Shogi en informatique

Le développement d'un logiciel de shogi capable de battre les meilleurs joueurs japonais est un problème de l'informatique qui a été atteint dans les années 2010. Moins connu que le problème de la conception de forts programmes de go, il est néanmoins nettement plus difficile de programmer un bon logiciel de shogi que de programmer un logiciel d'échecs ; de fait les premiers succès des programmes de shogi face à des professionnels du plus haut niveau ont eu lieu près de 20 ans après le match entre Garry Kasparov et Deep Blue.

Le premier match officiel entre un programme et un joueur professionnel, Akira Watanabe, a eu lieu en 2007 et a été remporté par le joueur humain[1]. La première victoire d'un programme informatique contre un professionnel, en l'occurrence la joueuse professionnelle Ichiyo Shimizu, date de 2010[2]. Le programme le plus performant était elmo (en) jusqu'en 2017 avant d'être largement battu par AlphaZero[3].

Complexité

La complexité (en) du shogi est très élevées par rapport à celle de la plupart des autres jeux. Le shogi a en effet la particularité de réutiliser les pièces capturées. Ainsi à chaque coup, il y a plus de possibilités qu'aux échecs. L'ordinateur doit ainsi examiner plus de positions afin de tenir compte des parachutages. Parmi les variantes régionales des échecs, c'est donc au shogi qu'il y a le plus de parties possibles.

Jeu Taille du plateau Nombre de pièces Nombre de pièces différentes Nombre de positions légales Nombre de parties possibles Durée moyenne d'une partie
(en nombre de coups)
Échecs[alpha 1]6432610471012380
Xiangqi9032710481015095
Shogi81408107110226140[4]
Go[5]361Jusqu'à 36111017110360150

Championnat du monde des programmes de shogi

La Computer Shogi Association (CSA) organise chaque année depuis 1990 un championnat du monde des programmes de shogi[6]. La cadence est de 25 minutes par joueur. En 1990, seuls 6 programmes ont participé ; en 2001 55 programmes différents ont pris part à la compétition. En 2009 quatre programmes (GPS Shogi, Otsuki Shogi, Monju et KCC Shogi) qui n'avaient jamais remporté de tournoi CSA ont battu trois des meilleurs programmes de l'année précédente (Bonanza, Gekisashi et YSS)[7].

Vainqueur des championnats du monde CSA des logiciels de shogi
AnnéeDéveloppeurProgrammeNombre de victoires / nombre de parties jouées
11990Nobuhiro YoshimuraEisei Meijin
5/5
21991Kazurou MoritaMorita Shogi 3
7/8
31992Log corp.Kiwame
5/7
41993Log corp.Kiwame II
7/7
51994Shinichirou KanazawaKiwame 2.1
6/7
61996Shinichirou KanazawaKanazawa Shogi
7/7
71997Hiroshi YamashitaYSS 7.0
7/7
81998Yasushi TanaseIS Shogi
6/7
91999Shinichirou KanazawaKanazawa Shogi
6/7
102000Yasushi TanaseIS Shogi
5/7
112001Yasushi TanaseIS Shogi
9/9
122002University of TokyoGekisashi
6/7
132003Yasushi TanaseIS Shogi
6/7
142004Hiroshi YamashitaYSS 7.0
6/7
152005Gekisashi TeamGekisashi
7/7
162006Kunihito HokiBonanza
6/7
172007Hiroshi YamashitaYSS 7.0
6/7
182008Gekisashi TeamGekisashi
6/7
192009GPS TeamGPS Shogi
6/7
202010[8]Gekisashi TeamGekisashi
6/7
212011[9]Eikyu ItoBonkras
5/7
222012GPS TeamGPS Shogi
6/7
232013Kunihito HokiBonanza
5/7
242014Osaka City University Mathematical Engineering LaboratoryApery
5/7
252015Issei YamamotoPonanza
7/7
262016Issei YamamotoPonanza
7/7
272017Makoto Takizawaelmo (en)
7/7
28 2018 Barrel house Hefeweizen
6/7

Matchs entre humains et ordinateurs

Dans les années 1980, en raison des faibles capacités des mémoires et des processeurs, les programmes de shogi jouaient lentement et avaient un niveau faible. Un domaine particulier pour lequel les logiciels de shogi ont un avantage sur les joueurs humains est celui de la résolution de tsumeshogis, qui se prêtent beaucoup mieux à une approche par force brute ; de fait un jeu de tsumeshogi faisait partie dès 1983 du catalogue de la SG-1000.

