پیشینه ماشین های شطرنج باز

 مقاله ای پربار از شاهین احمدزاده

داستان اولین ماشین‌ های شطرنج‌ باز به زمان ساخت نخستین کامپیوترها در دهه 1940 باز نمی‌ گردد، بلکه باید حدود 170 سال به عقب برویم تا به سال 1770 برسیم. زمانی که "ولفگانگ فون‌ کمپلن"،‌ سیاستمدار و مخترع، یک ماشین مکانیکی شطرنج‌ باز با نام تورک[Turk] را اختراع کرد. کمپلن این دستگاه را برای سرگرمی "ماریا ترزا" از اشراف امپراتوری اتریش-مجارستان ساخت. این ماشین شطرنج‌ باز به نحو جالبی حرکات شطرنج را انجام می ‌داد و ترزا گمان می‌ برد که با ماشینی هوشمند سر و کار دارد.

 

آوازه تورک به سرعت در سراسر اروپا پیچید و مقبول طبع بسیاری قرار گرفت و در طی 85 سال از همه جا سر درآورد و حتی مشاهیری همچون "ناپلئون بناپارت"، "بنجامین فرانکلین"و حتی "چارلز بابیج" (مخترع نخستین ماشین محاسبه مکانیکی) با آن بازی کردند.

بقیه در ادامه مطلب: 


ماشین شطرنج تورک از یک نیم تنه و سر [با موهای مشکی و چشمان خاکستری] تشکیل شده که ردای ترکی به تن کرده است و ضمن دارا بودن دستاری شبیه به ساحران مشرق زمین، پیپی بلند [پیپ ترکی] نیز در دست چپ دارد. طول ماشین سه و نیم پا، عرض آن دو پا و ارتفاعش دو و نیم پا است. مهره ها نیز به دور رنگ سرخ و سفید و از جنس عاج فیل می باشد. به چرخ دنده هایی [شبیه به چرخ دنده های ساعت] که در سمت چپ کابینت تعبیه شده و ظاهر تورک را بیش از پیش پیچیده ساخته است توجه کنید

البته بسیاری از افراد متوجه حقه به ‌کار‌ رفته در این شطرنج‌ باز مکانیکی نبودند و نمی ‌دانستند که فردی که در محفظه زیرین دستگاه پنهان شده است، حرکات بازی را انجام می ‌دهد، اما در هر حال تورک نمایانگر ماشینی بود که می‌ تواند همانند یک فرد متفکر عمل کند یا حداقل همانند یک فرد متفکر به نظر بیاید.

 

نکته جالب اینکه تورک یک بدل عجیب به نام عجیب!! دارد که در مقالات بعدی به آن خواهیم پرداخت!

پس از این ماشین، در اروپا ماشین "اتوماتا" [Automata] ساخته شد که می ‌توانست بعضی کارهای خودکار، از جمله نواختن موسیقی را انجام دهد. اما عمر این ماشین ‌ها در حدود سال‌ های 1900 میلا‌دی به پایان رسید.

شرکت‌ ها و دولت ‌ها در صدد خودکار کردن پردازش اطلا‌عات برآمدند و نیاز به ماشین‌ های حسابگر پدید آمد. یعنی ساخته شدن ماشین‌ های الکترونیکی در دهه 1910 و 1920 میلا‌دی، سبب شد که در جنگ جهانی دوم استفاده از آن ‌ها رونق بگیرد و راه برای ساخت ماشین‌ های حسابگر الکترونیکی هموار گردد. البته نخستین سازندگان این ماشین‌ ها هرگز در اندیشه ساخت ماشین متفکر نبودند.
 

مغز غول ‌آسا

حرکت ‌های آغازین 
دکتر دیتریش پرنیز، از همکاران تورینگ که روی یکی از این ماشین ‌های الکترونیکی جدید کار می ‌کرد (کامپیوتری با نام Mark1 در دانشگاه منچستر) برنامه شطرنج کامپیوتری را دنبال کرد.
 
وی توانست اولین برنامه محدود شطرنج را در سال 1951 بنویسد. از آن جایی که کامپیوترهای موجود آن زمان به اندازه کافی برای انجام یک بازی کامل شطرنج قدرت نداشتند، وی یک بازی که تنها دو حرکت با مات کردن حریف فاصله داشت را روی آن اجرا کرد که با نام مسئله مات در دو حرکت شناخته می ‌شد.

