Deep Blue je šachový superpočítač [1] [2] vyvinutý společností IBM , který 11. května 1997 vyhrál zápas v 6 hrách proti mistru světa v šachu Garry Kasparovovi .
Název "Deep Blue" (doslova - "tmavě modrá" nebo v literárním překladu "hluboký smutek") kombinuje název projektu " Deep Thought " (dosl. - "hluboká myšlenka") a přezdívku, kterou dostala IBM: "Big Blue" (v ruštině přeloženo jako "Modrý obr").
Přímým předchůdcem Deep Blue byl šachový engine Deep Thought [3] , který byl zase založen na šachovém motoru ChipTest [4] .
Šachový automat ChipTest navrhla a postavila skupina postgraduálních studentů na Carnegie Mellon University . Původcem stroje ChipTest byl Feng Xiong Xiu, který na něm pracoval v rámci projektu své disertační práce pro doktorát z informatiky. Disertační práce byla věnována vývoji specializovaného šachového VLSI . Následně byly tyto VLSI použity jako součást hardwaru šachových automatů ChipTest a Deep Thought. K projektu se připojili pozdější doktorandi Thomas Anansaraman (programování) a Murray Campbell (programování, šachy). Také Andreas Novatchuk, Michael Brown, Peter Jansen a další významně přispěli k implementaci projektů ChipTest a Deep Thought.
V procesu výběru tahu ChipTest využíval především typické metody prohledávání šachových stromů používaných ve většině šachových programů – vyhledávací algoritmus minimax s alfa-beta prořezáváním a vyhodnocovací funkcí, která vyhodnocovala konečné pozice. Podobný princip fungování následně použili Deep Thought a Deep Blue [1] .
Vývoj ChipTest začal v roce 1985. Projekt byl financován z výdajů na dizertační práci Feng Xiong Xu. Na konci roku 1986 byl ChipTest z velké části dokončen. V roce 1987 ChipTest vyhrává 18. ročník North American Computer Chess Championship . Krátce před tím začali autoři ChipTestu vytvářet další šachový automat – Deep Thought.
V Deep Thought se funkce hodnocení stala složitější a zohledňovala více pozičních faktorů. U některých faktorů bylo poprvé použito automatické ladění [5] . Funkce vyhodnocování hardwaru byla přesunuta na FPGA . Počet specializovaných šachových procesorů byl zvýšen nejprve na 2 a později na 24 (v Deep Thought II). Deep Thought byl z velké části dokončen v roce 1988.
V roce 1988 se Deep Thought zúčastnil šachového turnaje konaného v Long Beach (USA), kde se dělil o první a druhé místo s velmistrem Anthony Milesem. V turnaji předstihl několik velmistrů, včetně bývalého mistra světa Michaila Tala .
V roce 1989 vyhrává Deep Thought 6. mistrovství světa v počítačovém šachu , které se konalo v Edmontonu v Kanadě.
V letech 1989-90 Deep Thought prohrál se dvěma nejsilnějšími šachisty na světě v té době, nejprve s Garrym Kasparovem v zápase 0:2 a poté s Anatolijem Karpovem 0:1. Hodnocení Deep Thought dosáhlo úrovně 2552 bodů [6] na stupnici USCF . V soutěžích hrál Deep Thought v různých konfiguracích - počet šachových procesorů se pohyboval od dvou do šesti a celková rychlost vyhledávání od 700 tisíc do 2 milionů šachových pozic za sekundu [7] . Jako hostitelský stroj byly použity pracovní stanice Carnegie Mellon University, ke kterým byly připojeny externí šachové procesory. Zejména ve hrách s Kasparovem byly použity tři pracovní stanice Sun-4 připojené přes síť a 6 šachových procesorů.
V roce 1989 se IBM rozhodla zahájit projekt na vytvoření šachového automatu, pro který byli najati vývojáři Deep Thought [8] . Během 1989-90, když absolvovali univerzitu, Thomas Anansaraman, Feng Xiong Xu a Murray Campbell šli pracovat do IBM. Feng Xiong Xu zahajuje vývoj specializovaného šachového mikroprocesoru, který zcela pasuje na jediný křemíkový čip, který má sloužit jako základ nového šachového automatu – Deep Blue.
