Das grosse Turnier der Schachprogramme

von Walter Eigenmann

Vor drei Jah­ren hat der Au­tor in sei­nem Schach-Re­port „Die bes­ten En­gi­nes der Welt“ ein Tur­nier mit 31 der häu­figst ver­wen­de­ten Pro­gram­me be­spro­chen. Seit­her hat das Com­pu­ter­schach eine gänz­lich neue Ent­wick­lung der Pro­gram­mie­rung er­lebt: Das KI-Pro­gramm Lee­la-Ch­ess-Zero (Lc0) mit sei­nen stän­dig ver­bes­ser­ten Neu­ro­na­len Net­works. Die­ser ge­gen­über der tra­di­tio­nel­len Al­pha-Beta-Kon­zep­ti­on der her­kömm­li­chen En­gi­nes gänz­lich an­de­re Strang der Schach­pro­gram­mie­rung mischt nun an der Spit­ze kräf­tig mit. Es war also an der Zeit, auf dem hei­mi­schen Ry­zen-7 und sei­nen 16 Co­res ein zwei­tes gros­ses Tur­nier mit er­neut 31 der mo­men­tan meist­ver­wen­de­ten Schach­mo­to­ren auf­zu­set­zen: „Die bes­ten En­gi­nes der Welt – Zwei“.

Bis an­hin war ja, wenn’s um die ab­so­lu­te Spit­ze im Com­pu­ter­schach ging, nur von ei­nem Pro­gramm die Rede: Stock­fi­sh. Über die Jah­re ge­wach­sen und von hun­der­ten eif­ri­ger Tes­ter und An­wen­der ge­tra­gen, ent­wi­ckel­te sich die­se Free­ware-En­gi­ne zum ein­sa­men Über­flie­ger der Sze­ne, ge­gen den nicht ein­mal die bei­den kom­mer­zi­el­len Pro­gram­me Ko­mo­do und Hou­di­ni eine Chan­ce hat­ten. Doch dann über­fiel im De­zem­ber 2017 das AI-Pro­jekt Al­pha­Ze­ro von Deep­Mind (by Goog­le) die Schach­welt, und kein Stein blieb mehr auf dem anderen.

Bei Lc0 in die Schule gehen

Nicht nur das Com­pu­ter­schach ge­riet durch Al­pha­Ze­ro bzw. nun durch sei­nen wür­di­gen (und v.a. kos­ten­lo­sen) Nach­fol­ger Lc0 in Auf­ruhr, auch die in­ter­na­tio­na­le Gross­meis­ter-Sze­ne bis hin­auf zu WM Ma­gnus Carlsen blick­te ge­bannt auf die­se For­schung, de­ren Pro­duk­te so ganz an­ders und zu­gleich höl­lisch stark Schach spiel­ten. Und so ne­ben­bei ein paar er­öff­nungs­theo­re­ti­sche und mit­tel­spiel­stra­te­gi­sche Glau­bens­sät­ze er­folg­reich in Fra­ge stellten.
Mitt­ler­wei­le gibt so­gar die obers­te Eta­ge der GM-Gil­de un­ver­hoh­len zu, bei Lc0 in die Schu­le zu ge­hen. Bei­spiels­wei­se Welt­meis­ter Carlsen, über den es in der Au­gust-2019-Aus­ga­be der re­nom­mier­ten Zeit­schrift „New in Ch­ess“ heisst: „Ma­gnus’ play is like that in the ori­gi­nal ten Al­pha­Ze­ro games, with the in­itia­ti­ve be­ing a more im­portant fac­tor than the num­ber of pawns“.

Das AI-Schach als „Game Changer“

Fei­ert also die „ro­man­ti­sche Ära“ des Op­fer-Schachs von Paul Mor­phy bis Mi­cha­el Tal ein Come­back in­fol­ge der In­iti­al­zün­dung Lc0? Ein­fach mit dem Un­ter­schied, dass Leela’s tak­ti­schen, po­si­tio­nel­len und stra­te­gi­schen Op­fer im­mer kor­rekt sind?
Fest steht je­den­falls, dass das KI-Pro­gramm bzw. sei­ne au­to­di­dak­tisch ge­ne­rier­ten Netz­wer­ke be­reits ei­nen schon jetzt spür­ba­ren Ein­fluss auf das Welt-Schach der Top-50-Spie­ler aus­übt. In ih­rem Buch „Game Ch­an­ger – AlphaZero’s Ground­brea­king Ch­ess Stra­te­gies and the Pro­mi­se of AI“ er­läu­tern Gross­meis­ter Ma­thew Sad­ler und die Ma­the­ma­ti­ke­rin Na­ta­sha Re­gan aus­führ­lich, wel­che Im­pli­ka­tio­nen die­ses neue AI-Schach für die mo­der­ne Spiel­wei­se im in­ter­na­tio­na­len Tur­nier­schach beinhaltet.

