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

Denn 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:

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

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

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

Downloads

• Für Ch­ess­ba­se-Ober­flä­chen: Alle Par­tien Down­load CBH-CBV (zip)
• Für Nicht-Ch­ess­ba­se-Ober­flä­chen: Alle Par­tien Down­load PGN
• Down­load der vier obi­gen Test­stel­lun­gen: Down­load EPD (zip)

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

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

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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:

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)