Stockfish oder Leela?

von Walter Eigenmann

Seit vie­len Mo­na­ten und je län­ger des­to stär­ker be­herrscht in der Com­pu­ter­schach-Sze­ne ein Du­ell die Dis­kus­si­on: Stock­fi­sh ge­gen Lee­la. Zwei Schach­pro­gram­me, de­ren Her­kunft und Kon­zep­ti­on nicht un­ter­schied­li­cher sein könn­ten, und die sich heu­te ein Kopf-an-Kopf-Ren­nen lie­fern um den ers­ten Platz un­ter den mo­der­nen En­gi­nes. Dem An­wen­der kann das nur recht sein: Das Du­ell der En­gi­ne-Gi­gan­ten sorgt für ste­tig bes­se­re Schachmotoren…

Konträre Programmieransätze

Auf der ei­nen Sei­te ha­ben wir also mit dem Open-Source-Pro­gramm Stock­fi­sh den zur­zeit in al­len Com­pu­ter­schach-Ran­kings zu­vor­derst ran­gier­ten Ver­tre­ter der sog. Al­pha-Beta-Rich­tung. Die En­gi­ne, ur­sprüng­lich als Glau­rung von Tord Roms­tod im Jah­re 2008 ent­wi­ckelt, zählt als Free­ware mitt­ler­wei­le auf eine welt­wei­te Ent­wick­ler­ge­mein­de, de­ren wö­chent­li­cher In­put – ko­or­di­niert von den Pro­gram­mie­rern M. Cos­tal­ba, J. Ki­i­ski und G. Lins­cott – aus die­sem ehe­mals mit­tel­mäs­si­gen UCI-Pro­gramm nach und nach ein ex­trem schnel­les und ex­trem tief rech­nen­des CPU-Mons­ter ge­schaf­fen hat, wel­ches z.B. den am­tie­ren­den Welt­meis­ter Ma­gnus Carlsen – wahr­schein­lich das gröss­te Ge­nie der Schach­ge­schich­te – in ei­nem Match über meh­re­re Tur­nier­par­tien mit gros­ser Wahr­schein­lich­keit in Grund und Bo­den spie­len würde.

Auf der an­de­ren Sei­te sorg­te in der Sze­ne in­ner­halb der letz­ten zwan­zig Mo­na­te ein ganz an­de­rer Ent­wick­lungs­strang der Pro­gram­mie­rung für Fu­ro­re: Das (eben­falls frei down­load­ba­re) KI-Schach-Lee­la-Pro­jekt “Lc0” mit sei­ner aus­schliess­lich Netz­werk-ba­sier­ten Spiel­wei­se ohne je­des “mensch­li­che Know­how”. (Nä­he­res zu die­sem bahn­bre­chend neu­en An­satz fin­det sich u.a. hier: Künst­li­che Schach-In­tel­li­genz Lee­la Ch­ess Zero – Als Au­to­di­dakt zur Welt­spit­ze).
Auch Leela’s atem­be­rau­ben­de Pro­gres­si­on wäre nicht mög­lich ge­we­sen ohne den Ein­satz der in­ter­na­tio­na­len Com­mu­ni­ty, die non­stop “self­play­ed games” beisteuert(e) und so das “Wis­sen” des KI-Pro­gram­mes in Form von stän­dig neu­en “Net­works” suk­zes­si­ve ver­mehrt. (Mitt­ler­wei­le dürf­te die Gren­ze von 1,5 Mil­li­ar­den Tra­nings­par­tien über­schrit­ten sein…)

Turnier mit diversen Derivaten und Netzen

Wer die­se bei­den un­ter­schied­li­chen Kon­zep­te, ihre deut­lich von­ein­an­der ab­wei­chen­den Spiel­wei­sen kon­kret stu­die­ren will, kann das an­hand spe­zi­fisch aus­ge­wähl­ter Auf­ga­ben-Stel­lun­gen tun – z.B. mit der ERET-Test­samm­lung. Oder aber er lässt sie in ei­gens kon­zi­pier­ten Tur­nie­ren ge­gen­ein­an­der an­tre­ten – mit un­ter­schied­li­chen Be­denk­zei­ten und un­ter­schied­li­chen Kon­fi­gu­ra­tio­nen hin­sicht­lich CPU und Datenbanken.

