8 августа 2024 года исполняется полвека с момента победы советской шахматной программы в первом чемпионате мира по шахматам среди компьютерных программ. В честь этого события поговорим о феномене компьютерных шахмат, советском искусственном интеллекте и грандиозном триумфе «Каиссы».
Первые шаги
В музее московского дома шахматиста на одной из витрин выставлен неприметный футляр, обитый синим бархатом. В нем - золотая медаль: шахматный король на фоне глобуса. Внимание на нее обращаешь не сразу - взгляд на себя настойчиво «оттягивают» фигуры и доски всех размеров и мастей. И все-таки именно эта медаль – пусть и не самый заметный, но едва ли не самый значимый экспонат всей музейной коллекции.
Завоевала ее советская шахматная программа «Каисса» на чемпионате мира по шахматам среди компьютерных программ - по сути, первом в мире международном киберспортивном мероприятии. Команда ее создателей, в числе которых был и Владимир Львович Арлазаров, ныне директор по науке Smart Engines, вписали в историю имя вымышленной богини шахмат наряду со своими. А началось все, как водится, весьма прозаично.
Интерес к компьютерным шахматам хаотично возник в 60-е годы у многих. Созданием теоретической основы для написания шахматной программы занимался Михаил Ботвинник, а практическая работа шла в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ). Ее вели Владимир Арлазаров, Георгий Адельсон-Вельский, руководил процессом Александр Кронрод. Шахматы интересовали ученых неспроста: они как нельзя лучше подходили для проверки, отработки и оценки алгоритмов эвристического программирования - так в СССР называли искусственный интеллект до появления термина Джона Маккарти.
«На небольшом квадрате, уставленном фигурами, в той или иной степени сконцентрированы основные факторы мыслительной деятельности человека - анализ и синтез, логика и психология, теория и практика», - писали в тогдашней прессе. Заниматься созданием программы приходилось в свободное от работы время, денег на эксперименты не выделяли. Да и институтское руководство не было в восторге - все же ИТЭФ относился к атомной промышленности. И все-таки первые успехи на клетчатом поле боя ждать себя долго не заставили.
В 1967 году программа ученых ИТЭФ, написанная для советской машины М-20, обыграла программу Стэнфордского университета, сделанную под руководством Маккарти. Это была заявка с претензией. Конечно, матч был небыстрым: на обмен ходами уходили дни, необходимые просчеты вели по ночам. Да и соревновательности в нем тоже не было. Однако итог - разгром Стэнфорда со счетом 3:1 - подтвердил, что определенный рубеж на пути обучения искусственного интеллекта все же преодолен. Результаты стали известны на весь мир и широко обсуждались среди программистов и шахматистов.
Это вам не кролик!
В следующем году из-за скандала вокруг «письма 99» в защиту А.С. Есенина-Вольпина, подписанного А. Кронродом, группа ученых математической лаборатории ИТЭФ была вынуждена сменить место деятельности и перейти в Институт проблем управления (ИПУ). Работы над программой продолжились к 1971 году на английской ЭВМ ICL 4-70.
Вообще считалось, что наибольшей результативности (то есть игры на уровне КМС по шахматам) “Каисса” могла бы достичь на американских IBM, но, как с сожалением отмечал шахматист Дэвид Леви, “there are no IBM machines in the Soviet Union”. Впрочем, и британская ЭВМ позволила добиться определенного прогресса: программу, игравшую против Стэнфорда, переписали и доработали, вскоре она была готова к новым матчам. На этот раз - против толпы любителей.
