第一臺(tái)計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋大師的前世今生

美國(guó)南卡羅來(lái)納大學(xué)安·約翰遜科學(xué)與技術(shù)與社會(huì)研究所的聯(lián)合主任、歷史系副教授Allison Marsh，近日發(fā)表了一篇文章，向我們講述了一個(gè)計(jì)算機(jī)如何成為國(guó)際象棋大師的故事。

國(guó)際象棋是一種復(fù)雜的策略游戲，兩個(gè)對(duì)手之間沒(méi)有任何隱藏的信息，雙方在一開(kāi)始就知道對(duì)方所有的潛在動(dòng)作。

每一回合，玩家都會(huì)交流他們的意圖，并試圖預(yù)測(cè)可能的對(duì)策。提前預(yù)想幾步行動(dòng)的能力是獲勝的秘訣，數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家一直以來(lái)都認(rèn)為這種能力很有趣。

接下來(lái)我們根據(jù)Allison Marsh的講述一起來(lái)了解一下這段計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋大師的歷史。

計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋大師的締造者是如何結(jié)識(shí)對(duì)方的？

▲Ken Thompson（坐）和Joe Condon（站）

在數(shù)字計(jì)算出現(xiàn)之前，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了一些早期的機(jī)械國(guó)際象棋游戲機(jī)，但這種機(jī)械化仍然只是一個(gè)假設(shè)。20世紀(jì)40年代初，德國(guó)計(jì)算機(jī)先驅(qū)Konrad Zuse攻讀博士學(xué)位時(shí)，把計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋作為他正在開(kāi)發(fā)的名為plankalk l的高級(jí)語(yǔ)言的例子。

然而，由于第二次世界大戰(zhàn)，他的作品直到1972年才出版。由于Konrad Zuse的工作不為英國(guó)和美國(guó)的工程師所知，所以數(shù)學(xué)家Norbert Wiener、Alan Turing，尤其是Claude Shannon（1950年發(fā)表論文“為計(jì)算機(jī)編程”玩國(guó)際象棋）被視為了為思考計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋鋪平道路的人。

從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員Ken Thompson和Joe Condon開(kāi)發(fā)了一種會(huì)下國(guó)際象棋的計(jì)算機(jī)Belle。

Ken Thompson是Unix操作系統(tǒng)的共同創(chuàng)造者，他也是國(guó)際象棋的忠實(shí)愛(ài)好者。他在國(guó)際象棋世界冠軍Bobby Fischer的時(shí)代長(zhǎng)大，青年時(shí)期參加過(guò)國(guó)際象棋比賽。1966年，他在加州大學(xué)伯克利分校獲得電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位后，加入了貝爾實(shí)驗(yàn)室。

Joe Condon是貝爾實(shí)驗(yàn)室冶金部門的一名物理學(xué)家。他的研究有助于理解金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)，他的興趣隨著數(shù)字計(jì)算的興起而發(fā)展。

Ken Thompson是在與Unix合作伙伴Dennis Ritchie開(kāi)始合作開(kāi)發(fā)一款名為《太空旅行》的游戲時(shí)認(rèn)識(shí)Joe Condon的，當(dāng)時(shí)他們使用的是Joe Condon負(fù)責(zé)的PDP-7小型計(jì)算機(jī)。Ken Thompson和Joe Condon繼續(xù)合作開(kāi)展了許多項(xiàng)目，包括推廣使用C語(yǔ)言作為AT&T交換系統(tǒng)的語(yǔ)言。

Belle成為計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋大師的艱辛歷程

Belle是從一種軟件方法開(kāi)始的，Ken Thompson在早期的Unix手冊(cè)中編寫了一個(gè)象棋程序示例。但在Joe Condon加入這個(gè)團(tuán)隊(duì)后，這個(gè)程序變成了一臺(tái)混合計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋機(jī)器，Ken Thompson負(fù)責(zé)編程，Joe Condon負(fù)責(zé)硬件設(shè)計(jì)。

Belle由三個(gè)主要部分組成: 一個(gè)移動(dòng)生成器，一個(gè)板評(píng)估器，和一個(gè)移位表。

移動(dòng)生成器識(shí)別受攻擊的最高價(jià)值塊和最低價(jià)值塊，并根據(jù)這些信息對(duì)潛在移動(dòng)進(jìn)行排序。評(píng)估器能注意到國(guó)王在比賽不同階段的位置及其相對(duì)安全性。移位表包含一個(gè)潛在移動(dòng)的內(nèi)存緩存，這使得計(jì)算更有效率。