Ein neuer Star am Engine-Himmel

Und was set­zen die „Tra­di­tio­na­lis­ten“ die­ser ge­ball­ten neu­ro­na­len Wucht ent­ge­gen? Sie bes­sern Stock­fi­sh & Co. im­mer noch mehr nach, ver­su­chen des­sen Schwä­chen aus­zu­mer­zen, ohne sei­ne Stär­ken zu min­dern, was in der Al­pha-Beta-Welt eine Her­aus­for­de­rung dar­stellt. Im Mo­ment scheint Stock­fi­sh zu sta­gnie­ren. Doch das dia­gnos­ti­zier­te man schon in frü­he­ren Ent­wick­lungs­pe­ri­oden, nur um dann wie­der über­rascht zu be­ob­ach­ten, dass der Fisch er­neut 50 Comp-Elo zu­ge­legt und die Kon­kur­ren­ten im Teich ei­nen nach dem an­de­ren weg­ge­bis­sen hatte.

Neu­er­dings wird al­ler­dings die Al­lein­herr­schaft von Stock­fi­sh nicht nur von Lee­laCh­ess­Ze­ro, son­dern un­miss­ver­ständ­lich von ei­nem Mit­glied des ei­ge­nen Clans in Fra­ge ge­stellt. Das Stock­fi­sh-De­ri­vat Eman des Pro­gram­mie­rers Omar Kha­lid aus den Ver­ei­nig­ten Ara­bi­schen Emi­ra­ten trumpft näm­lich ge­ra­de ganz gross auf im in­ter­na­tio­na­len Engine-Zirkus.
Wer die­ses Pro­gramm beim Spie­len be­ob­ach­tet, der stellt so­fort fest: Die En­gi­ne hat ei­nen enor­men Speed am Leib. Sie geht so ra­sant in die Tie­fe, dass so­gar dem Al­les­rech­ner Stock­fi­sh der Atem stockt. Auf mei­nem Rech­ner hat es je­den­falls ak­tu­ell kei­nen Geg­ner, die tak­ti­sche Power die­ses Em­por­kömm­lings ist ful­mi­nant. Un­ter­su­chen wir also die­sen Eman aus Ara­bi­en et­was näher…

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Exkurs: EMAN von Khalid Omar

Wer ist Khalid Omar?

Kha­lid Omar, der Pro­gram­mie­rer der Schach-En­gi­ne Eman, die aus dem Open-Source-Pro­gramm Stock­fi­sh her­vor­ge­gan­gen ist, wur­de 1977 in Ku­weit ge­bo­ren und schloss 2000 sein Stu­di­um als Elek­tro-In­ge­nieur an der Jor­dan Uni­ver­si­ty of Sci­ence & Tech­no­lo­gy ab. Seit­dem ar­bei­tet er in den Ver­ei­nig­ten Ara­bi­schen Emi­ra­ten als Chief Tech­no­lo­gy Of­fi­cer ei­nes in­ter­na­tio­na­len IT-Un­ter­neh­mens. Kha­lid Omar ist ver­hei­ra­tet und Va­ter von vier Töchtern.

„Mein do­mi­nie­ren­des Hob­by ist das Schach­spiel, und ich bin ak­tiv auf meh­re­ren On­line-Platt­for­men wie z.B. lichess.org oder chess.com un­ter­wegs“, ver­riet der 42-jäh­ri­ge IT-Ex­per­te dem Glarean Ma­ga­zin. Nur um gleich zu schmun­zeln: „Mei­ne On­line-Schach­wer­tung liegt ir­gend­wo bei 1800 Elo, ich pro­gram­mie­re Schach also weit bes­ser als ich es spiele…“

Nicht bei Null angefangen…

Mit der Ge­ne­rie­rung sei­ner Über­flie­ger-En­gi­ne Eman be­gann er vor zwei­ein­halb Jah­ren, wo­bei er (wie die meis­ten heu­ti­gen Schach­pro­gram­mie­rer…) nicht mehr bei Null an­fan­gen muss­te, son­dern die Open-Source-En­gi­ne Stock­fi­sh her­nahm und dar­an her­um­zu­schrau­ben be­gann. Omar’s Her­um­schrau­ben er­wies sich al­ler­dings als sehr viel er­folg­rei­cher als das an­de­rer Stockfish-„Kloner“: Seit sei­nen 5.0-Versionen zählt Eman zu den Top-Drei ne­ben Lc0 und Stockfish.

