チェスエンジン

コンピュータチェスにおいて、チェスエンジンとは、チェスやチェスのバリエーションの位置を分析し、最強とみなされる動きや動きのリストを生成するコンピュータプログラムである。 ^[1]

チェスエンジンは通常、グラフィックスやウィンドウのないコマンド ライン インターフェイスを備えたバックエンドです。エンジンは通常、フロントエンド、つまりChessbaseやWinBoardなどのウィンドウ付きグラフィカル ユーザー インターフェイスとともに使用され、ユーザーはキーボード、マウス、またはタッチスクリーンを介して操作できます。これにより、ユーザーは、それぞれに新しいユーザー インターフェイスを学習することなく、複数のエンジンと対戦することができ、異なるエンジン同士で対戦することもできます。

現在、多くのチェス エンジンが携帯電話やタブレットで利用できるようになり、さらにアクセスしやすくなりました。

「チェス エンジン」という用語の意味は、時とともに変化してきました。1986 年、リンダとトニー シャーザーは、自分たちのプログラム Bebe を第 4 回世界コンピュータ チェス チャンピオンシップにエントリーし、そのプログラムを「チェス エンジン」上で実行しました。これは、彼らの会社である Sys-10, Inc. ^{[2] が製造および販売していたチェス コンピュータ ハードウェアのブランド名です。 [3] 1990}年までに、Deep Blue の開発者であるFeng-hsiung HsuとMurray Campbell は、自分たちのプログラムに「検索エンジン」を追加することについて書いていましたが、これは明らかにハードウェアではなくソフトウェアを指していました。^[4] 1991 年 12 月、Computer-schach & Spiele は、Chessbaseが最近リリースしたFritz を「チェス エンジン」のドイツ語訳である「Schach-motor」と呼びました。 ^[5] 1993年初頭までに、マーティ・ハーシュは、チェスマスター3000やバトルチェスなどの市販のチェスプログラムと、チェスジーニアスや彼自身のMChess Proなどの「チェスエンジン」を区別していました。彼の特徴によれば、市販のチェスプログラムは低価格で、派手なグラフィックを備えていますが、SSDF（スウェーデンチェスコンピュータ協会）の評価リストでは上位にランクされていません。一方、エンジンはより高価で、高い評価を得ています。^[6]

1994年、シェイ・ブシンスキーはジュニアプログラムの初期バージョンに取り組んでいました。彼はグラフィックスよりもチェスのプレイ部分に重点を置きたいと考え、ジュニアをWinboardと通信させる方法をティム・マンに尋ねました。ティムの答えは、チェスエンジン通信プロトコルまたはWinboardエンジンとして知られるようになったものの基礎となり、もともとはGNUチェスのコマンドラインインターフェース のサブセットでした。^[7]

同じく1994年に、スティーブン・J・エドワーズはポータブルゲーム表記法（PGN）仕様を発表しました。この仕様では、PGN読み取りプログラムに「完全なチェスエンジン」は必要ないと述べています。また、3つの「グラフィカルユーザーインターフェイス」（GUI）として、XBoard、pgnRead、データベースのSlappyについても言及しています。^[8]

2000 年代半ばまでに、エンジンは非常に強力になり、最高の人間プレイヤーにさえ勝つことができるようになりました。特に限られた力を持つエンジンを使用した娯楽目的を除いて、人間とエンジンの対戦は現在ではまれであり、エンジンは対戦相手ではなく分析ツールとしてますます認識されるようになっています。

一般的な Winboard エンジンには、 Crafty、 ProDeo ( Rebelベース)、Chenard、 Zarkov、 Phalanxなどがあります。

1995年、ChessbaseはFritz  4を独立したエンジンとして組み込んだデータベースプログラムのバージョンをリリースしました。これがChessbaseプロトコルの初登場でした。その後すぐに、同社はエンジンJuniorとShredderを製品ラインナップに追加し、CBプロトコルのエンジンを独立したプログラムとして組み込んで、Chessbaseプログラムまたは他のFritzスタイルのGUIのいずれかにインストールできるようにしました。Fritz 1-14はChessbaseエンジンとしてのみ発行されましたが、Hiarcs、 Nimzo、 Chess Tiger、CraftyはUCIまたはWinboardエンジンであったにもかかわらず、Chessbase形式に移植されました。最近、Chessbaseは、Komodo、Houdini、Fritz 15–16、RybkaなどのプレイプログラムにUniversal Chess Interface (UCI)エンジンをChessbaseエンジンに変換するのではなく、組み込むようになりました。

