Tietokoneshakki: määritelmä, historia ja shakkiohjelmat
Shakki ja tietokoneet ovat liittyneet toisiinsa tietokoneiden varhaisimmista ajoista lähtien. Charles Babbage keksi ajatuksen 1800-luvulla,p87 , ja nykyaikana Alan Turing, matemaatikko ja Bletchley Parkin koodinmurtaja, pohti ajatusta. Hän ei ollut kovin hyvä shakinpelaaja, mutta oli yksi ensimmäisen brittiläisen tietokoneen luojista. Hänen ansiokseen lasketaan myös tietojenkäsittelytieteen luominen.
Shakkiohjelmia on kahdenlaisia. Toinen pelaa ihmisvastustajaa vastaan, toinen auttaa käyttäjää kehittymään paremmaksi pelaajaksi. Nämä kaksi tyyppiä voidaan saada toimimaan yhdessä, vaikka niillä on eri tehtävät ja ne toimivat eri tavoin.
Määritelmä
Tietokoneshakki tarkoittaa sekä tietokoneella pelattavaa shakkia että ohjelmistoja, jotka analysoivat, pelaavat tai opettavat shakkia. Käytännössä termi kattaa kaiken yksinkertaisista siirtojen arviointityökaluista aina huipputason pelimoottoreihin, jotka kilpailevat maailman parhaiden pelaajien kanssa.
Lyhyt historia
Ajatus koneesta, joka pystyisi käsittelemään shakkia, on vanha: Charles Babbagen ideasta ja Alan Turingin pohdinnoista lähtien shakki nähtiin luonnollisena testinä älykkyydelle ja laskennallisille menetelmille. 1900-luvun puolivälin jälkeen tutkijat alkoivat toteuttaa ohjelmia ja kokeilla eri hakumenetelmiä. Claude Shannonin varhaiset ajatukset ja tutkimukset tarjosivat teoreettisen pohjan shakkiohjelmille. Ensimmäiset toimivat ohjelmat pystyivät ratkaisemaan yksinkertaisia tehtäviä ja myöhemmin kehitys eteni kohti kokonaisia pelimoottoreita.
Tekniikka ja toimintaperiaatteet
Nykyiset shakkiohjelmat perustuvat useisiin keskeisiin osiin:
- Siirtojen generaattori — tuottaa sallitut siirrot annetusta asemasta.
- Hakualgoritmit — esimerkiksi minimax-pohjaiset menetelmät ja niihin liittyvä karsinta (alpha–beta), jotka arvioivat siirtosarjojen seurauksia.
- Arviointifunktio — pisteyttää asemia materiaalin, asemapelillisten tekijöiden ja muiden heuristiikkojen perusteella.
- Avoimet kirjat ja endgame-tablebaset — avauskirjat nopeuttavat pelin alkua, ja täydelliset loppupeli-tietokannat (tablebase) antavat oikean ratkaisun tietyissä loppupeliasemissa.
- Oppiminen — modernit järjestelmät hyödyntävät koneoppimista ja neuroverkkoja opetukseen ja arviointiin (esim. itseopettava lähestymistapa).
Tunnettuja saavutuksia ja ohjelmia
Tietokoneshakki on ollut tärkeä osa tekoälytutkimusta. Eräitä merkkipaaluja ovat muun muassa koneiden kyky pelata korkeatasoisesti kilpailuissa sekä huippuhyökkäyksiä ihmispelaajia vastaan. Esimerkkejä tunnetuista järjestelmistä ja saavutuksista:
- Varhaiset kokeilut ja paperilla suunnitellut ohjelmat, jotka osoittivat, että shakkiongelmia voidaan lähestyä algoritmisesti.
- Kehitys kohti kilpailukykyisiä pelejä 1970–1990 -luvuilla, kun laskentateho kasvoi.
- Huippuhetki 1997, kun suuri kaupallinen järjestelmä voitti maailmanluokan pelaajan; myöhemmin neuroverkkopohjaiset lähestymistavat osoittivat uusia mahdollisuuksia.