V letech 1991-92 byla dokončena tvorba stroje Deep Thought II, což je vylepšená verze Deep Thought s dalšími šachovými procesory. Thomas Anansaraman opouští projekt. Na jeho místo nastupuje zaměstnanec IBM Joseph Hoen.
V roce 1995 byl dokončen vývoj šachového mikroprocesoru. V září téhož roku byla na základě dvou šachových mikroprocesorů získána první funkční verze Deep Blue I [9] . IBM Corporation najala velmistra Joela Benjamina , aby pracoval na šachovém tréninku Deep Blue I. V únoru 1996 ve Philadelphii Deep Blue I prohrál zápas s Garrym Kasparovem se skóre 2:4.
Po zápase, během roku 1996, Feng Xiong Xiu provedl významné změny v designu šachového mikroprocesoru. V prosinci 1996 začali dodavatelé třetích stran na objednávku IBM vyrábět nové šachové procesory. Začátkem roku 1997 začínají do IBM přicházet vyrobené procesory. Joseph Hoen přizpůsobuje software novým hardwarovým možnostem stroje. Murray Campbell a Joseph Hoen aktivují a vylaďují nové poziční faktory funkce bodování. Některé faktory jsou nastaveny programem automatického ladění [10] . Joel Benjamin testuje novou verzi Deep Blue (nejprve na 24procesorovém stroji a před zápasem na plné 480procesorové verzi stroje). Joseph Hoen a Murray Campbell podle svých poznámek provádějí úpravy koeficientů pozičních faktorů ve funkci bodování. Několik měsíců před začátkem nového zápasu začíná skupina velmistrů reprezentovaných Joelem Benjaminem a následně doplněnými Nickem de Firmianem , Johnem Fedorovichem a Miguelem Illescasem připravovat debutovou knihu Deep Blue. Krátce před začátkem zápasu se montuje nový stroj - Deep Blue II - založený na novém, produktivnějším serveru IBM [11] . V květnu 1997, Deep Blue II porazil Garry Kasparov 3½:2½.
| Ne. | Účastník | jeden | 2 | 3 | čtyři | 5 | 6 | + | − | = | Brýle | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| jeden | Kasparov, Harry | 0 | jeden | ½ | ½ | jeden | jeden | 3 | jeden | 2 | čtyři | |
| 2 | tmavě modrá | jeden | 0 | ½ | ½ | 0 | 0 | jeden | 3 | 2 | 2 |
| Ne. | Účastník | jeden | 2 | 3 | čtyři | 5 | 6 | + | − | = | Brýle | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| jeden | Kasparov, Harry | jeden | 0 | ½ | ½ | ½ | 0 | jeden | 2 | 3 | 2½ | |
| 2 | tmavě modrá | 0 | jeden | ½ | ½ | ½ | jeden | 2 | jeden | 3 | 3½ |
Deep Blue II byl superpočítačový cluster RS® /6000 SP (z anglického Scalable Powerparallel ) od IBM . Skládal se ze dvou racků, v nichž bylo umístěno 30 uzlů, postavených na bázi RS/6000 pracovních stanic . Každý uzel byl vybaven procesorem P2SC (jednočipová verze procesoru POWER2 ) a dvěma rozšiřujícími deskami [13] s 8 specializovanými šachovými procesory na každé desce pro sběrnici MCA . Celkem tedy bylo použito 480 [11] šachových procesorů a 30 P2SC procesorů . Dva uzly používaly procesory P2SC taktované na 135 MHz, zatímco zbývajících 28 uzlů používalo procesory P2SC taktované na 120 MHz. Každý uzel byl nainstalován s 1 GB RAM a 4 GB diskového úložiště. Uzly si mezi sebou vyměňovaly data přes vysokorychlostní síť. Jeden z procesorů P2SC byl označen jako hlavní a zbytek jako pomocný. Každý specializovaný šachový procesor zase pracoval na frekvenci 24 MHz [14] a třídil od 2 do 2,5 milionů šachových pozic za sekundu, což je asi stokrát více než u univerzálních procesorů podobné frekvence [2] . Šachové procesory byly vyrobeny pomocí technologie 0,6 mikronu CMOS a každý obsahoval asi 1,5 milionu tranzistorů [15] . Software Deep Blue II byl napsán v jazyce C a běžel na operačním systému AIX 4.2 [1] [16] .