از طرف دیگر در ایالا‌ت متحده، "الکس برنستین" که در شرکت IBM کار می‌ کرد، در سال 1958 یک برنامه شطرنج کامل را نوشت که روی کامپیوتر IBM 704 اجرا شد. این کامپیوتر برای انجام هر حرکت بازی، به هشت دقیقه وقت احتیاج داشت.

رابط کاربری این بازی، یک پنل با ده‌ ها سوییچ بود که به عنوان ورودی عمل می‌کرد و حرکات خروجی یا حرکات کامپیوتر نیز از طریق یک چاپگر اعلا‌م می‌ شد. این برنامه‌ ها و سایر برنامه ‌های شطرنج در واقع پایه‌ های تئوری روش‌ های ارزیابی ماشین و یافتن بهترین راه ‌حل ممکن را بنیاد ‌نهادند.

در اوایل دهه 1960، اغلب دانشجویان دانشگاه‌ های مهم دنیا به کامپیوتر دسترسی داشتند و در نتیجه امکان کار بیشتر روی برنامه‌های شطرنج وجود داشت. در سال 1959 گروهی از همین دانشجویان در دانشگاه MIT دست به نوشتن برنامه‌ ای شطرنج‌ باز برای کامپیوتر  IBM 7090 مشغول شدند. برنامه آن ‌ها بر مبنای تحقیقاتی بود که "جان مک ‌کارتی" روی موضوع هوش مصنوعی انجام داده بود.  برنامه این دانشجویان در سال 1962 یعنی زمان فارغ‌ التحصیلی شان کامل شد، اما هنوز برنامه‌ ای آماتوری محسوب می‌ شد.


برنامه ‌نویس دیگری در دانشگاه MIT با نام "ریچارد گریمبلت" [Richard Greenblatt] به آن برنامه توجه کرد و تصمیم گرفت آن را کامل‌ تر کند. وی پنجاه روش محاسباتی شهودی بازی‌ های شطرنج را به برنامه افزود و برنامه را با نام Machack VI برای یک کامپیوتر  DEC PDP-6 نوشت. این برنامه در سال 1967 در یک مسابقه شطرنج برای نخستین بار مقابل یک انسان بازی کرد و توانست امتیاز 1400 را کسب کند، امتیازی که متناسب با یک بازیکن خوب در سطح دبیرستان است. این موفقیت سبب شد که توجه بیشتری به این حوزه جلب شود. "هربرت سیمون" روانشناس و محقق هوش مصنوعی در سال 1965 گفته بود که طی بیست سال آینده، ماشین‌ ها به قدری توانا خواهند شد که می‌ توانند هر کاری که یک انسان انجام می‌ دهد، انجام دهند.

همزمان با این تحولا‌ت، سرعت پردازش کامپیوترها نیز هر دو سال یک بار، دو برابر می ‌شد. نخستین پژوهشگران تلا‌ش می ‌کردند برنامه ‌های شطرنج کامپیوتری را طوری بنویسند که برنامه همانند انسان بازی کند.

یعنی به روش شهودی بتواند بهترین حرکت را انتخاب کند. اما ساخت سخت‌ افزارهای سریع‌ تر، نسل جدید  پژوهشگران را بر آن داشت که علا‌وه بر در نظر داشتن روش شهودی، از سرعت ماشین‌ ها نیز استفاده کنند و بتوانند میلیون ‌ها حرکت و وضعیت ممکن در بازی را ارزیابی نمایند، یعنی دقیقاً همان کاری که انسان‌ ها از انجامش عاجزند!

این کار در سال 1977 و در آزمایشگاه‌ های بل انجام شد. "کن تامپسون" و "جو کاندان"، با استفاده از رویکرد نیروی بی ‌خرد (Brute Force) یک کامپیوتر خاص شطرنج‌ باز با نامBelle را طراحی کردند. این کامپیوتر در سال 1980 با استفاده از مدارات خاصی به نام"حرکت‌ ساز" و "ارزیابی ‌کننده صفحه" به یک مینی کامپیوتر متصل گردید و توانست 160 هزار وضعیت مختلف را در ثانیه محاسبه کند!

