国际象棋作为一项古老而充满智慧的智力运动,在 AI 时代迎来了新的发展机遇。20 世纪 90 年代后期,IBM 的深蓝研究国际象棋算法,期望打败世界冠军加里卡斯帕罗夫。2016 年底,Deepmind 的 AlphaGo Zero 在围棋领域取得重大突破,也为国际象棋的发展带来了新的思路。
随着时间的推移,AI 在国际象棋领域的应用不断深入。伦敦大学学院的研究人员发现,机器可以通过 “阅读” 解说员的评论区分好棋和臭棋,学会下国际象棋。国际象棋算法 SentiMATE 通过分析专业解说人员的反应来评价每步棋的质量,进而学会这项新技能。它只需更少的数据和较弱的计算能力,就能解决一些国际象棋的基本原则和关键策略。
此外,AlphaZero 也是国际象棋领域的强大 AI。它通过自我对弈学习,发展出一些少见而令人惊讶的策略。虽然它需要大量的计算资源,但它的出现为国际象棋的发展带来了新的可能性。
在国际象棋教学中,AI 的应用也越来越广泛。例如,火花国际象棋利用技术能力,请来行业泰斗和大师作为教研顾问,研发适合青少年儿童发展规律的国际象棋课程。同时,AI 还可以通过分析棋局、提供反馈等方式,帮助学生提高棋艺。
总之,AI 与国际象棋的奇妙融合,为国际象棋的发展和教学带来了新的机遇和挑战。
二、AI 在国际象棋教学中的具体应用(一)棋步学习与评估AI 通过分析解说员评论、内置规则等方式学会下国际象棋并评估棋步质量,为国际象棋教学提供了新的思路。伦敦大学学院的研究人员开发的国际象棋算法 SentiMATE,通过分析专业解说人员的反应来评价每步棋的质量,这使得机器能够在较少的数据和较弱的计算能力下,解决一些国际象棋的基本原则和关键策略。这种方式不仅为初学者提供了一种直观的学习方法,还能帮助有一定基础的棋手更好地理解每一步棋的优劣。在国际象棋教学中,教师可以利用这些 AI 评估工具,为学生提供更准确的反馈,帮助他们提高棋艺。
(二)规则创新与探索DeepMind 运用 AI 技术为国际象棋制定新规则,展现了 AI 在规则创新方面的巨大潜力。研究团队与前国际象棋世界冠军弗拉基米尔・克拉姆尼克合作,使用 AlphaZero 对预先定义的九种国际象棋规则变体进行测试。这些规则变体包括选手可以吃掉自己的棋子、允许兵卒向后移动两步以及 “禁王车易位” 等。AI 系统以每秒一步和每分钟一步的速度分别完成大量对弈,通过分析平局几率、战术变化等因素,评估不同规则变体的影响。结果显示,大多数变体增加了国际象棋的可能性,“僵局 = 胜利” 这一新规则也让对弈中的考量因素进一步增加。同时,时间控制也会给游戏带来决定性的影响,每秒一步的对弈下成平局的可能性远远低于每分钟一步。这些发现为国际象棋的规则创新提供了参考,也为棋手们带来了新的挑战和乐趣。
(三)智能棋盘助力学习智能棋盘利用 AI 技术为国际象棋爱好者提供了新的学习选择。例如费米 L6 智能棋盘,其核心是拥有自主知识产权的人工智能芯片,算力可以达到人类的 2000 分棋联候补大师级别,能够满足不同用户的需求。在行棋方面,棋盘有设计 LED 灯和内置语音,还有感应装置。当玩家准备行棋时,能行动的路径最多以三种不同的颜色突出显示,每种颜色代表这一步的质量。同时,棋盘会伴有语音播报,所有下棋过程会在右边的电子墨水屏上展现,让玩家能够完全专注于棋盘。此外,智能棋盘还可以自动记录棋局,方便棋局过后的拆棋复盘。无论是人机对战还是人人对战,智能棋盘都能充当一个好的裁判,记录对局的每一步,为棋手提供最佳的下棋步骤。智能棋盘的出现,解决了国际象棋学习过程中缺乏陪练、无专业复盘指导等痛点,让国际象棋爱好者能够随时随地享受科技带来的便利,提升棋艺。
(四)作为素质教育工具在 AI 时代,国际象棋成为素质教育的科学工具,培养孩子多种能力。国际象棋可以培养孩子的战略思维能力、专注力以及塑造逆商,锻炼抗挫折能力。每一盘棋都会产生输赢,孩子在对弈过程中会频繁面对输赢,对他们的抗挫折能力和逆商的锻炼非常重要。此外,复盘总结的能力也是国际象棋教学中培养的重要能力之一,这一能力在生活和工作中都能受益终身。现在国际象棋因为全球化的普及,还可以跟来自世界各地的棋手达成打开国际化交流的目的。国内也陆续开始有了升学、保送的路径,为孩子的未来发展提供了更多选择。例如,擅长国际象棋的青少年,在国内可以作为特长生被高校录取,在国外留学申请时也能发挥作用。总之,国际象棋在 AI 时代作为素质教育工具,具有重要的价值和意义。