Solch ein grös­se­res Tur­nier mit über tau­send Par­tien und 33 teil­neh­men­den En­gi­nes habe ich kürz­lich auf mei­nem AMD-Ry­zen7-Rech­ner aus­spie­len las­sen. Um mög­lichst ein brei­tes Feld von Stock­fi­sh- und Lee­la-Zwei­gen ver­glei­chen zu kön­nen, wur­den ne­ben den De­fault-Pro­gram­men auch di­ver­se De­ri­va­te bzw. Net­work-Ent­wick­lun­gen der Lee­la-Ch­ess-Com­mu­ni­ty integriert.

Das Re­sul­tat die­ser Matches – wel­che selbst­ver­ständ­lich kei­ner­lei An­spruch auf Voll­stän­dig­keit oder sta­tis­ti­sche Re­le­vanz er­he­ben wol­len – zeigt je­nes Bild, das auf­grund zahl­rei­cher an­de­rer Com­pu­ter­schach-Tur­nie­re zu er­war­ten war: Auch im Spät­som­mer 2019 kann noch im­mer nicht ein­deu­tig aus­ge­macht wer­den, wer nun ge­nau aufs Sie­ges­po­dest ge­hievt wer­den kann. Stock­fi­sh und Lee­la sind, was ihre Tur­nier-Per­for­mance an­be­langt, mo­men­tan gleich stark, wie­wohl ihr Schach­stil sehr un­ter­schied­lich daherkommt.
Was hin­ge­gen als ziem­lich si­cher gel­ten darf, ist der Be­fund, dass die bei­den engs­ten Ver­fol­ger, näm­lich die zwei kom­mer­zi­ell ver­mark­te­ten Pro­gram­me Ko­mo­do und Hou­di­ni mitt­ler­wei­le di­stan­ziert sind. Bis vor ca. ei­nem hal­ben spiel­ten die­se bei­den En­gi­nes noch auf Au­gen­hö­he mit dem Sieger-Duo.

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Exkurs: Der “menschlich” spielende Computer

Der AI-En­gi­ne Lee­la wird ein qua­si “mensch­li­ches Schach­ver­ständ­nis” nach­ge­sagt; ihr Schach er­in­ne­re an “plan­vol­les” und “krea­ti­ves” Spiel, wie man es bei Gross­meis­tern kennt und liebt. (Al­ler­dings müss­ten die Be­grif­fe “Plan” und “Stra­te­gie” heut­zu­ta­ge über­holt bzw. neu de­fi­niert wer­den; das enorm tie­fe, weil aus­ge­klü­gelt se­lek­ti­ve Be­rech­nen auch der ak­tu­el­len kon­ser­va­ti­ven Al­pha-Beta-Pro­gram­me zeigt ein tak­tisch fast feh­ler­lo­ses, aber durch kei­ner­lei schöp­fe­ri­sches Pla­nen cha­rak­te­ri­sier­tes Schach­spie­len; ihre Zug­fol­gen ba­sie­ren rein auf raf­fi­nier­ten Be­wer­tungs­al­go­rith­men und se­lek­ti­ven Cut-Tech­ni­ken. Was frü­her der Mensch “Stra­te­gie” nann­te, ent­puppt sich mit Com­pu­tern oft als blos­se “Tak­tik”…)

Wo­her kommt also der “hu­ma­no­ide” Nim­bus der neu­en KI-Pro­gram­me wie Al­pha-Zero, Lee­la-Zero oder Al­lie u.a? Gilt wo­mög­lich das Pa­ra­do­xon, dass Lc0 dar­um so “mensch­lich” spielt, weil der Mensch bei sei­ner Ent­wick­lung jar gar nicht in­vol­viert war?! (Am An­fang der Schach-AI-For­schung stan­den nur die nack­ten Spiel­re­geln, an­sons­ten kei­ner­lei imp­le­n­tier­tes Schachwissen.)