Dass Eman aber nicht ein­fach nur ein über­durch­schnitt­lich er­folg­rei­cher Auf­guss von SF ist, son­dern mitt­ler­wei­le als qua­si ei­gen­stän­di­ges En­gi­ne-Pro­dukt be- und ge­ach­tet wer­den soll­te, da­von ist sein Schöp­fer über­zeugt: „Heu­te ist Eman nicht mehr zu ver­glei­chen mit Stock­fi­sh“, meint Omar. „Mei­ne vie­len Än­de­run­gen be­ein­fluss­ten fast je­den Aspekt des ur­sprüng­li­chen Stock­fi­sh vom Zeit­ma­nage­ment bis zur Th­read-Syn­chro­ni­sa­ti­on. Und das be­trifft nicht nur den Al­pha-Beta-Al­go­rith­mus, son­dern eben­so den Be­wer­tungs­teil, der das Rück­grat je­der gu­ten Schach-En­gi­ne ist“.

„Eman ist jetzt ein ganz anderes Programm“

Da­nach ge­fragt, was ge­nau denn die vie­len Fea­tures sind, die Eman als Mehr­wert ge­gen­über Stock­fi­sh auf­weist, be­ginnt Omar selbst­be­wusst aufzuzählen:

• Full Ana­ly­se – Dank die­ser Funk­ti­on be­han­delt Eman alle Züge bis zu ei­ner be­stimm­ten kon­fi­gu­rier­ba­ren Tie­fe als Haupt­va­ria­ti­ons­zü­ge. Das er­lau­be es der En­gi­ne, eine um­fas­sen­de­re Su­che in sehr gros­se Tie­fen durch­zu­füh­ren, ohne viel Zeit zu verlieren.
• Ex­pe­ri­ence – Eman er­in­nert sich an die Züge, die es ge­macht hat, und er­in­nert sich auch an die Züge des Geg­ners. All die­se Da­ten wer­den in ei­ner „Er­fah­rungs­da­tei“ ge­spei­chert, um spä­ter ver­wen­det zu wer­den, wenn die glei­che Stel­lung wie­der an­ge­trof­fen wird. Die­se Er­fah­rungs­da­ten kön­nen op­tio­nal als Buch ver­wen­det wer­den, da­mit die Ma­schi­ne ohne Nach­den­ken aus den Er­fah­rungs­da­ten spie­len kann.
• Co­he­rence Eva­lua­ti­on – Ver­ein­facht for­mu­liert ver­sucht Eman mit die­ser „Ko­hä­renz­be­wer­tung“, zwi­schen Stel­lun­gen mit glei­chem Score zu un­ter­schei­den. Ori­gi­nal­ton Omar: „For in­s­tance, in Stock­fi­sh and other en­gi­nes, the fi­nal score is the sum of all the in­di­vi­du­al eva­lua­tions such as Ma­te­ri­al, King Safe­ty, Mo­bi­li­ty, Pas­sed Pawns, etc. With this lo­gic, it is pos­si­ble to have two equi­va­lent scores with very dif­fe­rent king safe­ty va­lues! Eman tri­es to com­pen­sa­te for this by loo­king at the eva­lua­ti­on parts in­di­vi­du­al­ly and then cal­cu­la­ting the Co­he­rence va­lue which in­di­ca­tes how he­alt­hy are the eva­lua­ti­on parts. The Co­he­rence va­lue is then ad­ded to the fi­nal eva­lua­ti­on seen by the Al­pha-Beta algorithm“.
• NUMA Awa­re­ness – Eman nützt die mo­der­nen High-End-NMUA-CPU’s best­mög­lich aus, in­dem die Awa­re Sys­tems imp­le­n­tiert wur­den, wel­che dem Mo­tor noch mehr Ge­schwin­dig­keit bei der Su­che ver­lei­hen soll.
• Search lo­gic – Eman wur­de eine ver­bes­ser­te Such­lo­gik imp­le­n­tiert, wo­durch das Pro­gramm ag­gres­si­ver und dy­na­mi­scher als Stock­fi­sh agiert.

