Künstliche Schach-Intelligenz: Leela Chess Zero

Als Autodidakt zur Weltspitze

von Walter Eigenmann

Seit län­ge­rer Zeit wird die Com­pu­ter­schach-Welt von ei­nem The­ma in Atem ge­hal­ten: Das KI-Pro­jekt Lee­la Ch­ess Zero (LC0). Hier fin­det sich ein gu­ter Über­blick auf den ak­tu­ells­ten Stand der KI-Din­ge: Ch­ess Pro­gramming Wiki.
Der “neu­ro­nal” ori­en­tier­ten Schach­pro­gram­mie­rung liegt die so­ge­nann­te Mon­te-Car­lo-Tech­nik zu­grun­de, de­ren schach­spe­zi­fi­sche An­wen­dung hier ganz gut er­klärt wird: Mon­te Car­lo statt Alpha-Beta.

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Leela Chess Zero LC0 Logo - Glarean MagazinDie un­glaub­li­chen Fort­schrit­te der Netz­werk-ge­stütz­ten En­gi­ne “Lee­la-Ch­ess-Zero” (LC0) las­sen er­ah­nen, dass es mit der Do­mi­nanz des bis­he­ri­gen Al­pha-Beta-An­sat­zes in der Schach­pro­gram­mie­rung – mo­men­tan am er­folg­reichs­ten ma­ni­fes­tiert im welt­weit füh­ren­den Pro­gramm Stock­fi­sh – schon bald vor­bei sein könn­te. Denn in­nert we­ni­gen Mo­na­ten hat sich die­ses Open-Source-Pro­jekt, zu Be­ginn nur ge­ra­de mal mit den Schach­re­geln ver­traut ge­macht, mit­hil­fe sei­ner Al­go­rith­men bzw. selbst­er­lern­ten Net­works (sprich auf­grund von Mil­lio­nen Par­tien ge­gen sich selbst) vom lä­cher­li­chen An­fän­ger zum Su­per-Gross­meis­ter ent­wi­ckelt, der nicht nur die ge­sam­te Schach-Welt­eli­te bei den Men­schen, son­dern auch alle sei­ne di­gi­ta­len “Art­ge­nos­sen” schla­gen kann. Als rei­ner Au­to­di­dakt ohne alle Wis­sens-Imp­le­n­tie­rung durch den Men­schen zur ab­so­lu­ten Welt­spit­ze: Das ist ein­zig­ar­tig in der ca. 30-jäh­ri­gen Ge­schich­te der Schachprogrammierung.

Menschliches Computerschach

Stockfish Chess Engine Logo - Glarean Magazin
Sind we­gen Lee­la Ch­ess die Tage des be­rühm­tes­ten Fi­sches der Schach­ge­schich­te bald gezählt?

Für Schach­spie­ler liegt der be­son­de­re Reiz von Leela’s Spiel-Stil in der bei­na­he “mensch­lich” zu nen­nen­den Par­tie-An­la­ge die­ser KI-Soft­ware. Wo die her­kömm­li­chen Tak­tik-Pro­gram­me wie Stock­fi­sh, Hou­di­ni oder Kom­mo­do (um nur die drei ak­tu­ell stärks­ten Al­pha-Beta-En­gi­nes zu nen­nen) mög­lichst breit und mög­lichst tief rech­nen (raf­fi­nier­te Cut-und Be­wer­tungs-Tech­ni­ken in­klu­si­ve), spielt ein Neu­ro­nal-Netz-Pro­gramm wie Lee­la “auf Po­si­ti­on”: Ak­ti­vi­tät, Mo­bi­li­tät, Ag­gres­si­vi­tät und da­mit ver­bun­den eben Ori­gi­na­li­tät sind die Stich­wor­te, die ei­nem bei der Ana­ly­se von NN-Par­tien spon­tan einfallen.
Die kon­ser­va­ti­ven Ma­te­ri­al­wer­te (auf­grund der Bau­er-Grund­ein­heit), wie sie bei AB-En­gi­nes be­deu­tungs­voll sind für die Stel­lungs­ein­schät­zung und Zug­ge­nie­rung, schei­nen beim NN-Schach eine nur ge­rin­ge Rol­le zu spie­len, denn hier zählt viel­mehr das “Po­ten­ti­al” der Bau­ern- und Fi­gu­ren­kon­stel­la­tio­nen. Dem­entspre­chend fin­det man in Lee­la-Par­tien kaum je “to­tes Ma­te­ri­al”; hier ist al­les “im Fluss”, per­ma­nent sind Um­grup­pie­run­gen im Gan­ge, Rand­sprin­ger und- bau­ern sind an der Ta­ges­ord­nung, das Zen­trum hat sei­ne “zen­tra­le” Be­deu­tung ein­ge­büsst, Dop­pel­bau­ern kom­men zu­hauf vor, das Qua­li­täts- als po­si­tio­nel­les Op­fer ist häu­fig, und obers­te Prio­ri­tät hat je­weils mit ma­xi­ma­lem Druck das ei­gent­li­che Spiel-Ziel des Schachs: Der Königsangriff.

