Введение

База данных предварительно рассчитанного шахматного анализа В шахматах, база данных таблицы конца игры, или просто база данных таблицы, представляет собой компьютеризированную базу данных, содержащую предварительно рассчитанные оценки позиций конца игры. Табличные базы используются для анализа законченных партий, а также шахматными системами для оценки позиций во время игры. Основания для таблиц обычно исчерпывающие, охватывающие каждое правовое расположение конкретной подборки фигур на доске, при этом движутся как белые, так и черные. Для каждой позиции в таблице записывается конечный результат игры (то есть победа белых, победа черных или ничья) и количество ходов, необходимых для достижения этого результата, при условии, что оба варианта предполагают идеальную игру. Поскольку каждый законный ход в закрытой позиции приводит к другой закрытой позиции, основа таблицы действует как оракул, который всегда обеспечивает оптимальный ход. Основы таблиц генерируются ретроградным анализом, работая в обратном направлении с шахматных позиций. К 2005 году были созданы основания для всех позиций, имеющих до шести фигур, включая двух королей. К августу 2012 года настольные базы решали шахматы почти для каждой позиции до семи фигур, при этом некоторые подклассы были исключены из-за их предполагаемой тривиальности; эти пропущенные позиции были включены к августу 2018 года.

Измерения

Перед созданием таблицы, программист должен выбрать метрику оптимальности, что означает, что они должны определить, в какой момент игрок "выиграл" игру. Каждая позиция, решенная основой таблицы, будет иметь расстояние (т.е. количество ходов или слоев) от этой конкретной точки или будет классифицироваться как ничья. На сегодняшний день используются три различных показателя: глубина мат (DTM) Игра может быть выиграна только мат. Глубина до конверсии (DTC) Игра может быть выиграна матом, захватом материала или продвижением пешки. Например, в KQKR конверсия происходит, когда белые захватывают черную башню. Глубина до нуля (DTZ) Игра может быть выиграна матом, захватом материала или перемещением пешки. Например, в KRPKR нулирование происходит, когда Белые приближают свою пешку к восьмому ряду. DTZ является единственной метрикой, которая поддерживает правило пятидесяти движений, поскольку она определяет расстояние до "нулевого движения" (то есть движения, которое перенастраивает счет движений на ноль в соответствии с правилом пятидесяти движений). По определению, все "выигранные" позиции всегда будут иметь DTZ DTC DTM. В позициях без пешек или в позициях с только заблокированными пешками, DTZ идентичен DTC. Различие между DTC и DTM можно понять, проанализировав диаграмму справа. Оптимальная игра зависит от того, какая метрика используется. Метрическая игра DTC DTM DTC 1. Qxd1 Kc8 2. Qd2 Kb8 3. Qd8# 1 3 DTM 1. Qc7+ Ka8 2. Qa7# 2 2 Согласно метрике DTC, белые должны захватить башню, потому что это немедленно приводит к позиции, которая, безусловно, выиграет (DTC = 1), но потребуется еще два хода, чтобы фактически получить мат (DTM = 3). В отличие от этого, согласно метрике DTM, белые пары в двух ходах, так что DTM = DTC = 2. Эта разница типична для многих финальных игр. DTC всегда меньше или равна DTM, но метрика DTM всегда приводит к самому быстрому мат. Кстати, DTC = DTM в необычной финальной игре двух рыцарей против одной пешки, потому что захват пешки (единственного материала, который есть у черных) приводит к ничьей, если захват также не является мат.

Шаг 1: генерация всех возможных позиций

После выбора метрики, первый шаг - создать все позиции с данным материалом. Например, для создания DTM-базы таблиц для финальной игры король и королева против короля (KQK), компьютер должен описать приблизительно 40 000 уникальных правовых позиций. Леви и Ньюборн объясняют, что число 40 000 происходит из аргумента симметрии. Черный король может быть помещен на любой из десяти квадратов: a1, b1, c1, d1, b2, c2, d2, c3, d3 и d4 (см. Диаграмму). На любом другом квадрате его положение может считаться эквивалентным по симметрии вращения или отражения. Таким образом, нет никакой разницы, находится ли черный король в углу на a1, a8, h8 или h1. Умножьте это число 10 максимум на 60 (законных оставшихся) квадратов для размещения Белого короля, а затем максимум на 62 квадрата для Белой королевы. Умножение 10×60×62 = 37,200. Несколько сотен из этих позиций являются незаконными, невозможными или симметричными отражениями друг друга, поэтому фактическое число несколько меньше. Для каждой позиции база таблицы оценивает ситуацию отдельно для белых, чтобы двигаться, и для черных, чтобы двигаться. Предполагая, что у белых есть королева, почти все позиции побеждают белые, причем мат вынужден в не более десяти ходов. Некоторые позиции выпадают из-за тупика или неизбежной потери королевы. Каждая дополнительная фигура, добавленная к финальной игре без пешек, умножает количество уникальных позиций примерно на фактор шестьдесят, что является приблизительным числом квадратов, не занятых другими фигурами. Конечные игры с одной или несколькими пешками увеличивают сложность, потому что аргумент симметрии уменьшается. Поскольку пешки могут двигаться вперед, но не в сторону, вращение и вертикальное отражение доски вызывает фундаментальное изменение в природе позиции. Наилучший расчет симметрии достигается путем ограничения одной пешки до 24 квадратов в прямоугольнике a2 a7 d7 d2. Все остальные фигуры и пешки могут быть расположены в любом из 64 квадратов относительно пешки. Таким образом, конечная игра с пешками имеет сложность 24/10 = 2,4 раза сложнее, чем без пешек с таким же количеством фигур.

