История шахмат: от автомата-фокусника до оцифровки партий искусственным интеллектом

Шахматам почти 1500 лет. А правила, по которым в них играют сегодня, сформулированы ещё в XV веке. Однако насколько шахматы консервативны в своих правилах, настолько же они открыты новым технологиям.

Сегодня, в Международный день шахмат, основатель сервиса idChess Пётр Чернышев рассказал о том, как на протяжении веков игра шла в ногу со временем, а иногда и опережала его.

Пётр Чернышев

Основатель интеллектуальной платформы для распознавания и трансляции шахматных партий idChess. Сервис позволяет записывать игры на настоящей доске на смартфон, сохранять свою шахматную историю и анализировать партии.

Из статьи узнаете:

• о первом шахматном автомате, который оказался всего лишь фокусом, но выяснилось это спустя десятки лет;
• о том, как и почему в шахматах появились часы (спойлер — однажды игроки просто уснули за игрой);
• о первом шахматном алгоритме, который воспроизводился человеком, и первом компьютере, который мог играть сам;
• о том, как в игру вступил искусственный интеллект;
• о том, как сегодня оцифровка партий помогает совершенствовать мастерство игроков.

Пророческий фокус — «Механический турок»

Первой шахматной технологией считается автомат венгерского изобретателя Вольфганга фон Кемпелена. В 1769 году Кемпелен презентовал широкой публике «Механического турка» — восковую фигуру в турецком костюме, посаженную за шахматный стол со встроенным сложным механизмом. Изобретатель утверждал, что это настоящий автомат, который способен обыграть человека.

На самом деле в столе «Турка» сидел живой игрок. С помощью магнитов, прикреплённых к фигурам снизу, он определял текущую позицию партии и, используя рычаг, совершал ходы.

Однако при жизни Кемпелена никто не подозревал о подлоге. Изобретатель гастролировал со своим изобретением по всему миру, чем, надо отдать ему должное, успешно популяризировал игру. После смерти Кемпелена «Турка» купил немецкий инженер Иоганн Мельцель, который продолжил демонстировать «чудо техники».

Разоблачение произошло спустя аж 30 лет после смерти Кемпелена. Писатель Эдгар По посвятил этому статью «Шахматный аппарат доктора Мельцеля»

По сути, первая шахматная технология была всего лишь фокусом. Но удивительно, насколько пророческой она стала — роботы всё же начнут играть в шахматы с людьми и друг с другом.

Игра на время: как в шахматах появились часы

Сложно представить, но до XIX века шахматные соревнования проводились без ограничения времени, а одна партия могла затянуться на сутки. В 1851 году на международном турнире в Лондоне партию Вильямса — Маклоу пришлось остановить, так как противники заснули.

Всё изменилось в 1883 году, когда шахматист-любитель Томас Брайт Уилсон сконструировал первые часы для ограничения времени партии. Это был механизм с парой циферблатов, установленных на разных концах балансира. На часах Брайта ещё не было кнопок и флажков — флажок, сигнализирующий о скором окончании времени, появится только в 1899 году.

А в 1988 году Бобби Фишер запатентовал часы, которыми шахматисты пользуются до сих пор. Механизм добавляет определённое количество секунд за каждый сделанный ход, и если игрок укладывается в этот лимит, то флажок на часах не падает.

Часы Фишера получили поддержку в Международной шахматной организации, ФИДЕ, и были впервые применены на матче между Фишером и Спасским в 1992 году. Электронные часы DGT FIDE появились в 1994 году.

Бумажная машина и компьютерные шахматы

Параллельно с часовыми механизмами развивались шахматные программы и компьютеры. В конце 1940-х — начале 1950-х к работе над программированием шахматного компьютера подключились Клод Шеннон и Алан Тьюринг.

В 1948 году Тьюринг написал первый алгоритм, по которому человек, не умеющий играть в шахматы, мог обыграть профессионала. Алгоритм назвали «Бумажной машиной», потому что, по сути, он являлся прародителем кода, но был записан на обычном листе бумаги и воспроизводился человеком.

В 1952 году появилась первая компьютерная шахматная машина — MANIAC I, которая с помощью алгоритма MiniMax позволила выбирать наилучший из всех возможных ходов. MANIAC I разработал Николас Метрополис, американский математик и физик, до этого работавший в команде Оппенгеймера над созданием ядерного оружия.