Geheimnisvolle Qualität aus dem Orient…

Pro­gram­mie­rer Omar könn­te, wie er ge­gen­über dem Glarean Ma­ga­zin durch­bli­cken lässt, noch mehr aus sei­ner Eman-Werk­statt be­rich­ten. Aber wie vie­le an­de­re Schach­pro­gram­mie­rer, sei­en sie nun auf der Open-Source- oder der kom­mer­zi­el­len Schie­ne un­ter­wegs, will er nicht alle sei­ne Ge­heim­nis­se preis­ge­ben. „Feind hört mit“, wie das in frü­he­ren Zei­ten hiess…
Nun, so­lan­ge die­se En­gi­ne kos­ten­los – üb­ri­gens nur direkt/persönlich beim Au­tor ab­zu­ho­len – er­hält­lich ist, wird die in­ter­na­tio­na­le An­wen­der­schaft sol­che Ge­schen­ke wie Eman dan­kend ent­ge­gen neh­men, ohne sich be­son­ders lan­ge bei ir­gend wel­chen Streit­punk­ten in Sa­chen GPU-Li­zen­zen aufzuhalten…

Bald die neue Nummer Eins?

Ei­nes steht je­den­falls fest: In den letz­ten Wo­chen und Mo­na­ten häuf­ten sich die Ver­sio­nen des hoch­in­ter­es­san­ten Stock­fi­sh-Ab­le­gers Eman – je­weils im­mer mit merk­ba­rem Spiel­stär­ke-Zu­wachs. Dem­ge­gen­über ver­zeich­net we­der das Stock­fi­sh- noch das Lc0-La­ger in letz­ter Zeit Fort­schrit­te, über die zu re­den sich lohnte…
Man darf also ge­spannt sein, ob sich die­ser Free­ware-Mo­tor aus Ara­bi­en auch in Zu­kunft so ra­sant wei­ter ent­wi­ckelt wie bis­her. Soll­te sich Eman noch län­ger so er­folg­reich ab­na­beln vom gros­sen Über­va­ter Stock­fi­sh, wer­den wir mög­li­cher­wei­se bald mit ei­ner neu­en Num­mer Eins un­se­re Ver­eins- und Fern­schach-Par­tien ana­ly­sie­ren können… ♦

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An der Spitze wird’s immer enger

Das in­ter­na­tio­na­le En­gi­ne-Kar­ru­sell dreht sich ak­tu­ell et­was lang­sa­mer als auch schon. Was nicht ver­wun­dert: Die Pro­gram­me – zu­mal jene auf der Al­pha-Beta-Pro­gram­mier­schie­ne – ma­chen ei­nen ir­gend­wie aus­ge­reiz­ten Ein­druck, weil sie in­zwi­schen auf ei­nem ex­trem ho­hen Ni­veau Schach spie­len, das ful­mi­nan­te Qua­li­täts­sprün­ge nicht mehr zulässt.
Beim Ori­gi­nal-Stock­fi­sh wer­den die In­ter­val­le, die deut­li­che Elo-Fort­schrit­te zei­gen, im­mer län­ger. Die SF-De­ri­va­te ho­len zwar auf, blei­ben aber stets leicht hin­ter ih­rem Zieh­va­ter. Auch auf der KI-Schie­ne sind in letz­ter Zeit die eu­pho­risch stim­men­den Schü­be der Neu­ro­nal Net­works ausgeblieben.

Zwei Überraschungen: Fritz und Eman

Er­freu­lich ist im­mer­hin, dass sich Chessbase-„Fritz“ (nach Jah­ren der Sta­gna­ti­on) in Form ei­ner neu­en NN-En­gi­ne na­mens Fat Fritz wie­der ein­drück­lich zu­rück­ge­mel­det hat in die Top-Five-Liga. Zwar ist Fat Fritz ein Lc0-Ab­le­ger, wie Eman ein Stock­fi­sh-Ab­le­ger ist, doch bei­de sind of­fen­bar kräf­tig da­bei sich schach­lich zu eman­zi­pie­ren. Die NN-En­gi­ne Fritz Fat liegt ak­tu­ell in der Ver­si­on 1.1 vor und ist eine kos­ten­lo­se Bei­ga­be des jüngs­ten Ch­ess­ba­se-Ge­samt­pa­ke­tes Fritz 17.

Top-Leistungen trotz knapper Bedenkzeit

Die nach­ste­hen­de Rang­lis­te wur­de ge­ne­riert von 31 al­ten und neu­es­ten En­gi­nes nach 930 Par­tien, dop­pel­run­dig aus­ge­spielt wäh­rend Ta­gen auf ei­nem AMD-Ry­zen7 mit ei­ner Be­denk­zeit pro En­gi­ne von 2 Min + 2 Sec-In­kre­ment. Die NN-Pro­gram­me lie­fen mit 1 Th­read auf ei­ner flot­ten RTX-2080-GPU, im Ge­gen­zu­ge er­hiel­ten die Alpha-Beta’s alle ver­füg­ba­ren 16 Threads.