2000 年、Stefan Meyer-Kahlenと Franz Huber は、より詳細なプロトコルでより幅広い機能を導入したUniversal Chess Interfaceをリリースしました。その後すぐにChessbase はWinboard エンジンのサポートを中止し、エンジン GUI とChessbaseプログラムに UCI のサポートを追加しました。現在、トップ エンジンのほとんどが UCI です: Stockfish、 Komodo、 Leela Chess Zero、 Houdini、 Fritz 15-16、 Rybka、 Shredder、 Fruit、 Critter、 Ivanhoe、Ruffian。

1998年から、ドイツの会社ミレニアム2000は、チェス専用コンピュータからソフトウェア市場へ一時的に移行し、ChessGeniusやShredderを含む一連のCD用のミレニアムチェスシステム（MCS）プロトコルを開発しましたが、 2001年以降は新しいソフトウェアのリリースを中止しました。^[9] より長く使用されているエンジンプロトコルは、オランダの会社Lokasoftによって使用されており、^{[10]最終的にEd Schröderの}Rebelのマーケティングを引き継ぎました。

チェス エンジンのプレイ力は継続的に向上しています。これは、処理能力の向上により、一定時間内にさらに深いところまで計算できるようになったことが一因です。さらに、プログラミング技術が向上し、エンジンは分析するラインをより厳選し、より正確な位置を把握できるようになりました。チェス エンジンは、多くの場合、以前に計算した膨大なオープニング「ブック」を使用して、最初の数手、場合によっては深く分析されたラインで 20 手以上までプレイ力を高めます。^{[引用が必要]}

一部のチェス エンジンは、チェスの位置のデータベース、および以前に計算された評価と最善の動き (実質的には、繰り返し発生するチェスの位置の「辞書」のようなもの) を保持しています。これらの位置は事前に計算されているため、エンジンはデータベースで指定された動きの 1 つを実行するだけで済み、計算時間が節約され、より強力で高速なプレイが可能になります。

一部のチェスエンジンは、終盤のプレイング力を高めるために終盤テーブルベースを使用しています。終盤テーブルベースには、少量の資料ですべての可能な終盤の位置が含まれています。各位置は、次に動くプレイヤーの勝ち、負け、または引き分けとして最終的に決定され、両側が最善のプレイで終了するまでの移動回数が決定されます。テーブルベースは、すべての位置について、最適な防御に対して最も早く勝つ動き、または最適な攻撃に対して最も遅く負ける動きを特定します。このようなテーブルベースは、7個以下のチェスの終盤で使用できます（6個の白の駒と1個の黒のキングなど、些細な終盤の位置は除外されます）。^{[11] [12]}

エンディングで不可逆な改善を達成するための操作に、チェス エンジンの計算範囲を超える動きが必要な場合、エンジンはエンドゲーム テーブルベースを使用せずに最善の動きを見つけられる保証はなく、多くの場合、結果として50 手ルールに違反する可能性があります。多くのエンジンは、強さを高める方法として、永続的な脳(対戦相手のターン中に計算を継続する) を使用します。

分散コンピューティングは、チェスエンジンのソフトウェアコードを改善するためにも使用されています。2013年、Stockfishチェスプレイプログラムの開発者は、ソフトウェアコードの改善に分散コンピューティングを使用し始めました。^{[13] [14] [15]} 2017年6月の時点で^[update]、合計745年以上のCPU時間が4億8500万以上のチェスのゲームをプレイするために使用され、その結果はチェスプレイソフトウェアの小さな段階的な改善に使用されました。^[16] 2019年、Etherealの作者Andrew Grantは、Stockfishのテストフレームワークに基づいて分散コンピューティングテストフレームワークOpenBenchを開始しました。^{[17] [18]}これは現在、チェスエンジンで最も広く使用されているテストフレームワークです。^[要出典]

1990 年代後半までに、トップクラスのエンジンは非常に強力になり、それらのエンジンと対戦して勝てるプレイヤーはほとんどいませんでした。プレイヤーのチャンスを増やすために、エンジンには強さを調整または制限する設定が含まれるようになりました。2000 年にStefan Meyer-Kahlenと Franz Huber がUniversal Chess Interfaceプロトコルをリリースしたとき、パラメータ uci_limitstrength と uci_elo が含まれ、エンジンの作者は、レーティング リストの 1 つによって調整されたElo レーティングに従って評価されたさまざまなレベルを提供できるようになりました。UCI エンジンのほとんどの GUI では、ユーザーがメニュー内でこの Elo レーティングを設定できます。このパラメータを採用していないエンジンでも、調整可能な強さのパラメータがある場合があります (例: Stockfish 11)。uci_elo パラメータを持つエンジンには、Houdini、Fritz 15–16 、Rybka、Shredder、Hiarcs、Junior、Zappa、およびSjengがあります。Shredder、Chess Assistant、Convekta Aquarium、^[19] Hiarcs Chess Explorer、Martin BlumeのArena ^[20]などのGUIには、エンジンのuci_eloパラメータを設定するためのドロップダウンメニューがあります。FritzファミリーのGUI、Chess Assistant、Aquariumには、ランク付けされた動きのリストを生成するエンジンの能力に基づいてエンジンの強さを制限する独立した手段もあります（「principle variations」の略でmultipvと呼ばれます）。