Belle采用了蠻力的方法，它研究了玩家在當(dāng)前棋盤布局下的所有可能的棋步，然后考慮了對(duì)手可以做出的所有棋步。

在國(guó)際象棋中，雙方跟完成一步叫做一個(gè)回合。最初，Belle可以計(jì)算四層深度的移動(dòng)。1978年，當(dāng)Belle在美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)的北美計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋錦標(biāo)賽上首次亮相時(shí)，它的搜索深度達(dá)到了8層，Belle之后贏得了四次冠軍。1983年，它成為了第一臺(tái)獲得國(guó)際象棋“大師”稱號(hào)的計(jì)算機(jī)。

當(dāng)計(jì)算機(jī)象棋程序設(shè)計(jì)人員讓系統(tǒng)與人類競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)抗時(shí)，這些程序經(jīng)常受到敵意對(duì)待，因?yàn)橛腥藨岩沙绦蛑杏袧撛诘淖鞅仔袨椤?/p>

所以，當(dāng)Ken Thompson想要在當(dāng)?shù)氐膰?guó)際象棋俱樂(lè)部測(cè)試Belle時(shí)，他煞費(fèi)苦心地建立起了人際關(guān)系，他向?qū)κ痔峁┝艘环萦?jì)算機(jī)分析比賽結(jié)果的打印件，并承諾如果Belle人機(jī)混合錦標(biāo)賽中獲勝，他會(huì)拒絕獎(jiǎng)金，將獎(jiǎng)金提供給下一個(gè)參加比賽的人。因此，Belle每周都可以去新澤西州韋斯特菲爾德的韋斯特菲爾德國(guó)際象棋俱樂(lè)部下棋，持續(xù)了差不多10年。

和以人為中心的國(guó)際象棋比賽相比，計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋比賽可能是一件嘈雜的事情，因?yàn)槿藗儠?huì)討論和辯論不同的算法和游戲策略。

Ken Thompson在2005年的口述歷史中，提到了這些往事。每當(dāng)比賽結(jié)束后，他都會(huì)精力充沛地回到實(shí)驗(yàn)室，準(zhǔn)備解決一個(gè)新問(wèn)題。

對(duì)于一臺(tái)電腦來(lái)說(shuō)，Belle過(guò)著豐富多彩的生活，甚至一度成為公司惡作劇的對(duì)象。1978年的一天，貝爾實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)科學(xué)家、Unix團(tuán)隊(duì)的另一名成員Mike Lesk，從AT&T（美國(guó)電話電報(bào)公司）董事長(zhǎng)John d. deButts那里偷了一些信箋，并寫了一份假備忘錄，要求暫停使用“T”Belle計(jì)算機(jī)項(xiàng)目。

虛假備忘錄的核心是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題: 人和電腦之間的游戲是一種交流形式，還是一種數(shù)據(jù)處理形式？該備忘錄稱Belle是后者，因此它違反了1956年禁止該公司從事計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)的反壟斷決定。盡管如此，AT＆T的高管們從來(lái)沒(méi)有強(qiáng)迫Belle的創(chuàng)造者停止在工作中玩游戲或發(fā)明游戲，這可能是因?yàn)檫@些娛樂(lè)活動(dòng)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)上富有成效的研究。2001年，Dennis Ritchie在《國(guó)際計(jì)算機(jī)游戲協(xié)會(huì)雜志》特刊上發(fā)表了一篇文章，專門報(bào)道Ken Thompson對(duì)計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋的貢獻(xiàn)。

Belle未成行的“蘇聯(lián)之旅”

20世紀(jì)80年代初，蘇聯(lián)電氣工程師、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、國(guó)際象棋大師Mikhail Botvinnik邀請(qǐng)Ken Thompson將Belle帶到莫斯科進(jìn)行一系列演示活動(dòng)。他離開(kāi)紐約肯尼迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)后，卻發(fā)現(xiàn)Belle沒(méi)有被帶上飛機(jī)上。