Leela = Michael Tal des Computerschachs?

Na­tür­lich ist solch ein Schach hoch­at­trak­tiv im Ver­gleich zum tra­di­tio­nel­len Com­pu­ter­schach, des­sen staub­tro­cke­nes bzw. Re­mis-träch­ti­ges Si­cher­heits­spiel – wenn­gleich auf ex­trem ho­hem tech­ni­schem Ni­veau – al­len­falls noch für per­fek­tio­nis­ti­sche Fern­schach-Freun­de theo­re­tisch-ana­ly­ti­sche Hil­fe­stel­lung bie­tet, an­sons­ten we­gen sei­ner über­ir­di­schen Ge­nau­ig­keit das “brei­te Schach­volk” längst nicht mehr erreicht.

Michael Tal - Schachweltmeister - Glarean Magazin
Ist Lee­la Ch­ess eine di­gi­ta­le Re­inkar­na­ti­on des be­rühm­ten Schach­ma­gi­ers Mi­cha­el Tal?

Ist also Lee­la die Re­inkar­na­ti­on der “Krea­ti­vi­tät” im Com­pu­ter­schach? Eine Art Mi­cha­el Tal un­ter den Schach­en­gi­nes? Der le­gen­dä­re let­tisch-rus­si­sche Schach­welt­meis­ter (1936-1992) spiel­te be­kannt­lich das bis­lang wohl spe­ku­la­tivs­te wie spek­ta­ku­lärs­te Men­schen-Schach der Ge­schich­te, sei­ne Ma­te­ri­al­op­fer “aus dem Nichts her­aus” wa­ren be­rüch­tigt, und je wis­sen­schaft­li­cher und ana­ly­ti­scher ein Tal-Geg­ner spiel­te, umso si­che­rer wur­de er eine Beu­te des “Ma­gi­ers aus Riga”.
Ro­man­ti­kern un­ter den Schach­spie­lern sei die­se in­ter­es­san­te Par­al­le­le also durch­aus ge­stat­tet – aber ein gra­vie­ren­der Un­ter­schied be­steht: Leela’s Op­fer sind im­mer kor­rekt. Ein Com­pu­ter hyp­no­ti­siert nicht, er rechnet…

Das An­griffs­spiel “aus dem Nichts her­aus” ist aber de­fi­ni­tiv ein Mar­ken­zei­chen auch des NN-Pro­gram­mes. Die fol­gen­de Stel­lung wur­de ge­ne­riert in ei­ner TCEC-Par­tie ge­gen Hou­di­ni, der ak­tu­el­len Num­mer Zwei der kon­ser­va­ti­ven En­gi­ne-Rang­lis­ten hin­ter der Schach-Free­ware Stock­fi­sh. Setzt man die­se Po­si­ti­on den her­kömm­li­chen Pro­gram­men zur Be­wer­tung vor, stu­fen sie die schwar­ze Stel­lung als völ­lig aus­ge­gli­chen ein, schwä­che­re En­gi­nes se­hen gar Schwarz im Vorteil:

FEN r1r5/1b1n3k/1n1q1ppp/3Pp3/ppP1P2P/5QR1/1BBN1PP1/2R3K1 w

Leela-Chess-Zero - LC0 vs Houdini - Königsangriff - Glarean Magazin
Stra­te­gi­sche Weit­sicht im Kö­nigs­an­griff dank Neu­ro­na­lem Netz­werk: Das KI-Schach­pro­gramm Lee­la Ch­ess Zero (LC0)

