从人机大战“深蓝”获胜谈起

百年百篇经典科普[电子书]

陈幼松

举世瞩目的国际象棋世界冠军,阿塞拜疆的卡斯帕罗夫同IBM的“深蓝”计算机进行的人机国际象棋比赛,已经在5月11日分出高低,“深蓝”以二胜一负三平的战绩成为赢家,雪洗了去年2月初次同卡斯帕罗夫交锋时败北之耻。

去年2月在美国费城,作为庆祝美国计算机协会成立50周年、同时也是世界上第一台电子计算机诞生50周年的一项活动,“深蓝”便同卡斯帕罗夫进行了对弈。“深蓝”出手不凡,第一盘便给世界冠军以下马威,战胜了卡斯帕罗夫。棋王失利后,深入分析了“深蓝”的程序,在以后几盘中改变了自己的策略,最后在总积分上超过了“深蓝”,保住了棋王的面子。

IBM的研究人员也对“深蓝”的失败认真总结教训,并对它进行了改进。前国际象棋冠军本杰明也把自己的技艺“传授”给“深蓝”,对它进行了“输氧”,使“深蓝”以焕然一新的面貌出现。卡斯帕罗夫得悉对手获得深造提高,更是跃跃欲试。在他主动请战下,便有了这次人机国际象棋大战的安排。结果,在重整旗鼓的“深蓝”面前,世界棋王也只好甘拜下风。

电脑战胜人类棋王的漫长历程

50年代中期诞生的人工智能,其目标就是使机器(电脑)能够实现人的智能活动,包括识别、分析、推理、判断、学习等等。

为了判断人工智能达到多高的水平,很自然便想到使电脑同人脑进行较量。通过电脑同人进行国际象棋比赛,是这种较量最简单也是较理想的方式。所以从人工智能诞生的头一天开始,致力于电脑同人的对弈,便是人工智能一个重要的研究课题。

然而,要实现电脑战胜人脑谈何容易。为了鼓励科学家们在这方面努力,美国麻省理工学院的弗莱德金教授1970年在研究人工智能的主要基地美国卡内基梅隆大学,出资设立了弗莱德金基金。此基金提供三级奖金。

第一级5000美元,奖给第一台达到国际象棋大师水平电脑的设计者。这一级奖金直到1980年才被贝尔实验室的两名科学家领走。

第二级奖金为1万美元,奖给第一台达到国际象棋特级大师水平电脑的设计者。1988年当时还在卡内基梅隆大学攻读博士学位的华裔科学家许封雄,凭以他为首的小组所设计的电脑“深思”,拿走了这一级奖金。

第三级奖金为10万美元,奖给第一台战胜国际象棋世界冠军电脑的设计者。现在由于“深蓝”战胜了卡斯帕罗夫,这项奖金又将被许封雄领走。

许封雄所研究的专业是大型并行处理技术。这是把一项任务分解,由多个处理器进行并行(同时)处理的技术。如果用1个处理器需1秒钟才能完成的任务,用16个处理器进行并处理时,从理论上说用1/16秒便可完成。但并行处理会引起软件设计的复杂性。首先必须把任务分解成能够并行处理的,即同时进行的处理不依赖于其他处理的结果。其次,各处理器之间需相互通信保持协调。

并行处理技术在计算机发展中起着重要作用。因为计算机发展首先便是提高速度。这固然要依靠提高处理器本身的速度,然而单靠处理器来提高计算速度毕竟是有限度的。如能用成百上千个处理器一起进行并行处理,不就可以把速度一下子提高成百上千倍了吗。所以速度最高的巨型计算机无不采用并行处理技术。

另外,随着工作站、个人机的兴起,大型机的发展陷入困境。但是对于大型、重要的信息系统,处理的数据量庞大,对安全性要求高,还不能不用大型机。大型机要提高竞争力就必须降低成本。这就需要采用一般个人机用的速度虽低但便宜得多的处理器。使用这样的处理器而又要达到高得多的速度,就必须使用并行处理技术。

国际象棋对弈是并行处理很好的用武之地。因为每下一步棋就会出现多种可能性。于是,许封雄便通过开发用于下棋的电脑,探索如何利用并行处理技术,来解决复杂的问题。

1989年许封雄带着“深思”来到IBM。IBM非常需要并行处理技术来振兴它的大型机事业,于是成立了以许封雄为首的“深蓝”电脑开发小组。开发的重点放在提高计算速度上。结果开发出专门供下国际象棋用的处理器,它的运算速度达每秒钟2亿次。用32个这样处理器组成的“深蓝”是具有强大并行处理能力的巨型计算机。它能够在3分钟内计算出500亿至1000亿个棋步,而3分钟正好是一般下棋规则中,允许每步棋所能耗用的时间。

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