Первый в истории массовый шахматный поединок с компьютером произошел с читателями свердловской газеты «Уральский рабочий». Состоял он из двух партий, продолжался около четырех месяцев, а выбор хода читателей определялся большинством голосов. В разборе полетов, напечатанном в журнале «Шахматы в СССР», среди прочего, можно найти и такие любопытные комментарии, проливающие свет на высокий уровень тогдашних отношений между человеком и роботом:
«Видно, и машинам свойственны человеческие слабости. Как и человек, она может быть жадной. Автомат не желает расставаться с захваченной пешкой, к тому же угрожает…»
или
«Естественный ход. Но сделанный машиной, он заслуживает восклицательного знака. Ход говорит о больших возможностях электронного шахматиста. Оказывается, машина в состоянии правильно оценивать позицию…»
Другой бой состоялся с читателями «Комсомолки» в 1972 году. Проводился он по тем же принципам, что и прошлый. Для ясности программу назвали кратко, а главное - скромно: Каисса. «Электронный шахматист», хоть и был повержен, все же попытался оказать посильное сопротивление, что было высоко оценено и отечественными, и зарубежными наблюдателями.
«Очевидно, что объединенная сила читателей «Комсомольской правды» дает довольно сильный уровень игры, и потому разумно предположить, что «Каисса» тоже не кролик», - резюмировал шахматист Дэвид Леви.
«Каисса» в стране чудес
После успешного публичного дебюта испытания «Каиссы» продолжились. Дополнительным стимулом стало приглашение команды создателей в лице Г. Адельсона-Вельского, В. Арлазарова, М. Донского и А. Битмана на первый в истории чемпионат мира в Стокгольм.
Вообще шахматные программы ставили друг против друга и раньше - международная Ассоциация вычислительной техники проводила подобные турниры в Северной Америке. Их популярность год от года только росла, поэтому глобальный чемпионат напрашивался сам собой. Поэтому на одной из встреч в рамках Североамериканского первенства в 1973 году Дэвид Леви, Бэн Миттмат и Монти Ньюборн решили организовать чемпионат мира в Швеции - в августе следующего года там как раз должен был пройти всемирный компьютерный конгресс ИФИП.
Участие в первом чемпионате мира по шахматам среди компьютерных программ приняли 13 разработок из 8 стран мира (СССР, США, Канады, Великобритании, Норвегии, Швейцарии, Австрии и Венгрии). Больше всего представили США и Великобритания - честь стран отстаивали четыре и три программы соответственно. Команды направляли в Стокгольм по одному из авторов (у нас эта почетная миссия досталась самому юному из ученых Михаилу Донскому). Те, кто не мог каким-то образом доставить на чемпионат программу, были вынуждены поддерживать телефонную связь со своими коллегами. Само соревнование проводилось по швейцарской системе, поэтому большое число соперников не вызвало затруднений. Правда, некоторые из них - например, «Каисса» и американская программа Chess 4.0 - в рамках чемпионата так и не встретились. Что, однако же, было исправлено сразу после окончания официальной «соревновательной» части мероприятия.
«Каисса» к чемпионату была подготовлена основательно: «знала» 10 тысяч дебютов и имела сложную функцию оценки позиции. Причем настолько сложную, что даже создатели не могли с ходу перечислить все способности своей программы. В «Каиссе» использовался алгоритм альфа-бета-отсечения. Основополагающий принцип анализа заключался в том, что ход, который был бы лучшим в других аналогичных позициях, рассматривался программой как наиболее надежный и благоприятный. Исходя из этого правила, программа подбирала десять лучших ходов к каждой позиции и, следовательно, отвала им приоритет при просчете очередного хода. Это нововведение позволило существенно сократить время игры.
Также «Каисса» умела блефовать, запоминать и не учитывать заведомо бессмысленные позиции, использовать время хода противника на просчитывание собственного.
Фаталити Никсону
Несмотря на кажущуюся строгость и хладнокровие запрограммированных соперников, чемпионат мира оказался полон сюрпризов. Например, по-отечески задать жару всем остальным участникам обещала венгерская программа PAPA. Однако в виду внесенных в последние минуты перед турниром изменений, она быстро оказалась в числе аутсайдеров, проиграв слабейшей из британских программ.