コンピュータトーナメントの結果は、チェスエンジンの相対的な強さの一端を示しています。しかし、トーナメントでは、正確な強さの判定に統計的に有意な数のゲームがプレイされません。実際、有意性を達成するために、ほぼ互角のエンジン間でプレイする必要があるゲームの数は数千に上り、したがってトーナメントの枠組みでは非現実的です。^[21]ほとんどのトーナメントでは、あらゆる種類のハードウェアが許可されているため、エンジン/ハードウェアの組み合わせのみが比較されています。

歴史的に、最も強力なエンジンは商用プログラムでした。アマチュア エンジンがトーナメントで優勝したり、その他のパフォーマンスが優れている場合 (たとえば、 2005 年のZappa )、すぐに商用化されます。これらのトーナメントで獲得したタイトルは、優勝したプログラムに大きな名誉をもたらすため、マーケティング目的で使用されます。ただし、 2010 年代後半にLeela Chess ZeroやStockfishなどのボランティア分散コンピューティング プロジェクトや、 FishTestや OpenBench などのテスト フレームワークが登場して以来、トーナメントで最強のエンジンとして、フリーおよびオープン ソースプログラムが商用プログラムに取って代わるようになりました。

現在開催中のトーナメントは次のとおりです:

• トップチェスエンジン選手権(TCEC)
• 世界コンピュータチェス選手権(WCCC および WCSC)
  • 世界コンピュータスピードチェス選手権
• Chess.com コンピュータチェス選手権(CCC)

歴史的なトーナメントには以下のものがあります:

• オランダオープンコンピュータチェス選手権
• インターネットコンピュータチェストーナメント（CCT）
• 国際パーダーボルンコンピュータチェス選手権
• 北米コンピュータチェス選手権

チェス エンジンの評価リストは、エンジンの相対的な強さを統計的に有意に測定することを目的としています。これらのリストでは、エンジン間で複数のゲームをプレイします。また、エンジンの強さの違いのみを測定するために、オープニング ブック、時間制御、エンジンが使用するコンピューター ハードウェアを標準化するものもあります。これらのリストは、ランキングだけでなく、特定の評価の誤差の範囲も提供します。

レーティング リストのレーティングは、Elo システム(または同様のレーティング方法) を使用して計算されますが、FIDE Elo レーティングや他のチェス連盟の人間プレイヤーのレーティングとは直接関係がありません。SSDF が何年も前に開催した (エンジンが今日の強さからは程遠い頃) 人間対機械のゲームを除き、これらのレーティング リストとプレイヤー プールの間には調整はありません。したがって、重要な結果はランクとレーティング間の差であり、絶対値ではありません。

多くの評価リストから外れているのが、 IPPOLITとその派生プログラムである。これらは非常に強力でオープンソースであるが、商用ソフトウェア業界からは、 Rybkaの逆アセンブルバイナリから派生したものだと主張している。^[22]この論争により、これらすべてのエンジンは多くのトーナメントや評価リストからブラックリストに載せられた。Rybkaは今度はFruitに基づいていると非難され、^[23] 2011年6月にICGAは正式にRybkaはFruitとCraftyから派生していると主張し、国際コンピュータゲーム協会（ICGA）の世界コンピュータチェス選手権からRybkaを追放し、これまでの優勝（2007年、2008年、2009年、2010年）を取り消した。^[24] ICGAはこの決定に対して批判を受けた。^[25]それにもかかわらず、RybkaはCCRLやCEGTなどの多くの評価リストにまだ掲載されており、IPPOLITの派生ソフトRobbolitoの派生ソフトHoudini ^[26]やHoudiniの派生ソフトFireも掲載されています。さらに、Stockfishの派生ソフトFat Fritz 2 ^[27]もほとんどの評価リストに掲載されています。