Le niveau des programmes a grandement augmenté au cours de la première décennie des années 2000. Le 23 octobre 2005 lors du 3e International Shogi Forum, la fédération japonaise de shogi (en) autorise Toshiyuki Moriuchi à affronter le logiciel YSS avec une cadence de 30 secondes par coup et un handicap (en) d'un fou[10].

En 2007, Yoshiharu Habu a estimé la force du logiciel Bonanza qui avait remporté le championnat du monde des logiciels l'année précédente ; dans un article du Nihon Keizai Shimbun du 26 mars 2007 concernant le match entre Akira Watanabe et Bonanza, Habu a estimé Bonanza au rang de deuxième dan. En 1996 le même Habu avait annoncé qu'un ordinateur pourrait le battre en 2015[11]. En 2011, le développeur de Bonkras affirmait que les meilleurs programmes de shogi étaient aussi fort qu'un professionnel de niveau intermédiaire[12].

Restrictions

Le 18 septembre 2005, le joueur professionnel 5e dan Takanori Hashimoto (en) joua une partie contre le programme Tacos, développé au sein du Collège doctoral de sciences et techniques de Hokuriku. Tacos prit l'avantage durant l'ouverture et le milieu de partie mais ne sut pas percer la défense d'Hashimoto, qui finit par l'emporter[13]. Le 14 octobre 2005, la fédération japonaise interdit aux joueurs professionnels d'affronter des logiciels de shogi, afin de préserver la dignité des professionnels[14]. Cette interdiction est ensuite maintenue sous la présidence de Kunio Yonenaga de 2008 à 2012.

Match d'exhibition homme-machine du CSA (2003–2009)

Les programmes vainqueurs du championnat CSA obtiennent le droit de se mesurer à de forts joueurs humains ; ces matchs se sont tenus de 2003 à 2009[15].

AnnéeProgrammeJoueur humainHandicapCadenceByo yomiVainqueur
2003IS ShogiKatsumata (5e dan professionnel)2 pièces25 minAucunOrdinateur
2004YSSKatsumata (5e dan professionnel)Tour25 minAucunOrdinateur
2005GekisashiKatsumata (5e dan professionnel)Fou25 minAucunOrdinateur
2006BonanzaYukio Kato (Meijin amateur Asahi)Aucun15 min30 sHumain
2007YSSYukio Kato (Meijin amateur Asahi)Aucun15 min30 sHumain
2008Tanase ShogiYukio Kato (Meijin amateur Asahi)Aucun15 min30 sOrdinateur
2008GekisashiToru Shimizugami (Meijin amateur)Aucun15 min30 sOrdinateur
2009GPS Shogi
 
Aucun1 heure1 minAnnulé

Match entre Akara et Shimizu

En 2010, le programme Akara l'emporte face à la joueuse professionnel Ichiyo Shimizu après que la fédération japonaise a donné son aval pour la confrontation. Akara agrégeait les coups proposés par les quatre logiciels Gekisashi, GPS Shogi, Bonanza et YSS ; le coup effectivement joué étant le coup proposé majoritairement (et celui de Gekisashi en cas d'égalité).

Shimizu joua le premier coup de la partie et perdit en 86 coups le 11 octobre 2010 au terme d'un peu plus de 6 heures de jeu suivi en direct par 750 personnes (la cadence étant de 3 heures par joueur suivies d'un byo yomi d'une minute par coup)[16]. Cependant le jeu de Shimizu a été critiqué et il a été dit que le niveau d'Akara était encore à ce stade inférieur à celui des meilleurs professionnels masculins[17].

