Computerschach: NN- und AB-Programme noch gleichauf

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

aus­ser­dem zum The­ma Com­pu­ter­schach: Das Du­ell der Engine-Giganten

Ich un­ter­stüt­ze das eh­ren­amt­li­che Kul­tur-Pro­jekt Glarean Ma­ga­zin mit ei­ner Spen­de:


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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