Strukturálně se Deep Blue skládal ze dvou částí:
Taková struktura umožňovala na jedné straně použít složitý a poměrně snadno upravitelný šachový program na univerzálním počítači a na druhé straně využít vysokou rychlost specializovaných šachových mikroprocesorů. Aby se zvýšila flexibilita hardwaru stroje, byla do návrhu šachových mikroprocesorů Deep Blue II volitelně přidána podpora pro možnost připojení externích FPGA , které opravují vyhledávání a vyhodnocování hardwaru . Teoreticky by to přiblížilo hledání hardwaru ve složitosti a flexibilitě hledání softwaru. Kvůli nedostatku času před začátkem zápasu v roce 1997 nebyla tato funkce implementována, a proto nebyla nikdy použita [17] .
V Deep Blue byl proces prohledávání stromu šachových tahů rozdělen do tří fází. Nejprve hlavní procesor prozkoumal první úrovně stromu šachové hry a poté rozdělil konečné pozice mezi pomocné procesory pro další průzkum. Pomocné procesory prohloubily hledání o pár dalších tahů a poté distribuovaly své konečné pozice šachovým procesorům, které naopak prohledávaly poslední úrovně stromu [1] .
Vyhodnocovací funkce Deep Blue byla implementována na úrovni hardwaru (na šachových procesorech). Do návrhu funkce vyhodnocení hardwaru bylo zahrnuto přibližně 8 000 přizpůsobitelných polohovacích funkcí. Hodnoty jednotlivých vlastností byly sloučeny do celkového skóre, které pak Deep Blue použil k vyhodnocení kvality prohlížených šachových pozic.
V procesu prohledávání stromu šachových tahů použil Deep Blue standardní metody hrubé síly známé v té době: NegaScout (jedna z modifikací alfa-beta střihů), vynucená varianta, iterativní prohlubování, permutační tabulky atd. [18 ] [19] Použita také metoda extenze jediných tahů (Singular extensions) vyvinutá autory.
Deep Blue II použil dvě úvodní knihy . Jeden z nich, připravený ručně, byl použit během prvních několika tahů ve hře, než začaly výpočty. Poté, co pozice na šachovnici přesáhla rámec první knihy a počítač začal počítat variace, byla připojena druhá (rozšířená) kniha, vytvořená na základě databáze velmistrových her. Tato kniha na základě výsledků používání dané pozice v předchozích hrách zavedla do vypočítaného odhadu pozice určitou korekci. V některých případech, pokud jeden z možných tahů měl kladnou korekci a byl mnohem vyšší než u ostatních tahů, mohl Deep Blue provést tah okamžitě, bez dalšího výčtu [20] .
Celková rychlost systému se velmi lišila v závislosti na vlastnostech uvažovaných pozic. Během zápasu v roce 1997 byla celková průměrná rychlost systému 126 milionů pozic za sekundu. Maximální rychlost v ustáleném stavu pozorovaná v zápase byla 330 milionů pozic za sekundu [1] . Cena Deep Blue byla asi 10 milionů amerických dolarů [21] .
První zápas Deep Blue s Kasparovem se odehrál ve Philadelphii (USA) od 10. do 17. února 1996. Výherní fond zápasu byl 500 000 $, z čehož 400 000 $ získal vítěz a 100 000 $ poražený. Zápas se konal ve Philadelphia Convention Center a sestával z 6 her. Zápas organizovala ACM .