Bonanza et Akara contre deux amateurs forts (2011)

Le 24 juillet 2011 eut lieu un match par équipe de deux entre les programmes Akara et Bonanza d'une part, et d'autre part les amateurs Kosaku (qui à l'époque passait l'examen pour devenir professionnel) et Shinoda (qui avait remporté le Ryuo amateur en 1999). Les amateurs jouaient en consultation et on perdu le match sur le score de 0 victoires à 2[18], [19],[20]

PartieProgrammeSenteGoteNombre de coupsTemps de reflexion du programmeTemps de réflexion des joueursHardwareVainqueur
1BonanzaKosaku & ShinodaBonanza9324 min 41 s2 heures 2 min17 processeurs, 132 cœurs, 300 GBBonanza
2AkaraAkaraKosaku & Shinoda15025 min 54 s1 heures 42 minIntel Xeon W3680 6 cœursAkara

Bonkras contre Yonenaga

Le 21 décembre 2011 eut lieu un match entre le programme Bonkras et le Meijin 1993 Kunio Yonenaga après que celui-ci a pris sa retraite. La cadence était de 15 minutes par joueur, suivies d'un byo yomi d'une minute par coup ; la partie dura un peu plus d'une heure et Yonenaga abandonna après 85 coups. Le premier coup de Yonenaga fut un coup de roi, coup inhabituel typique d'une stratégie anti-ordinateur (en) visant à sortir le logiciel de son catalogue de joseki. Le 14 janvier 2012, Bonkras battit de nouveau Yonenaga lors du premier Denou-sen. La cadence était cette fois de 3 heures par joueur suivies d'un byo yomi d'une minute par coup. Bonkras l'emporte après 4 heures et 29 minutes[21],[22]

Denou-sen 2013

Le Denou-sen est un match entre 5 hommes et 5 machines, sponsorisé par Niconico. Les parties sont retransmises en live[23]. Les programmes sélectionnés sont les précédents vainqueurs du championnat du monde des ordinateurs.

Parties
DateSenteGoteNombre de coupsTemps de réflexion
(joueur humain)
Temps de réflexion
(machine)
Vainqueur
23 marsKōru Abe (en)Shueso
113
3 heures, 1 minute3 heures, 15 minutesHumain
30 marsPonanzaShin'ichi Satō (en)
141
3 heures, 59 minutes3 heures, 31 minutesOrdinateur
6 avrilKōhei Funae (en)Tsutsukana
184
3 hours, 59 minutes3 heures, 27 minutesOrdinateur
13 avrilPuella AlphaYasuaki Tsukada (en)
230
3 hours, 29 minutes2 heures, 19 minutesNulle
20 avrilHiroyuki MiuraGPS Shogi[24]
102
3 heures, 59 minutes2 heures, 7 minutesOrdinateur

Denou-sen 2014

Un match entre 5 humains et 5 machines a été organisé entre le 15 mars et le 12 avril 2014[25],[26].

Parties[27]
DateSenteGoteNombre de coupsTemps de réflexion
(joueur humain)
Temps de réflexion
(machine)
Vainqueur
15 marsTatsuya SugaiShueso98[28]4 hours, 39 minute4 hours, 1 minutesOrdinateur
22 marsYaneuraouShinya Satō95[29]5 heures, 0 minutes3 heurs, 27 minutesOrdinateur
29 marsMasayuki ToyoshimaYSS83[30]2 hours, 8 minutes3 heures, 15 minutesHumain
5 avrilTsutsukanaTaku Morishita135[31]4 heures, 48 minutes3 hours, 56 minutesOrdinateur
12 avrilNobuyuki YashikiPonanza130[32]5 heures, 0 minutes4 heures, 51 minutesOrdinateur