Шаг 3: Проверка

После создания базовой таблицы и оценки каждой позиции результат должен быть проверен независимо. Цель состоит в том, чтобы проверить самосогласованность результатов таблицы. Например, на рисунке 1 выше программа проверки видит оценку "мат в трех слоях (Kc6)". Затем он смотрит на положение на рисунке 2, после Kc6, и видит оценку "мат в двух слоях". Эти две оценки согласуются друг с другом. Если бы оценка на рисунке 2 была чем-то другим, она была бы несовместима с рисунком 1, поэтому основание таблицы нужно было бы исправить.

Захват, продвижение пешки и специальные ходы

Столешница из четырех частей должна опираться на столешницу из трех частей, которая может быть получена, если одна часть будет захвачена. Аналогичным образом, стол, содержащий пешку, должен иметь возможность полагаться на другие столбы, которые имеют дело с новым набором материала после продвижения пешки к царице или другой фигуре. Программа ретроградного анализа должна учитывать возможность захвата или продвижения пешки на предыдущем ходу. В табличных базах предполагается, что кастинг невозможен по двум причинам. Во-первых, в практических играх это предположение почти всегда верно. (Однако, в составных задачах и исследованиях, по конвенции, допускается кастинг.) Во-вторых, если король и башня находятся на своих первоначальных квадратах, закидка может быть разрешена или нет. Из-за этой неоднозначности необходимо будет провести отдельные оценки для государств, в которых закрепляние является возможным или невозможным. Такая же двусмысленность существует для захвата в прохождении, поскольку возможность в прохождении зависит от предыдущего шага противника. Однако практическое применение en passant часто встречается в концовках пешек, поэтому табличные основания учитывают возможность en passant для позиций, где обе стороны имеют по крайней мере одну пешку.

Использование априорной информации

Согласно описанному выше методу, основание таблицы должно допускать возможность того, что данная фигура может занять любую из 64 квадратов. В некоторых позициях возможно ограничить пространство поиска, не влияя на результат. Это экономит вычислительные ресурсы и позволяет выполнять поиски, которые в противном случае были бы невозможны. Ранний анализ этого типа был опубликован в 1987 году в игровой концовке KRP(a2) KBP(a3) (король, башня и пешка на a2 против короля, арки и пешки на a3), где черный арки движется по темным квадратам (см. пример позиции справа). В этой позиции мы можем сделать следующие априорные предположения: если фигура захвачена, мы можем найти полученную позицию в соответствующей таблице с пятью фигурами. Например, если черная пешка захвачена, посмотрите на недавно созданную позицию в KRPKB. Белая пешка остается на a2; движения по захвату выполняются по первому правилу. Черная пешка остается на а3; движения по захвату выполняются по первому правилу. Результатом этого упрощения является то, что вместо поиска 48 * 47 = 2256 перестановок для расположения пешек, существует только одна перестановка. Уменьшение пространства поиска в 2 256 раз позволяет сделать расчет намного быстрее. Блайхер разработал коммерческую программу под названием "Freezer", которая позволяет пользователям создавать новые таблицы из существующих таблиц Nalimov с априорной информацией. Программа могла создать базу для позиций с семью или более фигурами с заблокированными пешками, даже до того, как стала доступна база для семи фигурок.