V době zápasu byl sám Deep Blue v laboratoři IBM v Yorktown Heights v New Yorku. Komunikace s ním probíhala vzdáleným přístupem po síti. V případě problémů s komunikací byly na místo konání ve Philadelphii umístěny dva menší záložní vozy. Funkce operátora stroje vykonával Feng Xiong Xu. Někdy, pokud hra trvala dostatečně dlouho, převzali Murray Campbell a Joseph Hoen.
V první hře, po několika nepřesných tazích Kasparova, Deep Blue, využívající z toho vyplývajících slabin v postavení soupeře, postupně zvyšoval svou výhodu. Kasparov na konci hry ve snaze oponovat alespoň něco počítačové hře zahájil přímý útok na krále Deep Blue. Deep Blue odrazil útok a vyhrál hru, čímž se stal prvním počítačem, který porazil nejsilnějšího šachistu na světě v klasické hře s řízením času.
Druhou hru zápasu vyhrál Kasparov.
Po remízách ve třetím a čtvrtém díle zůstal zápas nerozhodný, 2:2.
V polovině páté hry v přibližně vyrovnané pozici nabídl Kasparov Deep Blue remízu. Vzhledem k tomu, že operátor (v této hře to byl Feng Xiong Xiu) neměl dostatečnou šachovou kvalifikaci pro taková rozhodnutí, byla nabídka postoupena velmistru Benjaminovi, který se ji rozhodl odmítnout. Během několika dalších tahů udělal Deep Blue řadu vážných chyb a rychle získal ztracenou pozici. Kasparov si uvědomil získanou výhodu a dovedl hru k vítězství.
V šesté hře sérií manévrů, jejichž důsledky nebyly pro počítač zřejmé a neovlivnily se okamžitě, stejně jako pomocí ziskových výměn, Kasparov postupně omezil pohyblivost figurek Deep Blue a zatlačil je zpět. do jeho tábora a donutil je zaujmout extrémně stísněnou pozici. Výsledkem bylo, že na konci hry byly figurky Deep Blue stlačeny do poslední vodorovné polohy a prakticky se nemohly pohybovat. Tím, že Kasparov uvedl vůz do téměř totální situace zugzwang , donutil operátora Deep Blue vzdát se hry a s ní i zápasu.
Konečné skóre zápasu je 4:2 ve prospěch Kasparova.
Po zápase Garry Kasparov navštívil výzkumné centrum IBM, kde spolu s vývojáři analyzoval některé tahy z nedávného zápasu, které ho zaujaly [22] [23] na Deep Blue .
Druhý zápas se konal v New Yorku od 3. do 11. května 1997 a sestával ze 6 her. Výherní fond zápasu byl 1 100 000 $, z čehož 700 000 $ získal vítěz a 400 000 $ poražený. Hry se konaly ve 35. patře mrakodrapu Equitable Building . Na hrací ploše byla vyčleněna hrací plocha, Kasparovův rekreační areál a několik míst pro diváky, mezi které mohli chodit pouze rozhodčí a pozvaní hosté (zástupci IBM , Kasparovovy týmy, ACM atd.). Deep Blue byl transportován z laboratoře IBM a umístěn na stejném patře, v samostatné místnosti.
Funkce operátora stroje střídavě vykonávali vývojáři Deep Blue, kteří se po každé hře vystřídali. Rozhodčím zápasu byl Carol Jarecki, který již v roce 1995 řídil zápas mezi Kasparovem a Anandem. Odvolací komise zápasu se skládala z Kena Thompsona , Michaela Valva a zástupce ACM Montyho Newborna. Ken Thompson dohlížel na provoz Deep Blue z operačního sálu stroje [24] . Ve 49. patře Equitable Building bylo zřízeno tiskové středisko. Následně byl z důvodu malé kapacity přestěhován do jiné místnosti, v 50. patře. V jednom z podzemních podlaží budovy bylo hlediště se 480 místy.
První hra zápasu skončila vítězstvím Kasparova.
Ve druhé hře, ve snaze vytvořit uzavřenou pozici na palubovce, Kasparov oslabil svou pozici [26] a většinu času musel hrát těžkou obranu. Na konci hry, když neviděl žádný způsob, jak pozici zachránit, Kasparov odstoupil. Tentýž večer se při analýze řady odborníků a šachových nadšenců ukázalo, že Kasparov nakonec propásl reálnou šanci dovést partii k remíze.