チェス エンジンの評価リストには、さまざまな要素が存在します。

• ゲームの数。各エンジンをテストする際のゲーム数が多いほど、統計的有意性が高まります。
• 各エンジンの ELO を計算するために使用される式。
• 時間制御:
  • より長い時間制御はトーナメントのプレイの強さを判断するのに適していますが、テストに時間がかかるか、結果の統計的有意性が低くなります。
  • トーナメントでは通常、増分時間制御が使用されますが、多くの評価リストでは代わりに循環/繰り返し時間制御が使用されるため、増分時間制御はトーナメントのプレイの強さを判断するのに適しています。
  • 評価リスト全体にわたって一貫した時間コントロールと、各テストごとに異なる時間コントロール。後者は前者よりも統計的有意性が低くなります。異なる時間コントロールは潜在的な交絡因子となるためです。これはCCRLにとって特に問題です。CCRLはCCRL 40/15リストで周期的/反復時間コントロール（40/15）と増分時間コントロール（15"+10'）の両方を使用しながら、両方の時間コントロールを同じリストに保持しているからです。^[28]
• エンジンのテストに使用される対戦相手。
  • 一部の評価リストでは、各対戦エンジンの最新バージョンに対してのみエンジンをテストしますが、他の評価リストでは、テスト対象のエンジンに ELO が最も近い各対戦エンジンのバージョンに対してエンジンをテストします。
  • ほとんどの評価リストでは、評価リスト上のすべてのエンジンを、評価リスト上の他のすべてのエンジンとラウンドロビントーナメント形式でテストしていません。これにより、特にCCRLとCEGTの評価リストに歪みが生じます。^[29]
• 使用されるハードウェア:
  • より高速でメモリの多いハードウェアは、より強力なプレイにつながります。
  • 64ビット（32ビットに対して）ハードウェアとオペレーティングシステムは、ビットボードベースのプログラムを優先します。
  • AVX2やAVX512などの最新の命令セットを使用するハードウェアでは、ニューラル ネットワークで一般的なコード内でベクトルとベクトル組み込みを使用するエンジンが優先されます。
  • グラフィックス プロセッシング ユニットは、ディープ ニューラル ネットワークを備えたプログラムに適しています。
  • マルチプロセッサ ハードウェアとシングルプロセッサ ハードウェア。
  • 評価リスト全体で一貫したハードウェアと、テストごとに異なるハードウェア。後者は前者よりも統計的有意性が低くなります。異なるハードウェアは潜在的な交絡因子となるためです。これはCEGTでは特に問題となります。なぜなら、 CEGTでは複数のテスターがそれぞれ独自のハードウェアを使用して各エンジンをテストするからです。^[30] CCRLでも同じ問題が発生します。^[31]
• 設定を熟考する（相手が考えている間に推測分析する）別名パーマネントブレイン。
• 転置テーブルのサイズ。
• GUI設定。
• 本の設定を開きます。

これらの違いは結果に影響し、評価リスト間の直接的な比較を困難にします。

現在の評価リストと評価リスト組織は次のとおりです。

• コンピュータチェス レーティング リスト (CCRL)
  • CCRL ブリッツ 2+1
  • CCRL40/15
  • CCRL FRC
• チェスエンジングランドトーナメント(CEGT)
  • CEGT ブリッツ
  • CEGT 40/20
  • CEGT 40/120
  • CEGT 3"+1'
  • CEGT 5"+3'
  • CEGT 25"+8'
• ステファン・ポール コンピュータチェス (SPCC)
• Mac チェス エンジン レーティング リスト (MCERL)
• アンチドローレーティングリスト (ADRL)
  • ADRL ブリッツ
  • 40/120 の
• イップマンチェス
  • イプマンチェス インテル i9 7980XE
  • イップマンチェス インテル i7 11800H
  • イップマンチェス i7 2670QM
  • イップマンチェス i7 5960x
  • イップマンチェスリスト i3 M380
• 国連

過去の評価リストと評価リスト組織には次のものがあります。

• コンピュータチェス レーティング リスト (CCRL)
  • CCRL 40/2 アーカイブ
• FastGM の評価リスト (FGRL)
  • FGRL 4"+2.4'
  • FGRL 30"
• イップマンチェス
  • イップマンチェス i7 970
• アイポン
• ギャンビット評価リスト (GRL)
• FastGM の評価リスト (FGRL)
  • FGRL 1"+0.6'
  • FGRL 10"+6'
  • FGRL 60"+15'
  • FGRL 16 コア vs RTX 2070