 

               کاسپاروف در کنار کن تامپسون (سال ها بعد)

این سخت ‌افزارِ خاص‌ منظوره ی هفده هزار دلا‌ری، در حقیقت شطرنج کامپیوتری را متحول ساخت و توانست در مسابقات شطرنج کامپیوتری شمال ایالا‌ت متحده [NACCC] برنامه "کرای" [Cray] که روی یک سوپر کامپیوتر ده میلیون دلا‌ری اجرا می ‌شد، شکست دهد.

البته هنوز کامپیوترها آماده دست و پنجه نرم کردن با انسان ‌ها نبودند. در سال 1968، "دیوید لوی"، استاد بزرگ شطرنج قرار معروفی را با "جان مک کارتی" گذاشت.
 
او با مک کارتی قرار گذاشت که در ده سال آینده برنامه ‌ای نوشته نخواهد شد که بتواند وی را شکست دهد. ده سال بعد یعنی در 1978 و در محل نمایشگاه ملی کانادا، لوی طی مسابقه ‌ای حریف کامپیوتری خود را شکست داد و برنده مسابقه با مک ‌کارتی نیز گردید.

 CHESS 4.7برنامه‌ای بود که لوی با آن مسابقه داد. لوی در این زمینه می‌ گوید: هیچ کدام از برنامه ‌های آن زمان به اندازه کافی خوب بازی نمی‌ کردند. اما برنامه CHESS 4.5 سرآغاز خوب بازی کردن برنامه‌ ها بود و مسابقه با نسخه 7/4 آن این امکان را به من داد که بتوانم برتری انسان‌ها را ثابت کنم.
اا
 

کوچک ولی قوی 
درست همان موقعی که لوی برنده شد، کامپیوترهای خانگی مانند اپل2، TRS-80و کمودور PET پا به عرصه نهادند و آمدن این کامپیوترها خیلی زود پای شطرنج کامپیوتری را به خانه ‌ها باز کرد.

به ‌طوری که هر کس با داشتن یک میکرو کامپیوتر می‌ توانست شطرنج بازی کند. البته قبل از عرضه عمومی و تجاری این برنامه ‌ها، برنامه‌های شطرنج کامپیوتری برای سرگرمی نوشته شده بودند.

یکی از آن ها میکروچس "Microchess" نام داشت که در سال 1976 و توسط "پیتر جنینگ"نوشته شده بود. از این برنامه میلیون ‌ها نسخه فروخته شد که در ضمن یکی از نخستین بازی ‌های کامپیوتری نیز محسوب می‌ شود. این برنامه را شرکتPersonal Software  خرید و سود حاصل از فروش آن را در راه ساخت و بازاریابی نخستین نرم‌افزار صفحه گسترده کامپیوتری، یعنی "ویزی‌ کالک" سرمایه‌ گذاری نمود.

در اوایل دهه 1980، شرکت ‌های نرم‌افزاری شروع به فروش کامپیوترهای خاص بازی شطرنج کردند. یکی از موفق ‌ترین این نمونه ‌ها چس چلنجر [Chess Challenger] نام داشت که محصول شرکت Fidelity Electronics بود و در سطحی پایین ‌تر از یک شطرنج ‌باز آماتور بازی می‌ کرد.

دستگاه های دیگری نیز بودند که امکانات جالبی را به کاربران ارائه می ‌کردند. مثلا‌ً امکان ارزیابی بازی را فراهم می‌ ساختند و به این طریق به نوآوران امکان بهینه ساختن بازی شان را می‌ دادند. بوریس [Boris] یکی از این نمونه‌ ها بود که مثلا‌ً وقتی بازیکن حرکتی را انجام می‌ داد، او درباره حرکت وی این‌ گونه اظهار نظر می‌ کرد: "من ترجیح می‌ دادم که ..."

