنج باز آماتور بازي مي كرد.
دستگاه هاي ديگري نيز بودند كه امكانات جالبي را به كاربران ارائه مي كردند. مثلاً امكان ارزيابي بازي را فراهم مي ساختند و به اين طريق به نوآوران امكان بهينه ساختن بازي شان را مي دادند. بوریس [Boris] يكي از اين نمونه ها بود كه مثلاً وقتي بازيكن حركتي را انجام مي داد، او درباره حركت وي اين گونه اظهار نظر مي كرد: "من ترجيح مي دادم كه ..."
در همين سال ها رقابت كامپيوترها با يكديگر نيز رونق خاصي يافته بود. مسابقات جهاني قهرماني شطرنج هاي كامپيوتري[WMCCC] به همين منظور در سال 1980 شروع شد. اين مسابقات با حمايت شركت هاي توليد كننده نرم افزار توسعه يافت، زيرا شركت ها فكر مي كردند پيروزي در اين رقابت ها مي تواند تا حدود زیادی به افزايش فروش محصولاتشان كمك كند.
هر سال برنامه نويسان بر كيفيت و كارايي كدهايشان مي افزودند تا در رقابت سال آينده پيروز شوند. اين تلاش ها سبب شد كه اندك اندك اين برنامه ها به فكر رقابت با نرم افزارهاي شطرنج روي كامپيوترهاي مین فریم [Main Frame] بيفتند. مثلاً در سال 1989 برنامه Sargon كه روي كامپيوترهاي شخصي اجرا مي شد، توانست برنامه شطرنج AWIT كه روي يك مينفريم شش ميليون دلاري اجرا ميشد را شكست دهد!
ا
رقابت با بزرگان
همزمان با افزايش مهارت شطرنج هاي كامپيوتري، بعضي محققان توجه خود را به چالش بزرگ تري معطوف كردند، شكست دادن بهترين انسان شطرنج باز در جهان! در سال1980 و از طرف دانشگاه كارنگي ملون، جايزه Fredkin توسط "اد فردكين" به همين منظور معرفي شد.
اين جايزه در سه سطح به شطرنج هاي كامپيوتري اهدا ميشد. بزرگ ترين جايزه به ارزش يكصد هزار دلار متعلق به برنامه اي بود كه بتواند در مسابقات جهاني شطرنج برنده شود. البته اين كه اين جايزه توسط اين دانشگاه معرفي شد، به دليل آن بود كه اساساً دانشگاه كارنگي ملون به يكي از مراكز اصلي تحقيق در زمينه شطرنج كامپيوتري تبديل شده بود.
در اواسط دهه 1980، دو گروه محقق و رقيب به طور مستقل كامپيوتر هايي را با نام های Hitech و ChipTest طراحي كردند. اين دو ماشين روش هاي برنامه نويسي متفاوتي داشتند، اما هر دو، نيروي بي خرد سخت افزار سريع را با توانايي هاي نرم افزاري تركيب مي كردند. گروه سازنده ChipTest پس از مدتي ماشين ديگري به نام "تفکر عمیق" [Deep Thought] را طراحي كرد.
اين ماشين توانست در سال 1989 جايزه نخست فردكين را به عنوان نخستين سيستمي كه در سطح يك استاد بزرگ شطرنج (بالاتر از 2400 امتياز) بازي مي كند، تصاحب كند.
البته هم Hitech و هم Deep Thought توانستند در مسابقات شطرنج كامپيوتري، كامپيوترهاي ديگر را مغلوب كنند. پيش از اين آن ها توانسته بودند در سال 1988 استاد بزرگ "آرنولد دنكر" در مقابل (Hitech) و بنت لارسن در مقابل(Deep Thought) را شكست دهند. حتي چند سال بعد در سال 1994 برنامه شطرنجي كه روي يك ميكرو كامپيوتر اجرا شد (برنامه ديويد كيتينگر) توانست استاد بزرگ ايالات متحده را در مسابقات «انسان در مقابل ماشين» كه توسط شركت معتبر اينتل برگزار شد، شكست دهد.
ا
آبی عمیق !!