Кроме того, серьезные надежды возлагались на американские Chess 4.0 и Ostrich, которые сумели занять лишь 3 и 6 места. Сам Донской вспоминал о страшном шуме в зале, где проходил чемпионат: участники активно переговаривались между собой, а наблюдатели комментировали ходы игроков.
«Каисса» с большей или меньшей уверенностью вышла победителем из всех четырех партий, благополучно сыгранных с иностранными программами. В последнем бою ее соперником стал Ostrich, названный так за свою «пугливую» манеру игры. И хотя бой был серьезным, победу одержала «Каисса». И завоевала-таки титул чемпиона мира! Награда - 110-граммовая золотая медаль, произведенная специально к мероприятию, была вручена Михаилу Донскому ее создателем, известным британским медиамагнатом Робертом Максвеллом.
«Ричард Никсон был настолько раздосадован многочисленными упущенными победами Ostrich, — иронизировал Дэвид Леви, выступавший судьей на чемпионате — что подал в отставку через несколько минут после этой партии». Думается, эта новость тоже подлила масла в огонь ликования наших болельщиков.
Что же касается реакции самих создателей программы, потешивших самолюбие руководства страны назло идеологическим врагам, то гораздо большее значение для них имел сам научный контакт. Как-никак, “Каисса” родилась из самого чистого - без примесей политики - научного интереса.
Медаль привезли в Москву, какое-то время она хранилась в музее при ИПУ, затем след ее теряется. Мы обнаружили ее лишь сейчас, полвека спустя, в небольшом музее на Гоголевском бульваре. И приглашаем вас тоже взглянуть на нее.
С годами сфера компьютерных шахмат начала коммерциализироваться, технологии изменились, перестали открыто публиковаться и обсуждаться. Ученые, создавшие “Каиссу”, к шахматам довольно быстро охладели. Один из них – Владимир Арлазаров – и сегодня продолжает работать с искусственным интеллектом в Smart Engines.
Водка против виски
Владимир Львович Арлазаров о тех временах, шахматах и «Каиссе» вспоминает не то чтобы охотно. Рассказы его всегда достаточно сдержанны, лишены пафоса и бахвальства - да, мол, сделали, победили. Никакой политики, строго научные интересы, тем и живем. Но значительно больший по сравнению с «Каиссой» интерес у него - и тогда, и сейчас - вызывают вопросы о шахматных эндшпилях, программы для которых тоже писала его команда.
Речь о ферзевом и ладейном эндшпилях. Как ни удивительно, даже после громкого успеха полнофункциональной «Каиссы» ученые не ослабили внимания к программам, умеющим разыгрывать лишь шахматные окончания. С искусственно смоделированными условиями вроде фиксированной пешки и тому подобного. Здесь требовался кардинально другой принцип и все прошлые наработки - в том числе принесшие нашей стране первенство на чемпионате мира - оказались не к месту. Но научный интерес, как водится, преград не знает. Отчасти потому и случилась следующая история.
В декабре 1974 года в Советский Союз приехал одиозный шотландский шахматист и шахматный журналист Дэвид Леви со своей супругой. Леви выступал судьей на многих шахматных соревнованиях и международных турнирах, был настоящим энтузиастом и к тому же заядлым спорщиком. Его азарт буквально не знал границ: пари на самые разные суммы он затевал регулярно, а неплательщиков долгов безжалостно преследовал.
К примеру, в 1968 году Леви поспорил c Маккарти и другими учеными, что в течение десяти лет шахматная программа не сможет его обыграть, и благополучно выиграл пари, заработав на нем более тысячи фунтов. С «Каиссой» он, кстати, встретился в 1977 году и в первой же партии разбил ее. Притом, сам Леви ни капли не сомневался, что однажды машина все же научится играть лучше человека.
