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說起計算機圍棋,很多人都會首先想起“人機對弈”、“電腦與人腦的對決”這一類的詞語。國際象棋和中國象棋這些“小夥伴”已經先後被電腦攻克,圍棋似乎也只是早晚的問題,因爲與大型計算機比起來,人腦的計算速度畢竟還是有限。
然而,事實遠非人們想象的那樣簡單。圍棋程序“本手”的開發者、國內計算機圍棋領域首屈一指的專家劉知青教授告訴記者,圍棋的空間狀態複雜度比象棋複雜10的122次方倍:“用簡單一點的語言來描述,那就是比整個太陽系相對單個原子核更龐大、更復雜。”
圍棋是三棋當中,目前唯一人腦沒被電腦攻克的棋類。計算機圍棋並非單純的人機對弈,美國微軟公司前任董事長比爾·蓋茨就曾經希望使用計算機圍棋的技術改善windows界面的交互性。
專題統籌胡明亮專題策劃魏必凡專題撰文信息時報記者鄧菲菲專題攝影信息時報記者陸明傑
三棋當中僅剩圍棋未被電腦攻克
“爲先的話,和業餘2段有得下”
2011年9月16日,在北京農業展覽館舉行的普若菲斯杯棋類人機大戰上,國家隊圍棋總教練俞斌對圍棋程序“本手”進行了測試,在九路棋盤上讓兩子與“本手”對弈,兩局都以半子落敗。局後,俞斌的評價是“分先的話,和業餘2段有得下”。
“本手”的開發者北京郵電大學的劉知青教授,正是國內計算機圍棋領域的佼佼者。據劉教授介紹,王煜輝七段也對“本手”進行過測試,經他介紹,一位棋力在業餘二段左右的愛好者與“本手”分先交戰了一盤:“人是沒有機會(贏)的。”即便如此,距離計算機圍棋這個難題真正被攻克,還有很遠很遠的距離。“至少目前,我還看不到電腦在十九路棋盤上戰勝職業頂尖高手的前景。”劉教授說。
對於很多計算機或者是圍棋的門外漢來說,電腦戰勝人腦似乎是理所當然的事情。1997年,電腦“深藍”就戰勝了國際象棋大師卡斯帕羅夫;而在近幾年一些人機大戰中,柳大華、許銀川等中國象棋特級大師也都相繼敗給了電腦。衆多棋類的小夥伴中,就只剩下“圍棋”還沒有被攻克了。
早在上世紀末,臺灣的應昌期就懸賞140萬美金、徵求第一臺擊敗圍棋高手的電腦,也由此掀起了一股電腦圍棋熱,但最終人們也只能眼睜睜地看着百萬獎金在2000年過期。
“用數字來表達的話,圍棋的變化可能性大約是10的170次方,而象棋的變化可能性大約是10的48次方,圍棋的變化超出象棋的變化10的122次方倍。用簡單一點的語言來描述,那就是比整個太陽系相對單個原子核更龐大、更復雜,因爲太陽引力所能影響到的直徑範圍大約是原子核直徑的10的30次方倍,”劉教授向記者介紹道。
雖然如前面所說,“本手”在九路盤上已經取得了令人讚歎的成果,但九路盤和十九路盤需要計算的可能性根本不是一個量級。“而且圍棋需要的並不僅僅是計算的能力,還有圖形處理的能力,後者是計算機的弱項。局部的死活就是一個例子,計算機有一個總體目標,就是贏棋,它很難像人一樣靈活構建不同的局部目標。圍棋高手對棋形的判斷近似於對人臉的判斷,這更接近人工智能的本質。”劉教授說。
國內計算機圍棋人才匱乏
劉知青自己是一名圍棋愛好者,棋力大概在業餘四段左右。之所以走入計算機圍棋領域,與他對圍棋這份熱愛也不無關係。“小時候其實玩的是象棋,直到大學時纔開始接觸圍棋。當時接觸圍棋的原因有兩個:間接原因是聶衛平橫掃日本超一流高手,而直接的原因則是同班同學裏有一位圍棋發燒友,苦於找不到對手就在班裏推廣圍棋。學會下圍棋之後,象棋就被我完全放棄了。因爲下圍棋的樂趣遠遠超過象棋。”