20 Halbzüge in 2 Sekunden

Wen die schein­bar kur­ze Be­denk­zeit von 2/2 ir­ri­tiert: Mit mo­der­nen Pro­zes­so­ren auf mo­der­nen Main­boards spie­len mo­der­ne Pro­gram­me in­zwi­schen ein so un­glaub­lich spek­ta­ku­lä­res und gleich­zei­tig prä­zi­ses Schach, dass man sich über die Qua­li­tät der Par­tien kei­ner­lei Sor­gen ma­chen muss. Die se­lek­tivs­ten Pro­gram­me rech­nen teil­wei­se in we­ni­gen Se­kun­den fast 30 Halb­zü­ge tief!

Ein Be­weis da­für sind die un­ten­ste­hen­den TopShots, die alle aus die­sem Blitz-Tur­nier stam­men. Dar­un­ter fin­den sich Knack­nüs­se, die für Schach­pro­gram­me aus der zwei­ten Liga – dazu ge­hö­ren z.B. einst so ge­fei­er­te En­gi­nes wie Ryb­ka, Shred­der, Fritz oder Crit­ter – ein Buch mit sie­ben Sie­geln sind… ♦

Download aller Dateien

• 930 Games PGN
• 930 Games CBH (CBV-File zipped)
• 10 Top-Shots PGN
• 10 Top-Shots CBH (CBV-File zipped)

Rangliste mit 31 neuen und alten Engines

10 Top-10-Top-Shots

(Maus­klick auf Zug oder Va­ri­an­te öff­net ein Analyse-Fenster)

FEN-String: 1b2r3/1p3qk1/5pp1/1r1Pp2p/pNNnQ2P/P1R3P1/1P3PK1/3R4 b	FEN-String: rnb1nrk1/pp3ppp/1q2p3/3pN1P1/P1pP1B2/b1P1P3/3N1P1P/1BRQK2R w K
FEN-String: r2q1rk1/pp2ppbp/3n2p1/3P4/7P/1PN2Q2/1P3PP1/R1B1R1K1 w	FEN-String: 2rq1rk1/1p1n2np/p2p4/P2Pbpp1/2P1p3/RN6/1PQ1BPPP/2B1R1K1 b
FEN-String: 5rk1/2r2pb1/2B4p/N3p3/2Q2p2/2P5/P4PPP/1b4K1 b	FEN-String: r1q2rk1/p1p2ppp/1bp5/3pPnB1/3P4/2N4P/PP2QP2/2KR2R1 w
FEN-String: 8/p3kp2/6rn/P1pP1pqp/1rP1p3/4P1PB/5P1R/3Q1R1K b	FEN-String: rn1q1rk1/3b2pp/1n2pp2/1p6/p1pPP3/2P2NP1/2QB1PBP/RR4K1 w
FEN-String: r7/1p1k1ppp/3n4/p2Pp3/6P1/4P3/PP2B2P/2R3K1 b	FEN-String: r2qr1k1/1b2bppp/ppn2n2/3pN3/N2p1P2/3BP3/PP1B2PP/2RQ1RK1 b

• Le­sen Sie im Glarean Ma­ga­zin zum The­ma Com­pu­ter­schach auch: Das Du­ell der En­gi­ne-Gi­gan­ten – Stock­fi­sh oder Leela?
• aus­ser­dem zum The­ma Com­pu­ter­schach: Der ERET-Stel­lungs­test – 111 Auf­ga­ben für Ch­ess Engines

Wei­te­re in­ter­es­san­te In­ter­net-Links zum Schach-Apps und -Engines:

• Schach aus der Ho­sen­ta­sche (Schach­club Rülzheim)
• Buil­ding Jer­ry – Das Schachprogramm

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English Translation

The great tournament of chess programs

by Walter Eigenmann

Th­ree ye­ars ago in his ch­ess re­port „The best en­gi­nes in the world“ the aut­hor dis­cus­sed a tour­na­ment with 31 of the most fre­quent­ly used pro­grams. Sin­ce then com­pu­ter ch­ess has ex­pe­ri­en­ced a com­ple­te­ly new de­ve­lo­p­ment in pro­gramming: the AI pro­gram Lee­la-Ch­ess-Zero (Lc0) with its con­stant­ly im­pro­ved neu­ral net­works. This com­ple­te­ly dif­fe­rent strand of ch­ess pro­gramming com­pared to the tra­di­tio­nal al­pha-beta con­cep­ti­on of the con­ven­tio­nal en­gi­nes is now at the top. So it was time to set up a se­cond big tour­na­ment on the home Ry­zen-7 and its 16 co­res with again 31 of the curr­ent­ly most used ch­ess en­gi­nes: „The best en­gi­nes in the world – two“.