در همین سال ‌ها رقابت کامپیوترها با یکدیگر نیز رونق خاصی یافته بود. مسابقات جهانی قهرمانی شطرنج ‌های کامپیوتری[WMCCC]  به همین منظور در سال 1980 شروع شد. این مسابقات با حمایت شرکت‌ های تولید کننده نرم‌ افزار توسعه یافت، زیرا شرکت ‌ها فکر می‌ کردند پیروزی در این رقابت ‌ها می ‌تواند تا حدود زیادی به افزایش فروش محصولا‌تشان کمک کند.

هر سال برنامه ‌نویسان بر کیفیت و کارایی کدهایشان می ‌افزودند تا در رقابت سال آینده پیروز شوند. این تلا‌ش‌ ها سبب شد که اندک ‌اندک این برنامه‌ ها به فکر رقابت با نرم‌ افزارهای شطرنج روی کامپیوترهای مین فریم [Main Frame] بیفتند. مثلا‌ً در سال 1989 برنامه Sargon که روی کامپیوترهای شخصی اجرا می ‌شد، توانست برنامه شطرنج  AWITکه روی یک مین‌فریم شش میلیون دلا‌ری اجرا می‌شد را شکست دهد!
ا
 

رقابت با بزرگان 
همزمان با افزایش مهارت شطرنج‌ های کامپیوتری، بعضی محققان توجه خود را به چالش‌ بزرگ‌ تری معطوف کردند، شکست دادن بهترین انسان شطرنج‌ باز در جهان! در سال1980  و از طرف دانشگاه کارنگی ملون، جایزه Fredkin توسط "اد فردکین" به همین منظور معرفی شد.

این جایزه در سه سطح به شطرنج ‌های کامپیوتری اهدا می‌شد. بزرگ ‌ترین جایزه به ارزش یکصد هزار دلا‌ر متعلق به برنامه ‌‌ای بود که بتواند در مسابقات جهانی شطرنج برنده شود. البته این‌ که این جایزه توسط این دانشگاه معرفی شد، به دلیل آن بود که اساساً دانشگاه کارنگی ملون به یکی از مراکز اصلی تحقیق در زمینه شطرنج کامپیوتری تبدیل شده بود.

در اواسط دهه 1980، دو گروه محقق و رقیب به طور مستقل کامپیوتر هایی را با نام‌ های Hitech و  ChipTest طراحی کردند. این دو ماشین روش‌ های برنامه‌ نویسی متفاوتی داشتند، اما هر دو، نیروی بی ‌خرد سخت‌ افزار سریع را با توانایی‌ های نرم‌ افزاری ترکیب می ‌کردند. گروه سازنده ChipTest پس از مدتی ماشین دیگری به نام "تفکر عمیق"[Deep Thought] را طراحی کرد.
 
این ماشین توانست در سال 1989 جایزه نخست فردکین را به عنوان نخستین سیستمی که در سطح یک استاد بزرگ شطرنج (بالا‌تر از 2400 امتیاز) بازی می‌ کند، تصاحب کند
.
 
البته هم Hitech و هم Deep Thought توانستند در مسابقات شطرنج کامپیوتری، کامپیوترهای دیگر را مغلوب کنند. پیش از این آن‌ ها توانسته بودند در سال 1988 استاد بزرگ "آرنولد دنکر" در مقابل (Hitech) و بنت لا‌رسن در مقابل(Deep Thought)  را شکست دهند. حتی چند سال بعد در سال 1994 برنامه شطرنجی که روی یک میکرو کامپیوتر اجرا شد (برنامه دیوید کیتینگر) توانست استاد بزرگ ایالا‌ت متحده را در مسابقات «انسان در مقابل ماشین» که توسط شرکت معتبر اینتل برگزار شد، شکست دهد.

ا 

آبی عمیق !!

وقتی که هدف، شکست دادن بهترین انسان شطرنج‌ باز دنیا باشد، برای ساخت کامپیوتری که بتواند از عهده آن برآید، فقط باید به دنبال یک نام بود.  بله ... IBM

در سال 1989 عضو کلیدی پروژه Deep Thought به IBM پیوست تا به کار ساخت کامپیوتری مشغول شود که هدفش شکست دادن قهرمان اسطوره ای شطرنج جهان، یعنی "گری کاسپاروف" بود. نخستین مسابقه بین آن دو در آکادمی علوم نیویورک در سال 1989 برگزار شد. در آن مسابقه کاسپاروف برنده شد، ولی گروه سازنده درس‌ های فراوانی را از آن مسابقه گرفتند و هفت سال تمام روی ماشین مورد نظرشان کار کردند تا نرم ‌افزار و پردازنده ‌های مورد نیازشان را بسازند.

