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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Die 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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Alle Ana­ly­sen las­sen sich als PGN-Datei down­loa­den: Maus­klick in die Nota­tion und But­ton rechts unten im Ana­lyse-Fens­ter (“Down­load the game”)

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Lesen Sie im Glarean Maga­zin zum Thema Com­pu­ter­schach auch 15. Ver­sion der Schach­da­ten­bank Chess­base erschienen

sowie zum Thema Online-Schach den Report die bes­ten Online-Schach-Portale