- Nykyiset avoimen lähdekoodin moottorit ja itseoppivat projektit, jotka tarjoavat erinomaisen analyysin ja jatkuvasti parantuvat pelityylit.
Käyttötarkoitukset
Shakkiohjelmia käytetään moniin tarkoituksiin:
- Analyysi ja taktiikan opettaminen — pelaajat saavat välittömän palautteen siirroistaan ja voivat harjoitella tehtäviä.
- Avauskirjastot ja pelien tilastointi — auttaa valmistautumisessa ja pelistrategian kehittämisessä.
- Tutkimus — tekoälyn, optimoinnin ja peliteorian tutkimus hyötyy shakin selkeästä säännöstöstä.
- Viihde — tietokonevastustajat, online-ottelut ja moottorivertailut tarjoavat laajaa kiinnostusta pelaajille.
Tulevaisuus
Tulevaisuudessa shakkiohjelmat kehittyvät entistä paremmiksi hyödyntäen nopeampaa laskentaa, laajempia tietokantoja ja edistyneempiä koneoppimismenetelmiä. Erityisesti itsenäinen oppiminen ja neuroverkkojen yhdistäminen perinteisiin hakumenetelmiin ovat lupaavia suuntia. Samalla työkalut tekevät huippuanalyysin yhä saavutettavammaksi harrastajille ja ammattilaisille.
Yhteenvetona: tietokoneshakki on sekä käytännöllinen pelityökalu että tutkimusalue, joka on vaikuttanut laajemmin tietojenkäsittelytieteeseen ja tekoälyyn. Sen kehitys jatkuu, ja se tarjoaa sekä pelejä että oppimismahdollisuuksia kaiken tasoisille pelaajille.
Shakkimoottorit
Shakkimoottorit ovat tietokonejärjestelmiä, jotka voivat pelata shakkipelejä ihmisvastustajia vastaan. Niitä on luotu useita; ne voivat pelata mestaritasolla, vaikka niiden prosessit ovatkin aivan erilaiset kuin ihmisellä.p87 Parhaat moottorit nopeimmilla tietokoneilla ovat voittaneet otteluita sekä Kasparovia että Kramnikia vastaan, mutta ohjelmistoja voidaan käyttää helpommalla tasolla oppivalle.
Kilpailuja järjestetään asettamalla moottorit vastakkain, ja tulokset julkaistaan. On olemassa tietokoneshakin maailmanmestaruuskilpailut, joissa sääntöjen yksityiskohdat voivat ratkaista, mikä ohjelmisto voittaa. Ohjelmistoja voidaan arvioida myös muilla asteikoilla, kuten helppokäyttöisyyden perusteella.
Fritz
Fritz on Frans Morschin ja Mathias Feistin laatima saksalainen shakkiohjelma, jonka on julkaissut ChessBase. Se on tällä hetkellä markkinajohtaja. On olemassa myös erilainen Fritz nimeltä Deep Fritz, joka on tehty moniprosessorikäyttöön. Kuluttajatuotteiden uusimmat lajit ovat Deep Fritz 12 ja Fritz 12. Niistä tuli arvostelu Josh Waitzkinilta, joka sanoi, että "Fritz on kuin nainen, jonka kanssa ei pääse sinuiksi. Se vain ajaa (pakottaa) sinut ajattelemaan tavoilla, joita et ole koskaan ennen ajatellut".
Silppuri
Shredder on johtava moottori. Sen omistaa myös ChessBase. Sitä on saatavana eri muodoissa: Shredder 12, Deep Shredder 12, Shredder Classic. Sillä on maine kovana.
Rybka
Vasik Rajlichin tuote Rybka on Shredderin tärkein kilpailija. Rybka 4 on heidän uusin versionsa.
Shakkitietokannat
Shakkitietokannat eivät itse asiassa pelaa. Ne antavat pääsyn mestarishakin tallennettuun historiaan. Niissä on kaksi osaa. Ensinnäkin on ohjelmisto, jonka avulla tietokannan aineistoa voidaan etsiä ja järjestää. Sitten on varsinainen tietokanta, jossa on yleensä yhdestä neljään miljoonaa peliä.