Однако вернемся в Москву. Здесь именитого гостя приняли со всем радушием — и тут же повели по ресторанам, параллельно обсуждая шахматы и компьютерные программы. Как вспоминает Владимир Львович Арлазаров, именно тогда они поспорили с Леви, что коллектив советских ученых напишет за год программу, способную играть эндшпиль Ладья и пешка против ладьи. Причем сделает ее такой, что компьютер будет играть абсолютно правильно в любой позиции. Срок пари должен был истечь в конце 1975 года. Если выигрывал Леви, он получал от ученых двенадцать бутылок водки; если выигрывали создатели «Каиссы», им доставались ровно столько же бутылок шотландского виски. Спор на алкоголь Леви предложил, как он сам признавался позднее, чтобы не смущать «Dr. Arlazarov» предложением спорить на валюту.
Но как провести контрольный поединок, если времена (на дворе стоял застойный 1979 год) не поощряли регулярных заграничных поездок? Тем более - транспортировок ЭВМ. Да и не гонять же занятого Дэвида Леви туда-обратно. Для решения этой проблемы на помощь был приглашен выдающийся гроссмейстер Юрий Львович Авербах, который любезно согласился представлять Леви за шахматной доской.
Программа должна была выиграть две или три теоретически выигранные позиции (Авербах должен был играть защиту); а сам Авербах должен был выиграть у программы из двух или трех различно разыгранных позиций. Надо сказать, что Авербах мало того, что был чемпионом СССР по шахматам, во всем мире почитался знатоком эндшпилей и был автором серии книг «Шахматные окончания». Так что на этот раз соперник у компьютерной программы оказался как никто серьезный.
«Мы такую программу за год сварганили! — не без ноты удовольствия замечает Владимир Львович. — И он приехал ее проверить. Заявил, что сам торопится и у него есть час времени. Часа в четыре приехал. И в итоге просидел до двенадцати! Нас даже охрана начала подгонять, а ему было интересно». Сперва Авербах проверял программу, а затем досталось и гроссмейстеру.
Словом, машина победила. Полученная Дэвидом Леви в самом начале 1976 года телеграмма из Москвы констатировала: «Авербах успешно протестировал «Каиссу» 27 декабря». Восьмичасовой шахматный поединок, окончившийся победой компьютерной программы, чудом сохранился на пленке — Юрий Авербах на нем с правой стороны, согнувшись над доской, тестирует программу. Владимир Арлазаров стоит первым слева.
«Вообще считается, что люди умеют играть эндшпили правильно, но тут оказалось, что есть некоторые позиции, про которые Авербах считал одно, а машина его опровергала», — добавляет Владимир Львович Арлазаров. — Это трудный для живого игрока эндшпиль, а машина его всегда решала правильно. Это был первый случай, когда машина делала нечто действительно лучше человека».
Так ученым впервые удалось добиться полного превосходства искусственного интеллекта над человеческим - выигрыш оказался намного более ценным, чем двенадцать бутылок виски. Это достижение подтвердило: ИИ не просто способен имитировать человека, но может делать нечто принципиально лучше собственного создателя. И во многом предопределило дальнейшие успехи в отрасли. Может быть, поэтому Владимир Львович считает эту победу на порядок более значимой, чем на чемпионате мира. И об этом эпизоде неизменно вспоминает с теплотой.
P.S. К памятной дате победы “Каиссы” на первом чемпионате мира по шахматам среди компьютерных программ мы в Smart Engines решили выпустить серию памятных значков. И тем самым выполнили целых две задачи: не только популяризаторскую, но и эстетическую.
Как вам - идем на промышленный масштаб? Ждем ответы в комменты.
P.P.S. Если вам интересно узнать больше о том, в каком направлении развивались технологии искусственного интеллекта в нашей стране и как решалась задача распознавания документов, посмотрите другие наши материалы на тему:
strelkove
Недавно же выходила статья https://habr.com/ru/companies/gazprombank/articles/832810/