Computerschach: NN- und AB-Programme noch gleichauf

Lese­zeit für die­sen Bei­trag: ca. 10 Minu­ten

Klare Überlegenheit nicht in Sicht

von Walter Eigenmann

Der Haupt­zweck der moder­nen Schach­pro­gram­mie­rung für die Anwen­der ist die Ana­lyse von (eige­nen oder frem­den) Par­tien. Dem­ge­gen­über sind Tur­nier-Sta­tis­ti­ken oder KI-For­schung nur „Abfall­pro­dukte“.
Aber von Zeit zu Zeit ist es auf­schluss­reich, die aktu­el­len Engi­nes nicht nur zum Ana­ly­sie­ren ein­zu­set­zen, son­dern sie auch mal unter- bzw. gegen­ein­an­der zu tes­ten. Haben sich die viel­ge­rühm­ten neuen NN-Engi­nes mitt­ler­weile vor der AB-Pro­gram­mie­rung an die Spitze set­zen kön­nen? Ein neues Engine-Tur­nier, aus­ge­tra­gen auf einem hei­mi­schen AMD-Ryzen7-2700X zeigt eine nach wie vor unscharfe Moment­auf­nahme. Das Fazit gleich vor­weg­ge­nom­men: NN- und AB-Pro­gramme sind noch gleichauf.

Moder­nen Engi­nes beim Spie­len zuzu­se­hen erin­nert zuwei­len an die eige­nen Anfän­ger-Zei­ten, als Tak­tik und Stra­te­gie noch ein (Schach-)Buch mit (min­des­tens) sie­ben Sie­geln waren. Schnell, prä­zis, kom­plex, töd­lich – die Pro­gramme knal­len in Mil­li­se­kun­den so aus­ge­feilte Züge auf das vir­tu­elle Brett, die noch vor 15 Jah­ren jedem Profi-Kom­men­ta­tor ein Heer von Dop­pel­ten Aus­ru­fe­zei­chen ent­lockt hät­ten. Wenn er sie denn über­haupt in ihrer gan­zen Tiefe kapierte…

30 Halbzüge in einigen Sekunden

Schach-Report NN vs AB Engines - Springer-Umgruppierungen - Schachturniere - Glarean MagazinDenn man ver­ge­gen­wär­tige sich, dass bereits bei einer Bedenk­zeit für die ganze Par­tie von nur vier Minu­ten diese Sili­kon-Mons­ter auf flot­ten PC’s im Durch­schnitt bis zu 30 Halb­züge weit (!) pro Zug vor­aus­rech­nen kön­nen. Und dies mit so raf­fi­nier­ten Algo­rith­men der Eva­lu­ie­rung und Bewer­tung, dass sie tak­tisch sogar bei die­sem rasan­ten Spiel-Tempo kaum je Feh­ler machen. Zumin­dest keine, die ein Mensch ohne ana­ly­ti­sche Zuhil­fe­nahme von eben die­sen Pro­gram­men erken­nen könnte…

Wen wundert’s also, dass heut­zu­tage das häu­figste Resul­tat zwi­schen Schach-Engi­nes das Remis ist – unge­ach­tet irgend­wel­cher aus­ge­klü­gel­ter Ope­ning-Books, wel­che diese mitt­ler­weile extrem hohe Remis-Rate im Engine-Tur­nier­be­trieb etwas sen­ken sol­len, aber nicht mass­geb­lich kön­nen. (Vergl. hierzu auch eigene Tur­nier-Tests zum Thema Eröff­nungs­bü­cher).

Kopf-an-Kopf-Rennen

Die nach­fol­gende Rang­liste wurde gene­riert von 17 der aktu­ell stärks­ten Pro­gramme in einem dop­pel­run­di­gen Tur­nier. Und die Tabelle zeigt ein Bild, wie es momen­tan bei vie­len Engine-Tur­nie­ren in der Com­pu­ter­schach-Szene anzu­tref­fen ist: Die KI-Engine Lee­laCh­ess-Zero mit ihren Net­works und die Alpha-Beta-Pro­gramme (hier ver­tre­ten durch SugarR & Brain­fish) mit ihren aus­ge­klü­gel­ten Schach­al­go­rith­men lie­fern sich ein Kopf-an-Kopf-Ren­nen bei zahl­lo­sen Unentschieden:

Schach-Rangliste Schlusstabelle Engine-Turnier 4+2 AMD-Ryzen7-Glarean Magazin
Hard­ware: AMD Ryzen7 2700X 3,7 GHz • 1024 Mb Hash • 8Cores/16Threads • GPU RTX2080 Soft­ware: GUI Fritz 17 • 4min & 2sec Bedenk­zeit pro Engine • 5-Moves-Ope­ning-Book • 5-men-Syzygy-Tablebases

Unbezwingbare Leela (Lc0)

Das NN-Pro­gramm Lc0 25.0 mit dem Neu­ro­na­len Netz „t60-3010“ erwies sich in die­ser Aus­march­ung als unschlag­bar: Es ver­lor keine ein­zige sei­ner 32 Par­tien und gewann immer­hin deren 10 – eine beein­dru­ckende Leis­tung, wenn man das extrem starke Geg­ner­feld sieht. Mit 12 Sie­gen als das aggres­sivste Net­work erwies sich hier das „t40-1541“ mit Lc0 23.2. Über­ra­schend wei­ters die noch vor dem eins­ti­gen Welt­meis­ter Komodo ran­gie­rende neue Chess­base-NN-Engine Fat Fritz.
Ins­ge­samt kann bei den Top-Ten die­ses Ran­kings aller­dings nicht von einem Sie­ger gere­det wer­den, ein Punkt mehr oder weni­ger ent­schied über meh­rere Ränge vor oder zurück, und zwi­schen dem erst- und dem zehnt­plat­zier­ten Pro­gramm lie­gen gerade mal 4 Punkte. (Dass das Tur­nier kei­ner­lei sta­tis­ti­sche Aus­sa­ge­kraft bean­sprucht, muss nicht extra betont wer­den. En masse „Par­tien auf Halde“ zu Sta­tis­tik-Zwe­cken wer­den auf Engine-Por­ta­len wie z.B. CCRL produziert.)

Lavieren wie Nimzowitsch

Bahnbrechende Untersuchung zur Schach-Strategie: "Mein System" von Aaron Nimzowitsch
Bahn­bre­chende Unter­su­chung zur Schach-Stra­te­gie: „Mein Sys­tem“ von Aaron Nimzowitsch

Wer die knapp 300 Par­tien ana­ly­tisch unter­sucht im Hin­blick auf NN-spe­zi­fi­sches Schach­ver­hal­ten, der wird in ver­schie­de­ner Hin­sicht fün­dig. Ins­be­son­dere fal­len diverse posi­tio­nelle Aspekte der KI-Spiel­füh­rung ins Auge; einige grund­sätz­li­che Über­le­gun­gen zu Lee­laCh­ess­Zero fin­den sich hier: Künst­li­che Schach-Intel­li­genz – Als Auto­di­dakt zur Welt­spitze.
Bezüg­lich des hier frag­li­chen Engine-Tur­nie­res sei exem­pla­risch ein spe­zi­fisch „stra­te­gi­sches Motiv“ her­aus­ge­grif­fen: Die Umgrup­pie­rung. Bereits Nim­zowitsch hatte ja – in sei­nem bahn­bre­chen­den Stra­te­gie-Buch „Mein Sys­tem“ – das Figu­ren-Umgrup­pie­ren als zen­tra­len Bestand­teil sei­nes neu ein­ge­führ­ten Schach-Begriff des Lavie­rens defi­niert, und mit Lee­laCh­ess scheint die­ses Stra­ta­gem fröh­li­che Urständ zu fei­ern. Wohl­ge­merkt ohne mensch­li­ches Zutun…

Virtuose Handhabung des Springers

Computerschach und Springer-Manöver - Leela Chess Zero - Report Glarean Magazin
Der Sprin­ger und das PC-Main­board: Sym­biose in Gestalt von Leela Chess Zero

Die Engine Lc0 (bzw. ihre Neu­ro­na­len Netze) ist eine gran­diose Meis­te­rin im dyna­mi­schen Umdis­po­nie­ren von unvor­teil­haft plat­zier­ten Figu­ren hin zur akti­ve­ren Posi­tio­nie­rung. In weit höhe­rem Masse als ihre Alpha-Beta-Kol­le­gin­nen trach­tet Leela nach per­ma­nen­ter Opti­mie­rung ihrer Figu­ren­stel­lun­gen. Beson­ders vir­tuos geht das NN-Pro­gramm mit sei­nen Sprin­gern um.