وقتي كه هدف، شكست دادن بهترين انسان شطرنج باز دنيا باشد، براي ساخت كامپيوتري كه بتواند از عهده آن برآيد، فقط بايد به دنبال يك نام بود. بله ... IBM
در سال 1989 عضو كليدي پروژه Deep Thought به IBM پيوست تا به كار ساخت كامپيوتري مشغول شود كه هدفش شكست دادن قهرمان اسطوره ای شطرنج جهان، يعني "گري كاسپاروف" بود. نخستين مسابقه بين آن دو در آكادمي علوم نيويورك در سال 1989 برگزار شد. در آن مسابقه كاسپاروف برنده شد، ولي گروه سازنده درس هاي فراواني را از آن مسابقه گرفتند و هفت سال تمام روي ماشين مورد نظرشان كار كردند تا نرم افزار و پردازنده هاي مورد نيازشان را بسازند.
در سال 1996 ماشين Deep Thought به Deep Blue تغيير نام داد. آبي عميق در آن زمان مي توانست يكصد ميليون موقعيت بازي را در يك ثانيه ارزيابي كند!!
تیم طراحی آبی عمیق
به بيان ديگر، ميتوانست بين نُه تا يازده حركت آتي حريف را حدس بزند. حالا ديگر گروه متقاعد شده بود كه زمان رويارويي مجدد با كاسپاروف فرا رسيده است. در كنفرانس سالانه انجمن ACM در فيلادلفيا، شش مسابقه با يكديگر برگزار كردند. در نخستين مسابقه، آبي عميق توانست كاسپاروف را شكست دهد و ركوردي را براي خود ثبت کند. اما اين پايان رقابت نبود، زيرا كاسپاروف مسابقه را با نتيجه چهار بر دو برد. در پايان مسابقه كاسپاروف خطاب به تيم IBM گفت: اين ماشين حقيقتاً عميق و همانند يك استاد بازي مي كند.
مورای کمپل برنامه نویس آبی عمیق
کاسپاروف: اين ماشين حقيقتاً عميق و همانند يك استاد بازي مي كند
IBM بار ديگر تقاضاي انجام مسابقه كرد و كاسپاروف انجام مسابقه اي را در سال آينده پذيرفت. تيم آبي عميق به شدت به تكاپو افتاد، توان سخت افزار را دو برابر كرد و توان نرم افزار را در نبرد با ساير استادان بزرگ شطرنج بهينه ساخت و به آزمون گذاشت. منهتن در ماه مي 1997 بار ديگر صحنه رقابت آن دو بود. شش مسابقه برگزار شد. مسابقه نخست را كاسپاروف برد، اما در مسابقه دوم بازنده شد. بازي سخت و نفس گير بود. آبي عميق بدون نياز به تجديد قوا آماده بازي كردن بود، اما قواي كاسپاروف تحليل رفته بود. بازي هاي ديگر انجام شد و سرانجام كاسپاروف در بازي آخر، با انجام اشتباهي بسيار ساده، بازي را به آبي عميق واگذار كرد.
و سرانجام يازده مي 1997 زماني بود كه انسان در بازي شطرنج از كامپيوتر شكست خورد.
در اين مسابقه، انسان در مقابل كامپيوتري قرار گرفت كه مي توانست دويست ميليون وضعيت مختلف بازي را در يك ثانيه ارزيابي كند!! از تحليل بازي كاسپاروف مشخص شد كه وي در آمادگي كامل قرار نداشته است و نتوانسته است بهترين بازي خود را ارائه كند.
نمونه ای از تراشه آبی عمیق
نشريات آن زمان نوشتند كه نبردي بين انسان و ماشين در گرفت و در اين بازي، كاسپاروف تلاش كرد از انسانيت دفاع كند. البته واقعيت اين است كه آن بازي، به طور كامل نبرد «انسان و ماشین» نبود. پروفسور John Searle معتقد است كه آن بازي هم نبرد انسان با انسان بود، زيرا بين كاسپاروف و تيم برنامه نويس آبي عميق برگزار شد. همانند Turk كه در دل آن انساني نهفته بود كه بازي شطرنج را به پيش مي برد، آبي عميق نيز جعبه اي است كه درون آن قابليت هاي انساني نهفته است.
موراي كمپل، از اعضاي تيم آبي عميق مي گويد كه من هرگز آبي عميق را هوشمند نمي دانم. اين ماشين تنها يك ماشين بسيار عالي حل مسئله است كه در يك حوزه خيلي خاص، خوب عمل مي كند. وي به گفته "آلن تورينگ" اشاره مي كند كه مي گفت: وقتي يك ماشين هوشمند است كه همانند انسان ها مرتكب حماقت شود!! پس به نظر مي رسد هنوز سال هاي زيادي با ساخت يك ماشين متفكر فاصله داريم ...