در سال 1996 ماشین Deep Thought به Deep Blue تغییر نام داد. آبی عمیق در آن زمان می‌ توانست یکصد میلیون موقعیت بازی را در یک ثانیه ارزیابی کند!!

              تیم طراحی آبی عمیق

 به بیان دیگر، می‌توانست بین نُه تا یازده حرکت آتی حریف را حدس بزند. حالا‌ دیگر گروه متقاعد شده بود که زمان رویارویی مجدد با کاسپاروف فرا رسیده است. در کنفرانس سالا‌نه انجمن ACM در فیلا‌دلفیا، شش مسابقه با یکدیگر برگزار کردند. در نخستین مسابقه، آبی عمیق توانست کاسپاروف را شکست دهد و رکوردی را برای خود ثبت کند. اما این پایان رقابت نبود، زیرا کاسپاروف مسابقه را با نتیجه چهار بر دو برد. در پایان مسابقه کاسپاروف خطاب به تیم IBM گفت: این ماشین حقیقتاً عمیق و همانند یک استاد بازی می‌ کند.

IBM بار دیگر تقاضای انجام مسابقه کرد و کاسپاروف انجام مسابقه ‌ای را در سال آینده پذیرفت. تیم آبی عمیق به شدت به تکاپو افتاد، توان سخت‌ افزار را دو برابر کرد و توان نرم ‌افزار را در نبرد با سایر استادان بزرگ شطرنج بهینه ساخت و به آزمون گذاشت. منهتن در ماه می 1997 بار دیگر صحنه رقابت آن دو بود. شش مسابقه برگزار شد. مسابقه نخست را کاسپاروف برد، اما در مسابقه دوم بازنده شد. بازی سخت و نفس‌ گیر بود. آبی عمیق بدون نیاز به تجدید قوا آماده بازی کردن بود، اما قوای کاسپاروف تحلیل رفته بود. بازی ‌های دیگر انجام شد و سرانجام کاسپاروف در بازی آخر، ‌با انجام اشتباهی بسیار ساده، بازی را به آبی عمیق واگذار کرد.

و سرانجام یازده می 1997 زمانی بود که انسان در بازی شطرنج از کامپیوتر شکست خورد.

در این مسابقه، انسان در مقابل کامپیوتری قرار گرفت که می‌ توانست دویست میلیون وضعیت مختلف بازی را در یک ثانیه ارزیابی کند!! از تحلیل بازی کاسپاروف مشخص شد که وی در آمادگی کامل قرار نداشته است و نتوانسته است بهترین بازی خود را ارائه کند.

               نمونه ای از تراشه آبی عمیق 

نشریات آن زمان نوشتند که نبردی بین انسان و ماشین در گرفت و در این بازی، کاسپاروف تلاش کرد از انسانیت دفاع کند. البته واقعیت این است که آن بازی، به طور کامل نبرد «انسان و ماشین» نبود. پروفسور John Searle معتقد است که آن بازی هم نبرد انسان با انسان بود، زیرا بین کاسپاروف و تیم برنامه ‌نویس آبی عمیق برگزار شد. همانند Turk که در دل آن انسانی نهفته بود که بازی شطرنج را به پیش می‌ برد، آبی عمیق نیز جعبه ‌ای است که درون آن قابلیت ‌های انسانی نهفته است.

مورای کمپل، از اعضای تیم آبی عمیق می ‌گوید که من هرگز آبی عمیق را هوشمند نمی ‌دانم. این ماشین تنها یک ماشین بسیار عالی حل مسئله است که در یک حوزه خیلی خاص، خوب عمل می‌  کند. وی به گفته "آلن تورینگ" اشاره می‌ کند که می‌ گفت: وقتی یک ماشین هوشمند است که همانند انسان ‌ها مرتکب حماقت شود!! پس به نظر می ‌رسد هنوز سال‌ های زیادی با ساخت یک ماشین متفکر فاصله داریم ...

منبع: سایت آچمز