Nach­fol­gend vier Bei­spiele dafür, wie geschickt und effi­zi­ent die Sprin­ger-Über­füh­run­gen auf stär­kere Fel­der vor­ge­nom­men wer­den – sogar noch dann, wenn die tak­ti­schen Kom­pli­ka­tio­nen auf dem Brett eigent­lich kei­nes­wegs eine tra­di­tio­nelle „Ruhe­su­che“ erlauben:

FEN-String: r2q1rk1/1b2bppp/4pn2/1p1p4/p1pP1B2/PnP1PN1P/1PBNQPP1/3RR1K1 w

FEN-String: r1b1q1k1/1p1p1ppp/1bpPn1n1/p3rB2/7P/PPN3P1/1BPQN3/R3KR2 w Q

FEN-String: 3qkb1r/1r3pp1/1nn1p2p/p2pP2P/1ppP4/1PP2NR1/P2BNPP1/1R1Q2K1 w k

FEN-String: 1b1r3k/ppnqn1p1/4br1p/3p1p2/3Pp3/BPN1PPPB/P1RNQ2P/5RK1 b

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Lesen Sie im Glarean Maga­zin zum Thema Schach­tur­niere auch über das Super-Schach aus China: Das GM-Tur­nier in Danzhou

… sowie den Report: Ju Wen­jun ist die neue Schach-Weltmeisterin

aus­ser­dem zum Thema Com­pu­ter­schach: Das Duell der Engine-Giganten

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English Translation (NN vs AB)

Clear superiority not in sight

by Walter Eigenmann

The main pur­pose of modern chess pro­gramming for the users is the ana­ly­sis of (own or for­eign) games. In con­trast, tour­na­ment sta­tis­tics or AI rese­arch are only „waste pro­ducts“. But from time to time it is ins­truc­tive not only to use the cur­rent engi­nes for ana­ly­sis, but also to test them among or against each other. Have the much-prai­sed new NN engi­nes mean­while been able to take the lead before AB pro­gramming? A new engine tour­na­ment, held on a dome­stic AMD Ryzen7-2700X, still shows a blur­red snapshot. The con­clu­sion imme­dia­tely anti­ci­pa­ted: NN and AB pro­grams are still equally strong.

Wat­ching modern engi­nes at play some­ti­mes reminds one of one’s own beg­in­ner times, when tac­tics and stra­tegy were still a (chess) book with (at least) seven seals. Fast, pre­cise, com­plex, deadly – in mil­li­se­conds the pro­grams slam such sophisti­ca­ted moves onto the vir­tual board that 15 years ago any pro­fes­sio­nal com­men­ta­tor would have been able to eli­cit an army of dou­ble excla­ma­tion marks. If he even unders­tood them in all their depth…

30 half moves in a few seconds

Just think, if you con­sider that the whole game takes only four minu­tes, these sili­con mons­ters can cal­cu­late up to 30 half moves per move on average on fast PCs. And this with such sophisti­ca­ted algo­rithms of eva­lua­tion and scoring that they hardly ever make mista­kes tac­ti­cally, even at this rapid game tempo. At least none that a human being could reco­gnize wit­hout the ana­ly­ti­cal help of these programs…

So it’s not sur­pri­sing that nowa­days the most com­mon result bet­ween chess engi­nes is a draw – regard­less of any sophisti­ca­ted ope­ning books which are sup­po­sed to reduce the mean­while extre­mely high draw rate in engine tour­na­ment mode a bit, but can­not do so signi­fi­cantly. (Cf. also own tour­na­ment tests on the sub­ject of ope­ning books).

Neck-and-neck race

The fol­lo­wing ran­king was gene­ra­ted by 17 of the curr­ently stron­gest pro­grams in a dou­ble round tour­na­ment. And the table shows a pic­ture as it is curr­ently to be found in many engine tour­na­ments in the com­pu­ter chess scene: The AI-Engine Lee­laCh­ess-Zero with its net­works and the Alpha-Beta-Pro­grams (here repre­sen­ted by SugarR & Brain­fish) with their sophisti­ca­ted chess algo­rithms are fight­ing a neck-and-neck race in count­less draws:

Schach-Rangliste Schlusstabelle Engine-Turnier 4+2 AMD-Ryzen7-Glarean Magazin

Hard­ware: AMD Ryzen7 2700X 3.7 GHz – 1024 Mb Hash – 8Cores/16Threads – GPU RTX2080 Soft­ware: GUI Fritz 17 – 4min & 2sec reflec­tion time per engine – 5-Moves-Ope­ning-Book – 5-men-Syzygy-Tablebases

Indomitable Leela (Lc0)