Das fol­gen­de Par­tien-Bei­spiel – ge­ne­riert auf mei­nem AMD-Ry­zen7-Rech­ner in ei­nem Match Lee­la vs Ko­mo­do (mit Per­mant­Brain on) – mag ver­an­schau­li­chen, dass das Eti­kett “Mensch­li­ches Spiel” bei mo­der­nen AI-Schach­pro­gram­men so völ­lig nicht aus der Luft ge­grif­fen ist.
Nach den Zügen…

… kam die­se Stel­lung aufs Brett:

Die Po­si­ti­on ist im leich­ten ma­te­ri­el­len Un­gleich­ge­wicht, aber zu­gleich so fest­ge­fah­ren, dass kei­ne Par­tei vor­wärts­kommt. Fried­li­che Ge­mü­ter wür­den hier durch­aus nicht zu Un­recht an ein Re­mis denken.

Doch Weiß hat ei­nen lang­fris­ti­gen Plan in pet­to: Der Kö­nig wird nach a2 über­führt. Dort blo­ckiert er ei­ner­seits den schwar­zen Frei­bau­ern und löst gleich­zei­tig die Wa­che des Tur­mes ab, der da­durch für An­griffs­zwe­cke mo­bil wird. Hin­zu kommt, dass Sprin­ger in solch fi­xier­ten Bau­ern­stel­lun­gen den Läu­fern und so­gar Tür­men über­le­gen sein kön­nen – trotz Mi­nus-Bau­ern­ein­heit ist also die Par­tie­stel­lung für Weiß “stra­te­gisch” gewonnen.
Es folg­te eine Lehr­buch-mäs­si­ge Ver­wer­tung durch das AI-Pro­gramm Leela:

34. Kg3 Kd8 35. Kf2 Ke7 36. Ke2 Rd8 37. Kd3 Ra5 38. Kc2 Bd7 39. Ne4 Ra6 40. Kb1 Kf8 41. Ka2 und Schwarz ist chan­cen­los ge­gen den Turm-un­ter­stütz­ten Bau­ern­he­bel c4-c5 (oder wie in der Par­tie ge­gen z.B. Läu­fer­tausch inkl. g-Li­nie-Öff­nen mit At­ta­cke ge­gen den Rück­stän­di­gen g7)  1-0
(Hier lässt sich die Ori­gi­nal-Par­tie down­loa­den / CBH-For­mat -ZIP-Datei)

Strategie oder Taktik?

Die Fra­ge ist nun, ob die­se Kö­nigs­wan­de­rung auf dem Lee­la-Mist al­lei­ne ge­wach­sen ist, oder ob der glei­che “Plan” auch bei kon­ven­tio­nel­len En­gi­nes im Out­put des “Denk­pro­zes­ses” auf­taucht. Hier­zu habe ich mal ei­ni­ge der bes­ten Pro­gram­me ex­akt 5 Se­kun­den lang auf die Stel­lung an­ge­setzt (mit je 16 Th­reads) und ihre Haupt­va­ri­an­ten ver­gli­chen (un­ter “Fritz-16” auf ei­nem AMD-Ryzen-7):

Ana­ly­sis by Stock­fi­sh 10:

34.Kg2 Kd8 35.Kf2 Ke7 36.Se4 Td8 37.Ke2 Ta6 38.Le6 g6 39.Kd3 Tb8 40.Kc2 gxh5 41.Sf5+ Kd8 42.Sfxd6 hxg4 43.Lxg4 Lg6 44.Lf5 Lxf5 45.Sxf5 Kc7
Weiß steht deut­lich bes­ser: +/- (1.34) Tie­fe: 25/39 00:00:05 102MN, tb=15

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Ana­ly­sis by Hou­di­ni 6.03:

34.Kg3 Kd8 35.Kf3 Kc7 36.Se4 a2 37.Ke2 Ta3 38.Kd2 Txb3 39.Txa2 Ta3 40.Tb2 Ta5 41.Le6 Tba8 42.Sf5 Ta2 43.Kc2
Weiß steht et­was bes­ser: +/= (0.41 ++) Tie­fe: 20/41 00:00:05 122MN, tb=2056

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Ana­ly­sis by Ko­mo­do 12.3:

34.Ta2 Kd8 35.Kg2 Ke7 36.Kf3 Ta6 37.Le6 Kf8 38.Sf5 Td8 39.Se4 Tb6 40.Kf2 Ta6 41.Kg2 Tb6 42.Kh3 Ta6 43.Kg3 Tb6 44.Kg2 Ta6 45.Kf2 Tb6 46.Ke3 Ta6 47.Kd2 Tb6 48.Kd3 Ta6 49.Ke2 Tb6 50.Kf3 Ta6 51.Ke3 Tb6 52.Ke2 Ta6 53.Kd3 Tb6 54.Sd2
Weiß steht et­was bes­ser: +/= (0.64) Tie­fe: 32 00:00:05 89390kN, tb=2

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Ana­ly­sis by Ethe­re­al 11.50:

34.Kg3 Lf7 35.Kf3 Tb6 36.Ke2 Te8 37.Kd3 Td8 38.Se4 Th8 39.Kc2 Ta6 40.Kd2 Tb6 41.Kd3 Ta8 42.Lh7 Kf8 43.Sf5 Td8 44.Kc2 Ta6 45.Kd3 Tb6
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.00) Tie­fe: 22/36 00:00:00 11065kN, tb=3

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Ana­ly­sis by Fire 7.1:

34.Kg2 Ta6 35.Kf3 Td8 36.Se4 Lf7 37.Ke2 Te8 38.Kd3 Td8 39.Ta2 Tb6 40.Ta1 Th8 41.Ta2 Tf8 42.Lh7 Td8 43.Sf5+ Kf8 44.Se3 Ta6 45.Lf5 Ke7 46.Lh7 Kf8
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.00) Tie­fe: 26 00:00:04 44069kN, tb=300

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Ana­ly­sis by Xi­phos 0.5.4:

34.Lg6 Ld7 35.Lf5 Td8 36.Kg2 Ta7 37.Se4 Tc7 38.Lxd7 Tcxd7 39.Sf5+ Kf8 40.Kf3 Kf7 41.Ke3 Ke8 42.Kd3 Kf7 43.Ke2 Kf8 44.Kf3
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.00) Tie­fe: 29 00:00:04 95544kN

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Ana­ly­sis by Deep Shred­der 13:

34.Se4 a2 35.Le6 g6 36.hxg6 Lxg6 37.Lf5 Le8 38.c5 dxc5 39.d6+ Kd8 40.Sxc5 Ta5 41.Se6+ Kd7 42.Sg7+ Kc6 43.Tc1+ Tc5 44.Le4+ Kd7 45.Ta1 Ta5 46.Sc4 Ta6
Die Stel­lung ist aus­ge­gli­chen: = (0.21 ++) Tie­fe: 27/48 00:00:05 100MN, tb=38

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Wie er­sicht­lich ha­ben die En­gi­nes zwar die ers­ten paar Sta­tio­nen der Kö­nigs­wan­de­rung durch­aus auf ih­rem Ra­dar, weil ihre Pro­gram­mie­rer ih­nen ein­ge­bleut ha­ben, dass der Kö­nig im End­spiel vom Ran­de ins Zen­trum ge­führt wer­den soll­te. Aber die zwei fi­na­len Ziel-Züge des Kö­nigs (Kb1 und Ka2) tau­chen bei kei­nem die­ser star­ken Al­pha-Beta-Pro­gram­me im Out­put auf.
Kommt hin­zu, dass (des­we­gen) ihre Stel­lungs­be­wer­tung nicht über ein “Weiß steht bes­ser” hin­aus­kommt, ja so­gar Re­mis-Ein­schät­zun­gen wer­den aus­ge­ge­ben. (Hier fin­det sich eine Ana­ly­se der Par­tie-Fort­set­zung nach 34.Se4).

Ganz an­ders Lee­la Ch­ess Zero, der Ur­he­ber der Stel­lung. Ich habe ei­ni­ge ak­tu­el­le Lc0-Net­works dar­auf an­ge­setzt – den schöns­ten, qua­si “lu­pen­rei­nen” Out­put habe ich beim NW “T40B.2-106” gefunden:

Ana­ly­sis by LC0 v0.22 (T40B.2-106):

34.Kg2 Kd8 35.Kf1 Kc7 36.Ke2 Ta5 37.Kd3 Lf7 38.Se4 Lg8 39.Kc2 Lf7 40.Kb1 Lg8 41.Ka2 Lf7 42.Tc1
Weiss steht deut­lich bes­ser: +- (2.21) Tie­fe: 8/20 00:00:05 236kN