MANIAC расшифровывается как Mathematical Analyzer, Numerical Integrator, and Computer — математический анализатор, числовой интегратор и компьютер. Но в лаборатории машину шутя называли Metropolis and Neumann invented awful contraption — «Метрополис и Нейман изобрели ужасную штуковину». Николас Метрополис в своей работе использовал архитектуру Джона фон Неймана — венгеро-американского физика и математика, создателя одной из первых ЭВМ.

Первый турнир между машинами прошёл через 18 лет после создания MANIAC, в 1970-м. Победу одержал компьютер производителя Control Data Corporation.

Следующей технологической новинкой стал Deep Thought — первый компьютер, в 1988 году победивший гроссмейстера в очном поединке. Его преемник Deep Blue, шахматный компьютер компании IBM, выиграл у действующего на тот момент чемпиона мира Гарри Каспарова (объявлен в России иностранным агентом).

Искусственный интеллект и шахматы

Первая онлайн-площадка для игры в шахматы, Internet Chess Club, появилась ещё в 1992 году. А в 2007-м был создан сайт chess.com, где пользователи могли играть онлайн, выбирать соперника вне зависимости от географического положения, сохранять сыгранные партии, а также делиться друг с другом шахматными историями.

Это и сегодня самый популярный сайт для игры в шахматы. Он предоставляет широкий спектр возможностей. Например, помимо вышеперечисленного, игроки могут анализировать свои партии с помощью шахматного движка Stockfish, одного из сильнейших на данный момент.

С 2008 года Stockfish активно развивается. А поскольку у него открытый исходный код, его периодически используют в интересных экспериментах. Так, в 2021 году исследователь искусственного интеллекта из Массачусетского технологического института Лекс Фридман создал бесконечный матч между двумя Stockfish на постоянно растущей доске. Нейросети разыгрывают комбинации великих шахматистов — Карлсена, Фишера, Каспарова, Спасского, Таля, Карпова.

Второй по популярности шахматный сервис — lichess.org. Его в 2010 году запустил французский программист Тибо Дюплесси. Сайт содержит одну из самых больших открытых баз сыгранных партий.

Наше время: оцифровка офлайн-партий

Моду на офлайн-шахматы вернул сериал «Ход королевы» от Netflix в 2020 году. Спрос на шахматные наборы в России за месяц увеличился на 30% при годовом росте в 50%.

Однако популярность игры на аналоговых досках вовсе не означает отката в шахматных технологиях.

Например, компания Square Off выпускает умные шахматные доски, на которых искусственный интеллект сам двигает фигуры. При этом доска записывает и передаёт на компьютер все ходы и комбинации.

А для оцифровки и аналитики игры на обычных досках существует интеллектуальная платформа idChess. С помощью мобильного приложения сервис позволяет записать и сохранить сыгранные партии в виде шахматной нотации и диаграммы, а также поделиться ими с друзьями и тренером. В библиотеке партий шахматисты могут анализировать игры, проводить работу над ошибками и отслеживать свой прогресс.

Для организаторов шахматных турниров предусмотрена специальная версия, которая позволяет оцифровать и вывести на большой экран неограниченное количество шахматных досок. Смартфоны с приложением подключаются к административной панели и формируют турнирную сетку с онлайн-диаграммами досок игроков.

Работает idChess на базе технологий компьютерного зрения и машинного обучения. Распознавание ходов происходит из видеопотока через мобильное приложение в режиме реального времени. Для определения фигур на платформе реализовано несколько нейросетей. Алгоритм учитывает множество факторов, возникающих во время игры, — например, падение фигуры или перекрытие камеры рукой.

Технологии изменили игру в шахматы. Благодаря шахматным движкам и программам современные шахматисты играют значительно сильнее, чем их предшественники. Всего тридцать лет назад для подготовки игрокам требовалось пересматривать десятки книг и журналов, чтобы найти нужную информацию. Сейчас шахматная программа может меньше чем за минуту проанализировать любую позицию и выдать наилучший ход.

Тренировки к соревнованиям больше невозможно представить без шахматных программ. Действующий чемпион мира по шахматам Магнус Карлсен готовится с помощью нейронной сети AlphaZero. А Яну Непомнящему в подготовке к турниру претендентов ФИДЕ помогал суперкомпьютер «Жорес».

Искусственный интеллект прочно обосновался в шахматной жизни и не собирается сдавать позиции. Он встроился и в программы-тренеры, где игровые движки используются как ядро, и в технологии по оцифровке спорта, и в шахматные боты, которые могут подстраиваться под определённый стиль игры.