The NN pro­gram Lc0 25.0 with the neu­ral net­work „t60-3010“ pro­ved to be unbeata­ble in this sel­ec­tion: It didn’t lose a sin­gle one of its 32 games and won 10 of them – an impres­sive per­for­mance con­side­ring the extre­mely strong oppo­nent field. With 12 wins, the most aggres­sive net­work pro­ved to be the „t40-1541“ with Lc0 23.2, and sur­pri­sin­gly, the new Chess­base-NN engine Fat Fritz, which is still ahead of the for­mer World Cham­pion Komodo.
All in all, howe­ver, there can be no talk of a win­ner in the top ten of this ran­king, one point more or less deci­ded seve­ral ranks for­ward or back­ward, and there are only 4 points bet­ween the first and tenth-pla­ced pro­gram. (The fact that the tour­na­ment does not claim any sta­tis­ti­cal signi­fi­cance need not be empha­si­zed. En masse „games on stock­pile“ for sta­tis­ti­cal pur­po­ses are pro­du­ced on engine por­tals such as CCRL)

Lavieren like Nimzowitsch

Whoe­ver ana­ly­ti­cally exami­nes the almost 300 games with regard to NN-spe­ci­fic chess beha­viour will find some­thing in various respects. Espe­ci­ally various posi­tio­nal aspects of AI chess play catch the eye.
Regar­ding the engine tour­na­ment in ques­tion here a spe­ci­fic „stra­te­gic motive“ is taken as an exam­ple: The regrou­ping. Nim­zowitsch had alre­ady defi­ned – in his ground­brea­king stra­tegy book „My Sys­tem“ – the regrou­ping of pie­ces as a cen­tral com­po­nent of his newly intro­du­ced chess con­cept of mano­eu­vring, and with Lee­laCh­ess this stra­ta­gem seems to cele­brate its joyful begin­nings. Mind you, wit­hout any human intervention…

Virtuoso handling of the knight

The engine Lc0 (or rather its neu­ral net­works) is a gran­diose mas­ter in dyna­mi­cally repo­si­tio­ning unfa­vor­ably pla­ced figu­res towards more active posi­tio­ning. To a far grea­ter ext­ent than her alpha-beta col­le­agues, Leela stri­ves for per­ma­nent opti­miza­tion of her figure posi­ti­ons. The NN pro­gram is par­ti­cu­larly vir­tuoso with its knights.

Below are four examp­les of how skilfully and effi­ci­ently the knights are trans­fer­red to stron­ger squa­res – even when the tac­ti­cal com­pli­ca­ti­ons on the board do not allow for a tra­di­tio­nal „Quie­s­cence search„: —> (See the games above)

2 Kommentare

  1. Nice report!

    Of course this tour­na­ment is not sta­tis­ti­cally relia­ble… But it shows the trends very well…
    Please con­ti­nue the good work…

    Gree­tings from the east coast of the USA
    Logan

  2. Schö­ner Arti­kel, Wal­ter! Wie immer mit Qualität 🙂
    Ja, diese neue Leela ist schon eine Marke! Aber zumin­dest die Nr. 3 ist nicht NN-exklusiv.

    Mein Stock­fish hat Se1 auch in null­kom­ma­gar­nichts auf dem Radar:

    FEN: 3qkb1r/1r3pp1/1nn1p2p/p2pP2P/1ppP4/1PP2NR1/P2BNPP1/1R1Q2K1 w k – 0 1
    Stock­fish 20050217:
    14/21 00:00 2’622’931 18’089’179 +1.02 Se1 Dh4 Sf4 Tc7 Tg4 Dd8 Se2 Dc8 Sc2 Sa7 bxc4 Sxc4 Le1 Sc6 cxb4 axb4 Lxb4 Lxb4 Sxb4 Sxb4 Txb4 0-0 Tg3 Da6

    33/51 00:29 523’888’204 17’977’084 +1.50 Se1 Dh4 Sf4 Tb8 Tg4 Dd8 Se2 Tb7 Sc2 cxb3 axb3 bxc3 Sxc3 Sc8 Sa4 S8a7 Se1 Sb5 Le3 Se7 Sd3 Tb8 Sdc5 Sf5 Sa6 Tc8 Dd3 Sa3 Tc1 Sxe3 Dxe3 Txc1+ Dxc1 Sb5 Dc6+ Dd7 Db6

    Die ande­ren 3 habe ich noch nicht unter­sucht mit ande­ren Konventinellen.

    Danke für deine uner­müd­li­chen Recher­chen. Immer wie­der ein Lesevergnügen 🙂

    LG Livio

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