Hou­di­ni 6.03:
27.Ld1 a3 28.La1 h5 29.Sf1 Sxc4 30.Txg6 Kxg6 31.Dxh5+ Kg7 32.Sg3 (…)
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.00) Tie­fe: 28/54 00:00:47 743MN, tb=10

Ko­mo­do 12.3:
27.Dg4 Tg8 28.h5 gxh5 29.Df5+ Kh8 30.Dxh5 Txg3 31.Dxh6+ Kg8 32.fxg3 (…)
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.06 ++) Tie­fe: 30 00:00:30 320MN, tb=3

Stock­fi­sh 10:
27.Ld1 h5 28.Sf1 De7 29.Se3 De8 30.Sf5 a3 31.Lc3 bxc3 32.Sd6 (…)
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.19 ++) Tie­fe: 31/50 00:00:31 302MN, tb=18

Ethe­re­al 11.25:
27.Ld1 a3 28.La1 h5 29.De3 Dc5 30.Lxh5 Dxe3 31.Lxg6+ Kh6 32.fxe3 (…)
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.00) Tie­fe: 26/55 00:00:42 468MN, tb=1

Ganz an­ders sieht das Lee­la, des­sen Al­go­rith­men & Sta­tis­tik­aus­wer­tung nicht das tak­ti­sche, son­dern das po­si­tio­nell-stra­te­gi­sche Po­ten­ti­al der weis­sen Stel­lung sieht und eine für weiss po­si­ti­ve Be­wer­tung auswirft:

Lee­la Ch­ess Zero 21.1 (41800):
27.h5 g5 28.Df5+ Kh8 29.f4 a3 30.La1 De7 31.Ld1 exf4 32.Tb3
weiss steht deut­lich bes­ser: +/- (1.41) Tie­fe: 15/45 00:00:31 375kN

Der Par­tie­ver­lauf gab Leela’s NN-Ana­ly­se recht, Houdini’s furcht­erre­gen­de Frei­bau­ern­wal­ze auf dem Da­men­flü­gel ver­blasst an­ge­sichts der weis­sen Schlä­ge ge­gen den schwar­zen König:

Ak­tu­ell dürf­te Lee­la der bei wei­tem er­folg­reichs­te Kö­nigs­an­g­rei­fer des gan­zen mo­der­nen En­gi­ne-Zir­kus’ sein. Kein Wun­der: Sei­ne entspr. An­griffs­tech­ni­ken sind sta­tis­tisch mil­lio­nen­fach abgesichert…

Ein Strauss von Leela-Topshots

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Wer der Free­ware-NN-En­gi­ne Lee­la – das kom­mer­zi­el­le Pro­gramm Ko­mo­do mit sei­ner “Mon­te-Car­lo-Tree-Search” (MCTS) ver­folgt den ähn­li­chen An­satz, und bei­de fah­ren sie im Kiel­was­ser des KI-Goog­le-Pro­jek­tes Al­pha-Zero – bei der Ar­beit zu­se­hen will, hat ent­we­der die Mög­lich­keit, sich die neu­es­ten Par­tien der in­of­fi­zi­el­len Com­pu­ter­schach-Welt­meis­ter­schaft Top Ch­ess En­gi­ne Cham­pi­on­ship (TCEC) run­ter­zu­la­den, oder aber er or­ga­ni­siert sich sei­ne En­gi­ne-Tur­nie­re gleich sel­ber auf dem hei­mi­schen Desk­top oder Notebook.

Letz­te­res setzt al­ler­dings – die­se War­nung ist zwin­gend – eine über­durch­schnitt­li­che Hard­ware vor­aus; ins­be­son­de­re die Gra­fik-Kar­te soll­te min­des­tens von der Qua­li­tät ei­ner RTX 2060 sein, an­dern­falls ist die Ver­wen­dung von Lee­la rei­ne Zeit­ver­schwen­dung. Denn die Haupt­be­rech­nun­gen ab­sol­viert die NN-En­gi­ne nicht auf der Pla­ti­nen-CPU, son­dern auf der Grafik-GPU.