Шахматы по переписке

В шахматах на основе переписки игрок может обратиться за помощью к шахматному компьютеру, если этикет соревнования позволяет это. Некоторые организации, занимающиеся перепиской, в своих правилах делают различие между использованием шахматных машин, которые рассчитывают позицию в реальном времени, и использованием заранее вычисленной базы данных, хранящейся на компьютере. Использование основы для игры в конце игры может быть разрешено в живой игре, даже если использование движка запрещено. Игроки также использовали табличные базы для анализа окончательных игр из-за игры на доске после окончания игры. Для анализа финала, который произошел в переписной игре Каспаров против Мира, была использована таблица из шести частей (KQQKQQ). Конкурентные игроки должны знать, что некоторые столы игнорируют правило пятидесяти ходов. Согласно этому правилу, если пятьдесят ходов прошли без захвата или пешки, любой игрок может претендовать на ничью. ФИДЕ несколько раз меняла правила, начиная с 1974 года, чтобы разрешить сто ходов для финальных игр, где пятидесяти ходов было недостаточно для победы. В 1988 году ФИДЕ разрешила семьдесят пять ходов для KBBKN, KNNKP, KQKBB, KQKNN, KRBKR и KQPKQ с пешками на седьмом ряду, потому что табличные базы обнаружили позиции в этих конечной игре, требующие более пятидесяти ходов для победы. В 1992 году ФИДЕ отменила эти исключения и восстановила правило пятидесяти ходов в его первоначальном виде. В 2013 году ICCF изменила правила для шахматных турниров по переписке, начиная с 2014 года; игрок может претендовать на победу или ничью на основе таблицы из шести человек. В этом случае правило пятидесяти ходов не применяется, и количество ходов для спаривания не принимается во внимание. В 2020 году эта цифра увеличилась до семи человек.

Компьютерные шахматы

Знания, содержащиеся в табличных базах, дают компьютеру огромное преимущество в конечной игре. Компьютеры не только могут играть идеально в пределах игры, но и могут упростить выигрышную позицию в таблице из более сложной игры. Для последней цели некоторые программы используют "бит-базы", которые дают игре теоретическое значение позиций без количества ходов до конверсии или мат , то есть они только показывают, выиграна ли позиция, проиграна или ничья. Иногда даже эти данные сжимаются, и битбаза показывает только то, выиграна ли позиция или нет, не делая никакой разницы между проигранной и ничьей. который подходит для всех 3-х, 4-х и 5-ти битных баз в 157 МБ. Это всего лишь часть 7,05 ГБ, которые требуются для таблиц Nalimov. Некоторые специалисты по компьютерным шахматам заметили практические недостатки использования столов. В дополнение к игнорированию правила пятидесяти ходов, компьютер в сложной позиции может избежать проигрыша в конце таблицы, даже если противник не может практически выиграть, не зная основы таблицы. Неблагоприятным эффектом может быть преждевременная отставка или низкая линия игры, которая проигрывает с меньшим сопротивлением, чем игра без основания для стола. Еще один недостаток - это то, что для хранения триллионов позиций требуется много памяти. Налимовские таблицы, использующие передовые методы сжатия, требуют 7,05 ГБ дискового пространства для всех 5-ти частей и 1,2 ТБ для 6-ти частей. Для 7 частей базового стола Ломоносова требуется 140 ТБ места для хранения. Некоторые компьютеры работают лучше, если их память посвящена обычной поисковой и оценочной функции. Современные движки играют в конечные игры значительно лучше, а использование столов приводит только к очень незначительному улучшению их производительности. Таблицы Syzygy были разработаны Рональдом де Маном и выпущены в апреле 2013 года в форме, оптимизированной для использования шахматной программой во время поиска. Этот вариант состоит из двух столов на конечную игру: меньшая таблица WDL (выигрыш/ничья/проигрыш), которая содержит знания о правиле 50 ходов, и большая таблица DTZ (расстояние до нулевого слоя, т.е. пешка движется или захватывается). Таблицы WDL были разработаны достаточно маленькими, чтобы поместиться на твердотельный накопитель для быстрого доступа во время поиска, тогда как форма DTZ предназначена для использования в корневой позиции, чтобы выбрать теоретически наиболее быстрое расстояние до сброса правила 50 ходов, сохраняя при этом выигрышную позицию, вместо выполнения поиска. Столовые основания Syzygy доступны для всех 6 финишных концов, и теперь поддерживаются многими топ-двигателями, включая Stockfish, Leela, Dragon и Torch. С августа 2018 года доступны все 7-дюймовые столы Syzygy.