Un­til now, when it came to the ab­so­lu­te top in com­pu­ter ch­ess, the­re was only one pro­gram: Stock­fi­sh. Grown over the ye­ars and sup­port­ed by hundreds of eager tes­ters and users this free­ware en­gi­ne de­ve­lo­ped into the lo­nely high-fly­er of the sce­ne against which not even the two com­mer­cial pro­grams Ko­mo­do and Hou­di­ni had a chan­ce. But then the AI pro­ject Al­pha­Ze­ro from Deep­Mind (by Goog­le) in­va­ded the ch­ess world in De­cem­ber 2017, and no stone was left unturned.

Going to school with Lc0

Not only com­pu­ter ch­ess got into an uproar by Al­pha­Ze­ro and now by its wort­hy (and abo­ve all free) suc­ces­sor Lc0, but also the in­ter­na­tio­nal grand­mas­ter sce­ne up to WM Ma­gnus Carlsen loo­ked spell­bound at this re­se­arch, who­se pro­ducts play­ed ch­ess in a com­ple­te­ly dif­fe­rent and at the same time hel­lish­ly strong way. And thus, by the way, suc­cessful­ly chal­len­ged a few ope­ning theo­ry and midd­le­game stra­tegy beliefs.
Me­an­while even the hig­hest le­vel of the GM guild open­ly ad­mits to go to school at Lc0. For ex­am­p­le world cham­pi­on Carlsen, about whom the Au­gust 2010 is­sue of the re­now­ned ma­ga­zi­ne „New in Ch­ess“ says: „Ma­gnus‘ play is like that in the ori­gi­nal ten Al­pha­Ze­ro games, with the in­itia­ti­ve be­ing a more im­portant fac­tor than the num­ber of pawns“.

AI Chess as „Game Changer“

So does the „ro­man­tic era“ of vic­tim ch­ess from Paul Mor­phy to Mi­cha­el Tal ce­le­bra­te a come­back as a re­sult of the in­iti­al ig­ni­ti­on Lc0? Sim­ply with the dif­fe­rence that Leela’s ta­c­ti­cal, po­si­tio­nal and stra­te­gic sacri­fices are al­ways correct?
In any case it is cer­tain that the AI pro­gram or its au­to­di­dac­ti­cal­ly ge­ne­ra­ted net­works al­re­a­dy have a no­ti­ceable in­fluence on the world ch­ess of the top 50 play­ers. In their book „Game Ch­an­ger – AlphaZero’s Ground­brea­king Ch­ess Stra­te­gies and the Pro­mi­se of AI“ Grand Mas­ter Ma­thew Sad­ler and the ma­the­ma­ti­ci­an Na­ta­sha Re­gan ex­plain in de­tail which im­pli­ca­ti­ons this new AI-ch­ess has for the mo­dern way of play­ing in in­ter­na­tio­nal tour­na­ment chess.

A new star in the engine sky

And what do the „tra­di­tio­na­lists“ coun­ter this con­cen­tra­ted neu­ro­nal force? They keep im­pro­ving Stock­fi­sh & Co., try­ing to eli­mi­na­te its we­ak­ne­s­ses wi­t­hout di­mi­nis­hing its strengths, which is a chall­enge in the Al­pha-Beta world. At the mo­ment Stock­fi­sh seems to sta­gna­te. Ho­we­ver, this was dia­gno­sed in ear­lier de­ve­lo­p­men­tal pe­ri­ods, only to find that the fish had once again gai­ned 50 Comp-Elo and bit off the com­pe­ti­tors in the pond one by one.

Re­cent­ly, ho­we­ver, the sole rule of Stock­fi­sh has not only been ques­tio­ned by Lee­laCh­ess­Ze­ro, but un­mist­aka­b­ly by a mem­ber of her own clan. The Stock­fi­sh-de­ri­va­ti­ve Eman of the pro­gramm­er Omar Kha­lid from the United Arab Emi­ra­tes is curr­ent­ly ma­king a big splash in the in­ter­na­tio­nal en­gi­ne circus.
An­yo­ne who wat­ches this pro­gram play will im­me­dia­te­ly no­ti­ce that the en­gi­ne has enorm­ous speed. It goes so fast and deep that even the all-pur­po­se com­pu­ter Stock­fi­sh is breathl­ess. On my com­pu­ter the­re is curr­ent­ly no op­po­nent, the ta­c­ti­cal power of this upstart is bril­li­ant. So let’s ex­ami­ne this eman from Ara­bia a litt­le closer…

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Excursus: EMAN by Khalid Omar

Who is Khalid Omar?