Der we­sent­li­che Un­ter­schied zu den kon­ven­tio­nel­len Pro­gam­men ist, dass Lee­la die­se Line nicht ei­gent­lich be­rech­nen muss (wie die ge­rin­ge Ply-Tie­fe von 8/20 und die mi­ni­ma­le Kno­ten­zahl zei­gen), son­dern die­sen “Plan” nach nur 5 Se­kun­den “Weiß” und so­fort eine Ge­winn-Be­wer­tung aus­wirft. (Es ist um­ge­kehrt nicht aus­zu­schlies­sen, dass nach lan­gem Rech­nen auch an­de­re her­kömm­li­che En­gi­nes ge­nug Tie­fe er­rei­chen und ei­nen ver­gleich­ba­ren Out­put liefern).

Auch wenn ge­ra­de bei Lee­la Ch­ess Zero die In­ter­face-An­ga­ben be­züg­lich Re­chen­tie­fe und Stel­lungs­be­wer­tung stets mit Vor­sicht zu ge­nies­sen sind: Ein sol­cher Main­line-Out­put in die­ser Stel­lung ist be­ein­dru­ckend. Ich per­sön­lich kann nach­voll­zie­hen, wenn der­ar­ti­gem Schach von Men­schen das Eti­kett “mensch­lich” ver­passt wird – also eben nicht “tak­tisch”, son­dern “stra­te­gisch”…

Leela der Königsbezwinger

Um ganz vor­ne mit­mi­schen zu kön­nen, muss al­ler­dings Lee­la nicht nur “po­si­tio­nell”, son­dern auch an­griffs­tech­nisch auf der Höhe sein, da­mit nicht nur hal­be Re­mis-Punk­te, son­dern gan­ze Punk­te ein­ge­fah­ren wer­den kön­nen. Und in der Tat: Lee­la Ch­ess Zero ist – mit sei­nen jün­ge­ren Net­works – ei­ner der stärks­ten Kö­nigs­an­g­rei­fer im ak­tu­el­len En­gi­ne-Zir­kus. Aus dem Nichts ist die­ses Pro­gramm im­stan­de, töd­li­che At­ta­cken zu rei­ten – wie wei­land der “Ma­gi­er aus Riga”, Ex-Welt­meis­ter Mi­cha­el Tal (wenn auch nicht so spe­ku­la­tiv wie dieser…).
Ein paar Par­tien-Zi­ta­te il­lus­trie­ren Lee­las Durch­schlags­kraft im Angriff:

FEN-String: r2q1rk1/5p2/p1np1npp/bpp1p3/4P1PB/2PP1NNP/bPB1QP2/2KR3R w – – 0 18	FEN-String: r2q1rk1/1b1nbppp/pn1p4/1ppPp3/4P3/2P1BN1P/PPBN1PP1/R2Q1RK1 w – – 0 13
FEN-String: r1b2r2/pp1qnpkp/2np2p1/2p1p1P1/2P5/2NP1N2/PP2PPBP/R1Q2RK1 b – – 0 14	FEN-String: 1rb1r1k1/1pqn1pb1/p2p1npp/2pP4/P3P2B/2N5/1P1NBPPP/1R1Q1RK1 w – – 0 16

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Alpha-Beta- und NN-Schach gleich stark

Die nach­ste­hen­de Tur­nier-Rang­lis­te ist das Er­geb­nis der fol­gen­den Hard­ware-/Soft­ware-Tur­nier­spe­zi­fi­ka­tio­nen:

– CPU: AMD Ry­zen 7 2700X (8CPU/16Threads) – GPU: Ge­Force RXT 2080 – Memory/Engine: 1024 MB	– In­ter­face: Fritz 16 – En­gi­nes: De­faults 8Threads/Engine – Lee­la-En­gi­nes: 4Threads (CUDNN-FP-16)
– Be­denk­zeit: 2 Min. + 2 Sek. / Engine – Er­öff­nungs­buch: 5-mo­ves-Book (M.Scheidl) – End­spiel-DB: Sy­zy­gy (5-men) – Per­ma­nent­Brain: On	– An­zahl Par­tien: 1056 – An­zahl Weiß-Sie­ge: 360 (34,1%) – An­zahl Schwarz-Sie­ge: 287 (27,2%) – An­zahl Re­mi­sen: 409 (38,7%)
– ECO A: 191 Partien – ECO B: 229 Partien – ECO C: 175 Partien – ECO D: 296 Partien – ECO E: 165 Partien	– Par­tie-Du­blet­ten: keine – Zeit­über­schrei­tun­gen: fünf (Raub­fi­sh) (Raub­fi­sh spiel­te mit ei­nem ex­pe­ri­men­tel­len Setting: “Ana­ly­sis ICC” & “Deep Ana­ly­sis ICC” ON)

 

Die schachlichen Top Shots

Ab­schlies­send hier aus die­sem Tur­nier noch ein hal­bes Dut­zend schach­li­cher Top Shots, die nicht nur be­son­ders äs­the­tisch sind, son­dern auch de­mons­trie­ren, zu wel­chen Glanz­zü­gen mo­der­ne Schach­pro­gram­me in der Lage sind, auch wenn sie – wenn­gleich auf flot­ter Hard­ware – nur ei­ni­ge Se­kun­den pro Zug ver­füg­bar ha­ben. Mit durch­schnitt­li­chen Re­chen­tie­fen von 25-30 Halb­zü­gen spie­len heut­zu­ta­ge die En­gi­nes auch in Blitz­par­tien auf ei­nem Ni­veau, das frü­her von ih­ren Vor­gän­gern erst nach stun­den­lan­gen Par­tien (und auch nur an­nä­hernd…) er­reicht wurde.

Der knap­pe Tur­nier­sie­ger Brain­fi­sh spiel­te üb­ri­gens qua­si aus­ser Kon­kur­renz mit (war aber als eine Art Re­fe­renz ge­dacht): Im Ge­gen­satz zu al­len an­de­ren, die aus­ser der Vor­ga­be von 5 Er­öff­nungs­zü­gen kei­ner­lei ei­ge­ne Ope­ning Books be­nut­zen durf­ten, er­hielt Brain­fi­sh gleich zwei De­fault-Bü­cher, näm­lich sein in­te­gra­les “Ce­re­bel­lum” so­wie ein spe­zi­fi­sches NN-Book na­mens “Ce­re­bel­lum Lee­la Net“. Die­ses Duo er­wies sich dann als unwiderstehlich…

♥ Hier las­sen sich alle Ori­gi­nal-Par­tien des Tur­nie­res down­loa­den im CBH- und PGN-For­mat (zip-File) ♦

Maus­klick auf ei­nen Zug oder eine Va­ri­an­te öff­net das Ana­ly­se-Fens­ter mit Download-Option

FEN-String: r1b1k3/p3p1b1/2p3p1/1q1p1pPr/N2PnB1p/7P/PP2PPB1/R2Q1RK1 w q – 0 16	FEN-String: r2q1rk1/pppnbpp1/2npb2p/1B6/4P3/2N1QN1P/PPPB1PP1/R3K2R w KQ – 0 12
FEN-String: r1bqk2r/pp2bpp1/2n4p/2pnp3/7P/1P1P1NP1/P3PPB1/RNBQ1RK1 b kq – 0 9	FEN-String: r2q1rk1/1b1nbppp/1n1p4/pppPp3/4P1P1/2P1BN1P/PPBN1P2/R2Q1RK1 w – – 0 14
FEN-String: 8/2b1k3/2p5/4p3/2P1N3/2B2KP1/1P2RP2/r2r4 w – – 0 49	FEN-String: r3r1k1/3b1ppp/8/1p1p4/nPpP1BP1/4P2P/P4P2/1NQ3K1 b – – 0 24

Le­sen Sie im Glarean Ma­ga­zin zum The­ma Com­pu­ter­schach-Par­tien auch über die neue Ver­si­on der Schach-Da­ten­bank Ch­ess­ba­se (15)

… so­wie zum Ver­gleich mit äl­te­ren En­gi­nes-Rang­lis­ten: Die gros­se Com­pu­ter­schach-Da­ten­bank COMP 2007

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