Теория конца игры

В контексте, когда правило пятидесяти ходов может быть проигнорировано, табличные базы ответили на давние вопросы о том, являются ли определенные комбинации материала победами или ничьей. Появились следующие интересные результаты: KBBKN Бернхард Хорвиц и Йозеф Клинг (1851) предложили, что черные могут играть вничью, входя в оборонительную крепость, но табличные основания продемонстрировали общую победу, с максимальным DTC = 66 и максимальным DTM = 78. (См. также финал без пешек.) KNNKP Максимальный DTC = DTM = 115 ходов. Рыцари выигрывают в 62,5% позиций, при максимальном ДТМ = 85 ходов. KQRKQR Несмотря на равенство материала, игрок, который перемещается, побеждает в 67,74% позиций. Максимальный DTC - 92, а максимальный DTM - 117. В этом и в KQQKQQ, первый игрок, который проверяет обычно выигрывает. Фридрих Амелунг проанализировал эти две игры в 1900-х годах. KRNKNN и KRBKNN выигрывают для сильнейшей стороны в 78% и 95% случаев соответственно. Стиллеровская таблица DTC показала несколько длительных побед в этих финальных играх. Самая длинная победа в KRBKNN имеет DTC 223 и DTM 238 ходов (не показано). Еще более интересной является позиция справа, где белые побеждают, начиная с 1. Ке-6! Стиллер сообщил, что DTC составляет 243 хода, а DTM позже оказался 262 ходом. В течение нескольких лет позиция "партнёр в 200" (первая диаграмма ниже) держала рекорд по самому длительному компьютерному принудительному партнёрству. (Отто Блати составил задачу "мат в 292 ходах" в 1889 году, хотя и с незаконной стартовой позиции.) В мае 2006 года Бурзуцкий и Коноваль обнаружили позицию KQNKRBN с DTC 517 ходов, чья DTM позже была установлена в 545 ходов. Первоначально предполагалось, что 1000 мат в одном из 8 финальных матчей будет найдено.

Исследования концов игры

Поскольку многие составленные исследования концов игры имеют дело с позициями, которые существуют в табличных основаниях, их обоснованность может быть проверена с использованием табличных основ. Некоторые исследования были опровергнуты табличными базами. Это может быть либо потому, что решение композитора не работает, либо потому, что есть столь же эффективная альтернатива, которую композитор не рассмотрел. Еще один способ, которым таблицы готовят исследования, - это изменение оценки конечной игры. Например, финал с королевой и армянцем против двух башен считался ничьей, но табличные основания доказали, что это победа королевы и армянца, поэтому почти все исследования, основанные на этой финальной игре, не являются обоснованными. Например, Эрик Погосянц составил исследование справа, с белыми играть и выиграть. Его главная цель была 1. Не3 Рх2 2. - Я не могу! В табличной базе было обнаружено, что 1. h4 также выигрывает для белых в 33 ходах, даже если черные могут захватить пешку (что не является лучшим ходом в случае захвата пешки черный теряет в 21 ходе, в то время как Kh1 g2 теряет в 32 ходах). Кстати, основание таблицы не признает решение композитора, потому что оно включает в себя кастинг. В то время как табличные основы привели к некоторым исследованиям, они помогли в создании других исследований. Композиторы могут искать в таблицах интересные позиции, такие как зугцванг, используя метод, называемый добычей данных. Для всех трех-пяти финальных игр и финальных игр без пешек из шести финальных игр был составлен и опубликован полный список взаимных зугцвагов. Были некоторые споры о том, разрешать ли исследования финальной игры, составленные с помощью таблицы, в составлении турниров. В 2003 году композитор и эксперт по концовым играм Джон Ройкрофт обобщил дебаты: [Н] не только мнения широко расходятся, но они часто придерживаются сильных, даже яростных: в одной крайности есть мнение, что, поскольку мы никогда не можем быть уверены, что компьютер был использован, бессмысленно пытаться провести различие, поэтому мы должны просто оценить "исследование" по его содержанию, без ссылки на его происхождение; в другой крайности есть мнение, что использование "мышки", чтобы поднять интересную позицию из готового компьютерного списка, не имеет смысла в композиции, поэтому мы должны запретить любую такую позицию. Сам Ройкрофт согласен с последним подходом. Он продолжает: "Для нас ясно только одно: разделение между классическим композированием и компьютерным композированием должно сохраняться как можно дольше: если есть имя, связанное с диаграммой исследования, это имя является претензией на авторство. "</blockquote> "Объединение

"Играй в шахматы с Богом"

На веб-сайте Bell Labs Кен Томпсон однажды поддерживал ссылку на некоторые из своих данных таблицы. Название гласило: "Играй в шахматы с Богом". Что касается длинных побед Стилера, Тим Краббе сделал аналогичную записку: Играть эти ходы - жуткий опыт. Они не люди; гроссмейстер не понимает их лучше, чем тот, кто только вчера научился играть в шахматы. Рыцари прыгают, короли вращаются, солнце садится, и каждое движение - правда. Это как открытие смысла жизни, но на эстонском.

Номенклатура

Первоначально, таблица Endgame называлась "база данных Endgame" или "база данных Endgame". Это название появилось как в EG, так и в журнале ICCA, начиная с 1970-х годов, и иногда используется сегодня. Согласно Хаворту, впервые термин "столовая база" в журнале ICCA Journal был использован в связи с шахматными финалами в 1995 году. Согласно этому источнику, база данных таблиц содержит полный набор информации, но в базе данных может не хватать некоторой информации. Хаворт предпочитает термин "Таблица финальной игры" и использовал его в статьях, которые он написал. Ройкрофт использовал термин "база данных оракула" в своем журнале EG. Тем не менее, основное шахматное сообщество приняло "стол для окончания игры" как наиболее распространенное название.