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现代国际象棋计算机之父是来自麻省理工学院的数学家克劳德·香农,他也是信息论的创立者。1950年,香农发表了一篇题为“设计程序让计算机下棋”的论文。香农发现了一些电脑程序方面的运算法则和技术,至今仍是国际象棋计算机游戏程序的核心。香农还明白了为什么国际象棋会成为检测机器处理信息能力的对象。
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香农发现,国际象棋的目标出奇地清晰、明了,就是把对方的王“将死”。另外,国际象棋的比赛规则也相对简单,比赛中没有运气成分和随机因素。然而,只要下过国际象棋的人(我本人也只是略知一二)都会发现,国际象棋目标简单、规则简单,但想赢得比赛却并不是那么容易的。在一局棋中要走上24步都需要高度集中精神,更不要说赢得比赛了。香农将国际象棋视为计算机界的“试金石”,直接用它来检验计算机的计算能力及其可能拥有的其他能力。
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但是香农与其后继者不同,他并没有对计算机持有过于理想化的浪漫观点,香农并不认为计算机能像人类一样布阵下棋。同时,香农觉得计算机下棋赢了人类并非必然。相反,他认为计算机有以下4个优点:
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1. 计算速度快。
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2. 不会犯错,除非编程时就编入错误。
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3. 不会偷懒,在分析招数、分析可能位置时不会半途而废。
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4. 不带感情色彩,不会赢了一步就过度自信以致失去胜势,或是遇到困局就沮丧,劣势其实是可以逆转的。
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香农认为,计算机的这些优点可以与人类具备的4大优势相抗衡:
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1. 思维灵活,解决问题知道变通,不会按部就班。
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2. 拥有想象力。
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3. 懂推理。
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4. 会学习。
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香农认为,人机竞赛是公平的。但是在20世纪90年代,这种情况只是少数,且稍纵即逝,例如,俄罗斯国际象棋大师加里·卡斯帕罗夫是历史上最厉害的棋手,他曾对阵 IBM 公司的计算机“深蓝”,深蓝是史上最先进的计算机之一。
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在这场比赛开始之前,人类一直保持着人机竞赛的不败纪录,甚至连平局的情况都没出现过。但是,从那场比赛之后,计算机却超越了人类,而且,在我们的有生之年会一直领先下去。
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国际象棋比赛预测和启发法
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根据贝叶斯定理,预测基本上属于信息处理活动——用新数据检测关于客观世界的假设,目的是为了更加真实、准确地理解世界。
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国际象棋也许可以被视为一种与预测相类似的活动,国际象棋的棋手也必须处理信息——32个棋子的位置和所有可能的走法,并利用这些信息制定出“将军”的策略。这些策略本质上就是假设——如何赢得棋局的假设。谁的假设更好,谁就能赢得比赛。
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国际象棋是确定性的游戏,没有运气的成分。正如本书前文中所写,从理论上讲,天气系统也是如此。可是,我们对这两大系统的了解远远不够。尽管已经十分熟悉支配天气系统的规则,但对构成云系、暴雨和飓风的每一个分子的位置,我们并没有完整的信息。因此,我们只能进行概率性预测。
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在国际象棋中,因为棋子的数量有限,且位置显而易见,因此全部游戏规则和完整信息尽在我们的掌握之中。但是,国际象棋对技术的要求很高。这一运动项目证明人类处理信息的能力是有限的——可能也在告诉我们,尽管存在这些局限,我们还是可以制定出最佳决策。人类需要预测,未必是由于世界本身的不确定性,而是因为全面了解世界已经超出人类的能力范围。
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于是,无论是电脑程序还是人类国际象棋大师都要依靠简化手段来预测比赛结果。这些简化手段可被视为“模型”,而在研究电脑程序设计和人类决策过程时,人们更愿意使用“启发法”这一术语。这个词源自希腊语中一个同根词,由此派生出另一个词 eureka(意为“我发现了”)。当一个问题的确定性解决方案超出了我们的实际能力时,我们就会采取依据经验法则的启发法解决问题。
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启发法尽管十分有用,但必然会产生偏见和盲点。例如,“一旦碰见危险动物,立刻逃跑”。这是一条很有用的策略,可是,若你遇见的是北美洲灰熊,突然的移动就会惊吓到这个大家伙,它反而会跑过来追你。(相反,美国国家公园管理局提示游客,遇见灰熊时应尽可能地保持安静,必要时需躺下来装死。)在下棋时,人脑和电脑采用不同的启发法。人机对抗时,比赛的胜负就在于谁先发现对方的盲点。
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从1986年到2005年退休之前,加里·卡斯帕罗夫一直是国际象棋界的顶级大师。1988年1月,加里·卡斯帕罗夫预测出至少得等到2000年才会出现能战胜人类象棋大师的计算机程序。在巴黎召开的一次会议上,加里·卡斯帕罗夫带着嘲弄的语气说道:“如果哪位大师对战计算机时遭遇困难,我很乐意充当军师。”然而,就在1988年年底,丹麦的国际象棋大师本特·拉森被一个名为“深思”的计算机程序打败,这个程序是一项由研究生设计的项目成果,它是由卡内基梅隆大学的几个学生设计的。
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然而,“深思”程序打败的不过是普通的人类国际象棋大师,而不是顶级大师卡斯帕罗夫,1989年“深思”迎战卡斯帕罗夫时,输得一塌糊涂。卡斯帕罗夫向来尊敬计算技术在国际象棋中的作用,也一直向计算机学习以提高棋艺,但他对“深思”却少有赞誉,只是说希望有朝一日能出现一台需要他“用尽全力”才能战胜的计算机。
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由许峰雄和默里·坎贝尔领衔的“深思”设计团队最终受雇于 IBM,在那里他们将“深思”的系统优化升级为“深蓝”。1996年,“深蓝”在费城对阵卡斯帕罗夫时只赢得了首局,卡斯帕罗夫宣称剩下的几局他赢得很轻松。次年,“深蓝”和卡斯帕罗夫纽约再战,意想不到的事情发生了。史上最出色、最令人敬畏的国际象棋大师加里·卡斯帕罗夫竟然被一台计算机打败了。
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开局阶段:独立思考能力更重要
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