三、国际象棋教学中使用 AI 的方法(一)开源实现简易 AI开源项目为实现简易的国际象棋 AI 提供了可行的途径。首先,使用 chess.js 库进行移动迭代,该库基本实现了所有国际象棋的规则算法,能够根据给定的棋盘状态计算出所有合法的走棋方法。同时,利用 chessboard.js 库对棋盘进行可视化,让棋手能够更直观地看到棋局的变化。通过这两个库的结合运用,可以算出最优棋局走法。我们可以从构建一个函数开始,使其能够在所有可行走法中返回一个随机的棋局走法。虽然此算法不是一个非常强大的棋手,但它为我们提供了一个良好的起点,让我们可以与 AI 进行对弈,从而更好地理解国际象棋的规则和策略。
(二)逐步优化 AI 功能移动迭代:通过使用 chess.js 和 chessboard.js 库,我们可以实现对特定棋局进行所有可行走法的计算,并将其可视化。这为后续的优化提供了基础。
局势评估:最简单的局势评估方法是使用表格计算棋盘中每个棋子的相对强度值。通过评估函数,我们可以选择评估结果最佳的走法。这样,算法能够实现吃棋子的功能,提高了 AI 的智能水平。
极小化极大法搜索树算法:使用极小化极大法创建搜索树,算法会根据给定的树深度对递归树进行遍历,在树的叶子节点处评估位置,并将子节点中的最大或最小值返回给父节点。有了极大极小算法,AI 开始理解一些基本的象棋策略。极大极小算法的效率取决于搜索树的深度,这也是我们后续优化的方向之一。
Apha-beta 剪枝:Apha-beta 剪枝是对极小化极大算法的优化,它可以砍掉搜索树中的某些分支,在使用相同资源的情况下,尽可能深地遍历极大极小搜索树。Apha-beta 剪枝不影响极大极小算法的结果,只是使算法运行得更快。如果能够一开始就发现最优的路径,alpha-beta 算法会更加有效。
改善评估函数:初始的评估函数只是计算盘面上的数值,比较简单。我们可以把棋子的位置因素考虑到评估结果里面去,例如在棋盘中间的马会比在棋盘边缘的马位置更好,因为它的可选择性更多,也更加活跃。通过调整棋盘上棋子状态的权重,我们可以使 AI 下出更像样的棋局,像一个业余棋手那样。
通过以上逐步优化,我们可以不断提高国际象棋 AI 的性能,使其在教学中发挥更大的作用。
四、AI 助力国际象棋教学的未来展望(一)发展潜力AI 在国际象棋教学中具有巨大的发展潜力。随着技术的不断进步,AI 国际象棋教学工具将变得更加智能和个性化。例如,通过深度学习算法,AI 可以更好地了解每个学生的学习风格和水平,为他们提供量身定制的教学计划和练习内容。同时,AI 还可以通过分析大量的国际象棋比赛数据,发现新的战术和策略,为学生提供更丰富的学习资源。
此外,AI 国际象棋教学工具还可以与虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术相结合,为学生创造更加沉浸式的学习体验。学生可以通过 VR 设备进入虚拟的国际象棋世界,与 AI 对手进行对战,或者观看国际象棋大师的比赛。AR 技术则可以将国际象棋棋盘和棋子投射到现实世界中,让学生随时随地进行练习。
(二)挑战然而,AI 在国际象棋教学中也面临一些挑战。首先,AI 国际象棋教学工具的开发需要大量的资金和技术支持。目前,市场上的 AI 国际象棋教学工具价格较高,限制了其在学校和家庭中的普及。其次,AI 国际象棋教学工具的准确性和可靠性也需要进一步提高。虽然 AI 可以在一定程度上评估棋步质量和提供反馈,但它仍然不能完全替代人类教师的指导。此外,AI 国际象棋教学工具还需要解决数据隐私和安全问题,确保学生的个人信息和学习数据得到妥善保护。
(三)机遇尽管面临挑战,AI 在国际象棋教学中也带来了许多机遇。首先,AI 可以为国际象棋教学提供更多的创新和趣味性。例如,通过游戏化的教学方式,AI 可以让学生在轻松愉快的氛围中学习国际象棋,提高他们的学习兴趣和积极性。其次,AI 可以为国际象棋教学提供更多的公平性和普及性。无论学生身处何地,只要有网络连接,他们就可以使用 AI 国际象棋教学工具进行学习,不受地域和资源的限制。此外,AI 还可以为国际象棋教学提供更多的社交性和互动性。学生可以通过在线平台与其他学生和教师进行交流和对战,分享学习经验和心得。
总之,AI 在国际象棋教学中具有巨大的发展潜力,但也面临一些挑战。我们应该充分发挥 AI 的优势,同时解决其面临的问题,为国际象棋教学的未来发展提供新的动力和支持。