Kha­lid Omar, the pro­gramm­er of the ch­ess en­gi­ne Eman, which emer­ged from the open source pro­gram Stock­fi­sh, was born in Ku­wait in 1977 and gra­dua­ted in 2000 as elec­tri­cal en­gi­neer from Jor­dan Uni­ver­si­ty of Sci­ence & Tech­no­lo­gy. Sin­ce then he has been working in the United Arab Emi­ra­tes as Chief Tech­no­lo­gy Of­fi­cer of an in­ter­na­tio­nal IT com­pa­ny. Kha­lid Omar is mar­ried and has four daughters.

„My do­mi­nant hob­by is ch­ess, and I am ac­ti­ve on se­ve­ral on­line plat­forms such as lichess.org or chess.com,“ the 42-year-old IT ex­pert told Glarean Ma­ga­zin. Just to smi­le right away: „My on­line ch­ess ra­ting is so­me­whe­re around 1800 Elo, so I pro­gram ch­ess much bet­ter than I play it…“

Not starting from scratch…

He star­ted to ge­ne­ra­te his high-fly­er en­gi­ne Eman two and a half ye­ars ago, wher­eby he (like most of today’s ch­ess pro­gramm­ers…) did not have to start from scratch, but took the open source en­gi­ne Stock­fi­sh and star­ted to tin­ker with it. Ho­we­ver, Omar’s tin­ke­ring tur­ned out to be much more suc­cessful than that of other Stock­fi­sh „clo­n­ers“: Sin­ce his 5.0 ver­si­ons, Eman is among the top th­ree bes­i­des Lc0 and Stockfish.

But his crea­tor is con­vin­ced that Eman is not just an abo­ve-avera­ge­ly suc­cessful in­fu­si­on of SF, but should be con­side­red and re­spec­ted as a qua­si in­de­pen­dent en­gi­ne pro­duct: „To­day, Eman can no lon­ger be com­pared to Stock­fi­sh,“ says Omar. „My many ch­an­ges in­fluen­ced al­most every aspect of the ori­gi­nal Stock­fi­sh from time ma­nage­ment to th­read syn­chro­niza­ti­on. And that doesn’t just ap­p­ly to the al­pha-beta al­go­rithm, but also to the eva­lua­ti­on part, which is the back­bone of any good ch­ess engine“.

„Eman is now a completely different program“

As­ked what exact­ly are the many fea­tures that Eman has as ad­ded va­lue com­pared to Stock­fi­sh, Omar con­fi­dent­ly starts to enu­me­ra­te them:

Full Ana­ly­sis – Thanks to this fea­ture Eman tre­ats all mo­ves up to a cer­tain con­fi­gura­ble depth as main va­ria­ti­on mo­ves. This al­lows the en­gi­ne to per­form a more com­pre­hen­si­ve search in very lar­ge depths wi­t­hout was­ting much time.

Ex­pe­ri­ence – Eman re­mem­bers the mo­ves it has made and also re­mem­bers the mo­ves of the op­po­nent. All this data is stored in an „ex­pe­ri­ence file“ to be used la­ter when the same po­si­ti­on is en­coun­te­red again. This ex­pe­ri­ence data can op­tio­nal­ly be used as a book, so that the ma­chi­ne can play wi­t­hout thin­king from the ex­pe­ri­ence data.

Co­he­rence Eva­lua­ti­on – Put sim­ply, with this „co­he­rence eva­lua­ti­on“ Eman tri­es to di­stin­gu­ish bet­ween po­si­ti­ons with the same score. Ori­gi­nal sound Omar: „For in­s­tance, in Stock­fi­sh and other en­gi­nes, the fi­nal score is the sum of all the in­di­vi­du­al eva­lua­tions such as Ma­te­ri­al, King Safe­ty, Mo­bi­li­ty, Pas­sed Pawns, etc. With this lo­gic, it is pos­si­ble to have two equi­va­lent scores with very dif­fe­rent king safe­ty va­lues! Eman tri­es to com­pen­sa­te for this by loo­king at the eva­lua­ti­on parts in­di­vi­du­al­ly and then cal­cu­la­ting the Co­he­rence va­lue which in­di­ca­tes how he­alt­hy are the eva­lua­ti­on parts. The Co­he­rence va­lue is then ad­ded to the fi­nal eva­lua­ti­on seen by the Al­pha-Beta algorithm“.

NUMA Awa­re­ness – Eman makes the best pos­si­ble use of mo­dern high-end NUMA CPUs by im­ple­men­ting Awa­re Sys­tems, which are de­si­gned to give the en­gi­ne even more search speed.

Search lo­gic – Eman has im­ple­men­ted an im­pro­ved search lo­gic, ma­king the pro­gram more ag­gres­si­ve and dy­na­mic than Stockfish.