從清華大學計算機系本科畢業後,劉知青以優異的成績考取了紐約大學克朗數學科學研究所的博士生資格,並通過克朗數學科學研究所的全額獎學金,赴美攻讀計算機科學博士學位。博士學位畢業之後,他先去著名的AT&T公司貝爾實驗室做研究員,隨後又到印第安納大學普渡大學做終身制助理教授,直到2003年才受聘回到北京郵電大學做軟件學院的教授。
赴美求學和研究期間,劉知青一直沒有放棄下圍棋,同時也關注着計算機圍棋研究的發展,所以在2005年、時任北郵校長的林金桐教授找到他,希望他能組織團隊在北郵進行計算機圍棋的研究工作時,他雖然沒有馬上答應,但已經被打動了。
“雖然其意義重大,但卻要承擔巨大風險。簡單地說,這個學術領域是極端困難的,可能投入數十年的辛勤工作而所獲無幾。從事這項工作的起點很高,需要同時具備幾項能力:1.圍棋,2.數學,3.非常複雜的編程。而同時具備這三項能力,特別是後兩樣的,完全可以通過更輕鬆的方式來獲得更多的利益,”劉教授回憶道,“有不少學者,或者嘗試過計算機圍棋的研究而最終放棄的,或許有過研究計算機圍棋的機會繞道而行的。現在國內做這個事情的人可以說是鳳毛麟角,就我所知的,長沙中南大學有名教授在做,廈門大學有位副教授曾經做過、現在似乎放棄了,澳門大學的一個副教授前年聯繫過我,說準備做。此外還有一些零碎的,都是個人做的,比如說‘黑白精靈’和‘斷’。”
2005年,劉知青先是爲這份工作做了前期的基礎調研,而在那時,餘平六段正好進入北郵學習,而且對計算機圍棋研究表示出濃厚的興趣。在北郵和中國棋院相關領導的支持下,加上當時中山大學陳志行教授研發的“手談”已經取得一定的成就,劉知青最終決定投身計算機圍棋領域。
計算機圍棋不僅是人機對弈
如果以爲計算機圍棋只是簡單的人機對弈問題,那麼你就錯了。“圍棋還代表了人類生活中一系列重要並且複雜的決策問題,即存在一定隨機性的多步決策優化問題。這些問題包括圍棋博弈,城市行車交通路線規劃,電子商務網站商品展示策略規劃等等。”
正因爲如此,計算機圍棋的技術突破必將直接有助於上述一系列重要問題的解決。著名的微軟前董事長比爾·蓋茨就曾經希望使用計算機圍棋的技術改善windows界面的交互性。“大概是十年以前,蓋茨曾經通過微軟在中國的機構找到中國棋院,在棋院的幫助下找到清華的教授,希望請他們做計算機圍棋,微軟會提供一定的資助。不過清華的教授拒絕了,因爲投入太大、回報太小。計算機圍棋是人工智能甚至是整個計算機科學的重大挑戰,是本領域的珠穆朗瑪峯,研究它這種吃苦而沒有結果的事情,估計沒幾個人願意幹。”
不過,劉知青自己並沒有放棄這個艱難的課題,而經過多年的努力,他的研究也已經取得了一定的成效。最初的電腦圍棋程序,以已故陳志行教授的“手談”爲代表,由於其運行模式是基於專家知識對職業高手的可能性下法進行模仿,其能力也受限於開發者的棋力;而如今的電腦圍棋程序已經發展到了依靠數學模型進行運算,真正實現了對各種不同可能性進行一定的篩選判斷。
在不久的將來,電腦程序在九路盤上就可以達到和最頂級職業棋手抗衡的水平,雖然十九路棋盤仍舊“路漫漫”,但劉教授認爲,這一難關在自己這代人中還是有望攻克的。
“如果有一天,電腦在十九路盤上擊敗了人腦,其實也不能說是機器的勝利。人也好,機器也好,其實都有各自的長處和弱點。人之所以發明了機器,正是爲了讓後者幫助自己,彌補自己的不足,將人和機器的長處結合起來,才能趨近於完美。”