Ken Thompson在莫斯科待了好幾天之后才知道Belle的命運(yùn)。貝爾實(shí)驗(yàn)室的保安人員正在肯尼迪國(guó)際機(jī)場(chǎng)的機(jī)場(chǎng)進(jìn)行兼職，碰巧看到一個(gè)標(biāo)有“計(jì)算機(jī)”的貝爾實(shí)驗(yàn)室的盒子，被繩子綁在海關(guān)區(qū)域。警衛(wèi)通知了他在貝爾實(shí)驗(yàn)室的朋友，最終Joe Condon得到了消息，他立即給Ken Thompson打了電話。

Joe Condon警告Ken Thompson：“如果不扔掉給Belle帶來(lái)的備用零件，你回來(lái)的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)樽咚诫娔X到俄羅斯而被逮捕?！?/p>

過(guò)分熱心的美國(guó)海關(guān)人員發(fā)現(xiàn)了Ken Thompson裝Belle的盒子并沒(méi)收了它，但從未通知他或貝爾實(shí)驗(yàn)室。

蘇聯(lián)的邀請(qǐng)方認(rèn)為這是美國(guó)政府的問(wèn)題，當(dāng)Ken Thompson與他們會(huì)面，向他們解釋Belle已經(jīng)被扣留時(shí)，蘇聯(lián)國(guó)際象棋俱樂(lè)部的負(fù)責(zé)人指出，Ayatollah Khomeini（前伊朗國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人）在伊朗宣布國(guó)際象棋非法是因?yàn)樗`背了上帝。并向Ken Thompson問(wèn)到：“你認(rèn)為里根這樣做是為了在美國(guó)取締國(guó)際象棋嗎？”

回到美國(guó)后，Ken Thompson采納了Joe Condon的建議，將Belle的零部丟在了德國(guó)?；氐郊液?，他沒(méi)有因?yàn)樽咚交蚱渌魏巫锩淮丁?/p>

但當(dāng)他試圖在肯尼迪機(jī)場(chǎng)找回Belle時(shí)，卻被告知違反了《出口法案》，因?yàn)锽elle那臺(tái)老舊過(guò)時(shí)的惠普顯示器被列入了禁售物品清單。貝爾實(shí)驗(yàn)室支付了罰款，最終才領(lǐng)回了Belle。

計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步，Belle退出歷史舞臺(tái)

在Belle統(tǒng)治計(jì)算機(jī)國(guó)際象棋世界幾年后，它的明星光環(huán)開(kāi)始褪色，因?yàn)橛懈喙δ軓?qiáng)大的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了。

▲深藍(lán)在與世界冠軍Garry Kasparov的初賽中獲勝

其中最主要的是IBM的深藍(lán)，1996年，深藍(lán)在與世界冠軍Garry Kasparov的初賽中獲勝，引起了國(guó)際社會(huì)的關(guān)注。雖然最終的比賽獲勝者仍然是Garry Kasparov，但深藍(lán)為參與復(fù)賽奠定了基礎(chǔ)。

第二年，經(jīng)過(guò)大規(guī)模升級(jí)后，深藍(lán)擊敗了Garry Kasparov，成為第一臺(tái)在規(guī)定時(shí)間控制的比賽中擊敗人類世界冠軍的計(jì)算機(jī)。

結(jié)語(yǔ)：Belle最終成為了計(jì)算機(jī)史上的文物

Allison Marsh表示，是攝影師Peter Adams為Ken Thompson和他的許多貝爾實(shí)驗(yàn)室同事拍攝的肖像系列片“開(kāi)源的面孔”，引起了他對(duì)貝爾實(shí)驗(yàn)室的注意。

在這個(gè)系列片中，貝爾實(shí)驗(yàn)室的企業(yè)檔案管理員Ed Eckert允許他拍攝了一些與Unix研究實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的文物。

雖然Peter Adams把Belle放在了他拍攝的愿望清單上，但他認(rèn)為Belle肯定已經(jīng)被放進(jìn)了博物館里，應(yīng)該無(wú)緣見(jiàn)到了。但令他吃驚的是，他得知Belle仍然在新澤西州默里山的諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室。

Peter Adams在給Allison Marsh的郵件中寫道：“它仍然在它所演奏的史詩(shī)般的國(guó)際象棋游戲中磨損了。”