Die fol­gen­den Stel­lun­gen bzw. “Lö­sungs­zü­ge” ge­ne­rier­te Lee­la ge­gen un­ter­schied­li­che En­gi­ne-Geg­ner auf mei­nem hei­mi­schen AMD-Ry­zen-7 2700x mit ei­ner Ge­Force-RTX-2080-Kar­te bei Blitz-Be­denk­zei­ten von 5-20 Minuten/Engine (mit “Per­ma­nent-Brain-On” und ei­nem 5-Züge-Eröffnungsbuch).

Die­se sie­ben Lö­sungs­zü­ge ha­ben ei­nes ge­mein­sam: Sie wer­den von Lee­la al­le­samt je im 1-Se­kun­den-Be­reich ge­fun­den. Eine Leis­tung, die mei­nen Re­cher­chen zu­fol­ge von kei­nem an­de­ren (AB-)Programm er­reicht wird.
Noch ist die Ent­wick­lung in vol­lem Gan­ge. Auf die wei­te­re Pro­gres­si­on des neu­ro­na­len Schach-Pro­jek­tes Lee­la Ch­ess Zero blickt die ge­sam­te Schachwelt. ♦

FEN rbbq1r2/1p3pk1/1P1p2pp/p2Pp3/P3Rn2/2P2NNP/5PP1/1R1Q1BK1 w

LC0 - Houdini - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
weiss am Zuge


FEN 5r2/2r1q2k/1p1pb1p1/b2B4/P1P1pP1p/4Q1RP/4N1P1/5R1K w

LC0 - Komodo - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
weiss am Zuge


FEN 3r1rk1/1p1nq1bp/p2ppnp1/2p5/2P5/2N1P2P/PP2BPP1/1RBQ1RK1 w

LC0 - Andscacs - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
weiss am Zuge


FEN 6r1/4nr1k/p2R4/P7/1PP1N3/4b1p1/1B4PN/7K b

Stockfish - LC0 - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
Schwarz am Zuge


FEN 1rr1b1k1/2q2pp1/2nppb1p/p7/Pp2PP1P/1N3BP1/RPPRQ3/3N3K b

Komodo - LC0 - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
Schwarz am Zuge


FEN 3rrbk1/1pq2pp1/p1b5/2np2Pp/P2B1P1P/1PN4B/2P2Q2/R2R2K1 b

Andscacs - LC0 - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
Schwarz am Zuge


FEN 3rr1k1/1pqn1pp1/2pbpn1p/p2p4/P4P1N/1P1PP1P1/1BPNQ2P/R4R1K w

LC0 - Xiphos - Leela Chess Artikel 2019 - Glarean Magazin
weiss am Zuge

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8 Kommentare

  1. Stock­fi­sh macht aus ei­ner be­stimm­ten Po­si­ti­on her­aus im­mer die glei­chen Züge. Wenn ich ihn ge­gen sich selbst spie­len las­se, ist es am in­ter­es­san­tes­ten, zwi­schen­durch ei­nen “mensch­li­chen” Zug ein­zu­wer­fen und ihn erst dann wie­der rech­nen zu las­sen. Sonst bleibt das Spiel wirk­lich ziem­lich trocken.

    Mit ei­ner neu­ro­lo­gi­schen KI wur­de mal be­rech­net, wel­chem Pro­fi-Spie­ler die Spiel­wei­se von Stock­fi­sh am meis­ten gleicht, die gröss­te Über­ein­stim­mung mit Stock­fi­sh ent­deck­te sie bei Ma­gnus Carlsen…

  2. Coo­ler Ar­ti­kel, Leu­te! Ich hab mir die en­gi­ne jetzt auch mal run­ter­ge­la­den http://lczero.org aber ir­gend­wie krie­ge ich das Ding nicht zum Lau­fen!! (Fritz 16) 🙁 Wie sind denn ei­gent­lich die ge­nau­en Schrit­te zur In­stal­la­ti­on? Habe eine RTX 2070 ein­ge­baut. Muss man da noch spe­zi­el­le Gra­fik-Trei­ber run­ter­la­den? Wäre für hilf­rei­che Step-by-Step-An­lei­tung sehr dank­bar! Clau­dio S.

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