Mysterious quality from the Orient…

Pro­gramm­er Omar could tell us even more about his Eman work­shop, as he lets us know from the Glarean Ma­ga­zi­nE. But like many other ch­ess pro­gramm­ers, be they on the open source or com­mer­cial track, he does not want to reve­al all his se­crets. „En­e­my is lis­tening“ as it was cal­led in for­mer times…
Well, as long as this en­gi­ne is available free of char­ge – by the way only to be pi­cked up directly/personally from the aut­hor – the in­ter­na­tio­nal user com­mu­ni­ty will gra­teful­ly ac­cept such gifts as Eman wi­t­hout spen­ding a lot of time on any con­tro­ver­si­al is­sues con­cer­ning GPU li­cen­ses…

Soon the new number one?

One thing is for sure: In the last weeks and months, the ver­si­ons of the high­ly in­te­res­t­ing Stock­fi­sh spin-off Eman have been ac­cu­mu­la­ting – al­ways with a no­ti­ceable in­crease in play­ing strength. On the other hand, neither the Stock­fi­sh nor the Lc0 camp has made any pro­gress late­ly that is worth tal­king about…
So you can be cu­rious whe­ther this free­ware en­gi­ne from Ara­bia will con­ti­nue to de­ve­lop as ra­pidly as it has done so far. If Eman should cut the cord of the gre­at over-fa­ther Stock­fi­sh for a lon­ger pe­ri­od of time, we might soon be able to ana­ly­ze our club and cor­re­spon­dence ch­ess games with a new num­ber one… ♦

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Engine Tournaments: It’s getting tighter at the top

The in­ter­na­tio­nal en­gi­ne ca­rou­sel is curr­ent­ly spin­ning a bit slower than it al­re­a­dy is. Which is not sur­pri­sing: The pro­grams – espe­ci­al­ly tho­se on the al­pha-beta pro­gramming rail – make a so­me­what ex­haus­ted im­pres­si­on, be­cau­se they play ch­ess at an ex­tre­me­ly high le­vel that no lon­ger al­lows for bril­li­ant qua­li­ty leaps.
With the ori­gi­nal Stock­fi­sh, the in­ter­vals, which show clear Elo pro­gress, be­co­me lon­ger and lon­ger. The SF de­ri­va­ti­ves are cat­ching up, but al­ways stay slight­ly be­hind their fos­ter-fa­ther. On the AI track, too, the eu­pho­ric th­rusts of the Neu­ro­nal Net­works have re­cent­ly fai­led to materialize.

Two surprises: Fritz and Eman

At least it is plea­sing that Chessbase-„Fritz“ (af­ter ye­ars of sta­gna­ti­on) has made an im­pres­si­ve re­turn to the top five le­ague in the form of a new NN en­gi­ne cal­led Fat Fritz. Alt­hough Fat Fritz is a Lc0 off­shoot, like Eman is a Stock­fi­sh off­shoot, both are ob­vious­ly stron­gly in the pro­cess of eman­ci­pa­ting them­sel­ves ch­ess-wise. The NN-en­gi­ne Fritz Fat is curr­ent­ly available in ver­si­on 1.1 and is a free ad­di­ti­on to the la­test Ch­ess­ba­se-packa­ge Fritz 17.

Top performances despite short time for consideration

The ran­king abo­ve was ge­ne­ra­ted by 31 old and ne­west en­gi­nes af­ter 930 games, play­ed dou­ble round du­ring days on an AMD Ryzen7 with a time per en­gi­ne of 2 min + 2 sec in­cre­ment. The NN pro­grams ran with 1 th­read on a fast RTX-2080-GPU, in re­turn the alpha-beta’s got all 16 available threads.

20 half moves in 2 seconds

Who is ir­ri­ta­ted by the ap­par­ent­ly short time for con­side­ra­ti­on of 2/2: With mo­dern pro­ces­sors on mo­dern main­boards, mo­dern pro­grams now play such an in­cre­di­bly spec­ta­cu­lar and at the same time pre­cise ch­ess that you don’t have to worry about the qua­li­ty of the games. The most sel­ec­ti­ve pro­grams so­me­ti­mes cal­cu­la­te al­most 30 half mo­ves in a few seconds!

Pro­of of this are the 10 TopShots abo­ve, which all ori­gi­na­te from this Blitz tour­na­ment. Among them the­re are crack­ing nuts which are a book with se­ven seals for ch­ess pro­grams from the se­cond le­ague – this in­cludes e.g. once so ce­le­bra­ted en­gi­nes like Ryb­ka, Shred­der, Fritz or Critter… ♦