エンジンは、特定のポジションでのパフォーマンスを測定することでテストできます。典型的なのは、各ポジションに対して1つの最善の動きを見つけるテストスイートの使用です。これらのポジションは、位置的、戦術的、または終盤のプレイに向けることができます。たとえば、Nolotテストスイートは、深い犠牲に焦点を当てています。 ^{[32] BT2450およびBT2630テストスイートは、チェスエンジンの戦術的能力を測定し、} REBELで使用されています。^{[33] [34]}また、Brilliancyと呼ばれる一般的なテストスイートもあり、これは主にHow to Reassess Your Chess Workbookからコンパイルされました。^[35] Strategic Test Suite（STS）は、エンジンの戦略的強さをテストします。^[36]別の最新のテストスイートは、30のチェスパズルを含むNightmare IIです。^{[37] [無関係な引用]}

1999年、ガルリ・カスパロフはMSN Gaming Zoneが主催するインターネット上で「カスパロフ対世界」というチェスゲームをプレイした。双方ともコンピュータ（チェスエンジン）の支援を受けた。「世界チーム」には75か国以上から5万人以上が参加し、多数決で手番を決めた。ゲームは4か月続き、カスパロフが62手目で、コンピュータプログラムDeep Juniorで28手のうち強制チェックメイトを宣言して終了した。世界チームの投票者は10月22日に辞任した。ゲーム後、カスパロフは「これはチェス史上最高のゲームだ。膨大なアイデアの数、複雑さ、そしてチェスにもたらした貢献により、チェスはこれまでプレイされた中で最も重要なゲームとなっている」と語った。^[38]

いくつかのチェス エンジンは、非標準のチェスの駒をシミュレートしたり、非標準のボードでのプレイを分析したりするために必要なコードを追加して、チェスのバリアントをプレイするために開発されています。たとえば、 ChessVとFairy-Max はどちらも、 Capablanca Chess (10×8 ボード)など、最大 12×8 サイズのチェスボードでバリアントをプレイできます。

しかし、より大きなボードの場合、効果的にプレイできるチェス エンジンはほとんどなく、実際、無限のチェスボード (無限チェス) でプレイされるチェス ゲームは、チェス プレイ ソフトウェアによって実質的に影響を受けません。ただし、理論的には、 MuZeroから派生したアルゴリズムを使用するプログラムは、無限の状態空間を処理できます。

XBoard / Winboard は、最も初期のグラフィカル ユーザー インターフェイス(GUI) の 1 つです。Tim Mann がGNU Chessエンジン用の GUI を提供するために作成しましたが、その後、 Winboard プロトコルを使用するCraftyなどの他のエンジンが登場しました。最終的に、 Chessmasterプログラムには、含まれていた King エンジンに加えて、他の Winboard エンジンをインポートするオプションが追加されました。

1995 年、Chessbase はFritzエンジンを Chessbase データベース プログラム内および Fritz GUI 内の別個のプログラムとして提供し始めました。その後すぐに、 JuniorエンジンとShredderエンジンを製品ラインナップに追加し、Fritz で使用されていたのと同じ GUI 内にパッケージ化しました。1990 年代後半には、Fritz GUI はアダプターを介して Winboard エンジンを実行できましたが、2000 年以降、Chessbase は UCI エンジンのサポートを追加しただけで、Winboard にはあまり力を入れなくなりました。

2000 年、Stefan Meyer-Kahlen 氏は、独自に設計した別のUCI GUI で Shredder の販売を開始し、UCI または Winboard エンジンをインポートできるようになりました。

ConvektaのChess AssistantとLokasoftのChessPartnerも、WinboardエンジンとUCIエンジンを自社製品にインポートする機能を追加しました。Shane Hudsonは、Linux、Mac、Windows用の無料GUIであるShane's Chess Information Databaseを開発しました。Martin Blumeは、LinuxとWindows用の別の無料GUIであるArena ^[20]を開発しました。Lucas Mongeは、無料のLucas Chess GUIでこの分野に参入しました。^[39] これら3社は、UCIエンジンとWinboardエンジンの両方を扱うことができます。

^{Androidでは、Aart BikがChess for Android [40]}という別の無料GUIをリリースしており、Gerhard KalabのChess PGN Master ^[41]やPeter OsterlundのDroidfish ^[42]もエンジンのGUIとして機能します。

Computer Chess Wikiには多くのチェスのGUIがリストされています。^[43]

• チェスのバリエーション
• コンピューターチェス
• 通信チェス
• インターネットチェスサーバー
• チェスソフトウェアのリスト

• WinBoard GUI 用の Chess Engine のポリグロット オープニング ブック - 汎用 (学習用) の WinBoard GUI 用の Chess Engine のポリグロット オープニング ブック。
• チェスプログラミングWiki