Ve třetím a čtvrtém zápase dostal Kasparov navrch při výstupu z úvodu , ale Deep Blue pokaždé našel přesnou obranu, v důsledku čehož obě partie skončily remízou.
Na tiskové konferenci po třetím díle Kasparov ostře kritizoval IBM. Uvedl, že nerozumí principu, kdy stroj vybírá některé tahy ve druhé hře, vyjádřil pochybnost, že tyto tahy může provádět stroj, a požadoval vysvětlení, proč stroj dělal určitá rozhodnutí [27] [28] [29 ] .
Na konci páté hry, ve zdánlivě ztracené pozici [30] pro Deep Blue , počítač inicioval věčnou kontrolu sérií přesných tahů, a tak byla zafixována remíza. Kasparov po zápase požadoval, aby byly vytištěny protokolové soubory Deep Blue z pátého a předchozího utkání, vloženy do obálek, zapečetěny a uloženy u rozhodčího zápasu. IBM těmto požadavkům vyhověla [31] [32] .
V šesté a poslední hře, po neúspěšném rozehrání úvodního , se Kasparov dostal do špatné pozice a rychle prohrál. Poslední partie trvala pouze 19 tahů.
Konečné skóre zápasu je 3½ : 2½ ve prospěch Deep Blue.
Po zápase Kasparov vznesl nároky na IBM a obvinil ji z vytváření nezdravého napětí kolem zápasu, nerovných podmínek a nefér hry. Kasparov také požadoval, aby IBM uspořádala nový zápas za podmínek, které určil [33] [34] [35] [36] .
Po zápase Kasparov obdržel výtisky souborů protokolu pro jednotlivé (jím požadované) tahy [35] [37] . Následně IBM zveřejnila soubory protokolu Deep Blue na svých webových stránkách ve veřejné doméně [38] .
Po zápase s Kasparovem Deep Blue už nikdy nehrál šachy na veřejnosti v plné verzi [39] (ale hrál několik exhibičních partií ve zkrácené verzi, jako součást pozápasového turné [40] [41] ). Od roku 2011 je jeden stojan Deep Blue uložen v Computer History Museum v Kalifornii, druhý v National Museum of American History ve Washingtonu. Většina šachovnic je držena u IBM Research [42] .
V roce 2003 vyšel film Game Over: Kasparov and the Machine věnovaný Kasparovovým zápasům s Deep Blue. Film obecně podporoval Kasparovův názor v jeho sporu s IBM [43] .
V roce 2010 vyšlo třetí studiové album kanadské kapely Arcade Fire The Suburbs , jehož dvanáctá skladba se jmenuje „Deep Blue“. Text písně obsahuje řádek „Kasparov, Deep Blue, 1996“, podtrhující, vzhledem k „literárnímu“ názvu počítače „hluboký smutek“, celkovým poselstvím skladby je úpadek lidské kreativity a potenciálu ve stále více mechanizovaném světě a naříkat nad tím, jak technologie přebírá vládu nad našimi životy.
V roce 2013 se v Manchesteru a New Yorku uskutečnilo divadelní představení hry Matthewa Charmana „The Machine“, věnované zápasům Kasparova s Deep Blue. Ve stejném roce Disney získal filmová práva na hru .
Kasparovova porážka inspirovala vytvoření hry Arimaa , která měla být pro umělou inteligenci obtížnější [45] .
| International Business Machine Corporation | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Zařízení |
| ||||
| Software | |||||
| Poradenství a IT služby |
| ||||
| představenstvo | |||||
| viz také |
| ||||
| Šachy | |
|---|---|
| Hlavní články | |
| Šachový inventář | |
| šachová pravidla | |
| Slovníček pojmů | |
| Šachová taktika | |
| Šachová strategie | |
| debutuje | |
| Konec hry | |
| Šachové stránky |
|
| Šachové programy | |