Match entre Elmo et AlphaZero

Notes et références

Parties

Humains contre ordinateurs

Ordinateurs contre ordinateurs

Notes

  1. Pour plus de détails, voir l'article Nombre de Shannon.

Références

  1. (en) [vidéo] Bonanza - Watanabe (21 mars 2007, premier match officiel professionnel contre machine) sur YouTube.
  2. (en) [vidéo] Shimizu contre le logiciel Akara (11 octobre 2010) sur YouTube.
  3. (en) David Silver et al « Mastering Chess and Shogi by Self-Play with a General Reinforcement Learning Algorithm », .
  4. Xiaohong Wan, Daisuke Takano, Takeshi Asamizuya; et al. (2012). "Developing intuition: Neural correlates of cognitive-skill learning in caudate nucleus". Journal of Neuroscience 28: 17492–17501.
  5. Allis 1994 * Victor Allis, Searching for Solutions in Games and Artificial Intelligence, Ph.D. Thesis, University of Limburg, Maastricht, The Netherlands, , PDF (ISBN 90-900748-8-0, lire en ligne)
  6. « Computer Shogi Association »
  7. Reijer Grimbergen, « Upset at the 19th CSA Computer Shogi Championship »
  8. « Winners of 2010 CSA tournament », Computer Shogi Association
  9. « Winners of 2011 CSA tournament », Computer Shogi Association
  10. (ja) Junichi Takada, « Computer versus Human Shogi Games »
  11. (en) Takenobu Takizawa et Reijer Grimbergen, Computers and games: Second International Conference, CG 2000, Hamamatsu, Japan, October 26-28, 2000, Berlin, T. Anthony Marsland, (ISBN 3-540-43080-6, lire en ligne), p. 440 :
    « When asked in 1996 when he(Habu) thought a computer would beat him, his clear answer was “2015” »
  12. Tomoko Otake, « Shogi showdown for supercomputer », Japan Times, (lire en ligne, consulté le 23 novembre 2011).
  13. « Hashimoto vs Tacos in 2005 », Japan Advanced Institute of Science and Technology
  14. « Shogi pros warned not to play computers », The Japan Times, (lire en ligne, consulté le 28 novembre 2011)
  15. Reijer Grimbergen, « Report on the Annual Computer Shogi Championships »
  16. « Shogi computer beats female champ Shimizu », The Mainichi Newspapers, (lire en ligne)
  17. « Will shogi software beat male pros? », The Daily Yomiuri, (lire en ligne)
  18. (ja) « The University of Electro-Communications »,
  19. (ja) « Shogi programs crush Amateurs », The Asahi Shimbun, (lire en ligne)
  20. (ja) « Museum of Abstract Strategy Games »,
  21. « Fujitsu's Shogi Software Tops Former Shogi Champion Kunio Yonenaga », Fujitsu, (consulté le 22 janvier 2012)
  22. (en) Eikyu Ito, « Bonkras evaluated its game with Yonenaga in January 2012 » (consulté le 3 février 2012).
  23. (ja) Niconico, « Shogi Electronic Kings Battle channel » (consulté le 17 février 2013)
  24. « GPS Shogi », sur Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo
  25. (ja) « 'Daisankai Shōgi Denōsen' Kisha Happyōkai no Moyō », Japan Shogi Association, (consulté le 31 décembre 2013)
  26. (ja) « 'Daisankai Shōgi Denōsen' Shutsujō Kishi Kettei! », Japan Shogi Association, (consulté le 18 décembre 2014)
  27. (ja) « Den War », Niwango, Inc. (consulté le 31 décembre 2013)
  28. (ja) « Game Sugai Tatsuya Shueso » (consulté le 16 mars 2014)
  29. (ja) « Game Yaneuraou Sato Shinya » (consulté le 23 mars 2014)
  30. (ja) « Game Toyoshima Masayuki YSS » (consulté le 31 mars 2014)
  31. (ja) « Game Tsutsukana Morishita Taku » (consulté le 6 avril 2014)
  32. (ja) « Game Yashiki Nobuyuki Ponanza » (consulté le 13 avril 2014)
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