Käytännössä tietokantoja käytetään kahteen tarkoitukseen. Ensinnäkin pelaaja voi harjoitella kykyjään tietyissä avauksissa. Toiseksi, jotta hän voi etsiä tiettyjä vastustajia ja nähdä, mitä he pelaavat, ja valmistautua heitä vastaan etukäteen.
Shakkitietokantojen olemassaolo on yksi tapa, jolla nuoret pelaajat voivat saavuttaa mestaruuden jo varhaisessa iässä.
ChessBase
ChessBase on suurin tietokanta, ja mestarit käyttävät sitä laajalti. Vaikka sitä voi käyttää verkossa, useimmat käyttäjät lataavat ohjelmiston ja tiedot kannettavaan tietokoneeseensa. Sitten he ottavat kannettavan tietokoneen mukaan turnauksiin, jotta he voivat valmistautua peleihin. Pelaajat eivät välttämättä käytä tietokoneita tai muita apuvälineitä pelien aikana, mutta kulissien takana tapahtuu paljon valmistelua. ChessBase on ostettava, eikä se ole halpa.
Uutta shakissa
Tämä on hollantilainen, edistyneille pelaajille suunnattu lehti, joka ylläpitää NicBase-nimistä verkkotietokantaa osana palveluitaan. NicBase on ilmainen, ja siinä on yli miljoona peliä.
Shakkipelit
Chessgames.com ylläpitää online-tietokantaa peleistä. Se on osittain ilmainen, mutta vaatii rekisteröitymisen. Täysi käyttöoikeus kaikkiin sen palveluihin on melko vaatimaton tilaus. Sen tietokannassa on yli puoli miljoonaa peliä.
On-line pelisivustot
On olemassa verkkosivustoja, joihin pelaaja voi liittyä (maksua vastaan) ja pelata verkossa. Tällöin tilaaja pelaa muita tilaajia vastaan, ei tietokonetta vastaan. Jäseninä on kaiken tasoisia pelaajia, ja tarjolla on erilaisia tapahtumia, joissa pelataan eri nopeuksilla. Kaksi markkinajohtajaa ovat seuraavat:
Internet Shakkikerho
Playchess
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Milloin shakki ja tietokoneet yhdistettiin ensimmäisen kerran?
V: Shakki ja tietokoneet ovat olleet yhteydessä toisiinsa tietokoneiden varhaisimmista ajoista lähtien.
K: Kuka keksi ajatuksen shakin ja tietokoneiden yhdistämisestä 1800-luvulla?
V: Charles Babbage keksi ajatuksen shakin ja tietokoneiden yhdistämisestä 1800-luvulla.
K: Kuka ajatteli ajatusta shakin ja tietokoneiden yhdistämisestä nykyaikana?
V: Alan Turing, matemaatikko ja Bletchley Parkin koodinmurtaja, pohti ajatusta shakin ja tietokoneiden yhdistämisestä nykyaikana.
K: Oliko Alan Turing hyvä shakinpelaaja?
V: Ei, Alan Turing ei ollut kovin hyvä shakinpelaaja.
K: Mitä tietotekniikka on Alan Turingin ansiota?
V: Alan Turingin katsotaan luoneen tietojenkäsittelytieteen.
K: Kuinka monta erilaista shakkiohjelmaa on olemassa ja mitä ne ovat?
V: Shakkiohjelmia on kahdenlaisia. Toinen pelaa ihmisvastustajaa vastaan, toinen auttaa käyttäjää kehittymään paremmaksi pelaajaksi.
K: Voidaanko nämä kaksi shakkiohjelmatyyppiä saada toimimaan yhdessä?
V: Kyllä, nämä kaksi shakkiohjelmatyyppiä voidaan saada toimimaan yhdessä, vaikka niillä on eri tehtävät ja ne toimivat eri tavoin.
