人机大战

　　3月13日，首尔。当李世乭九段步入新闻发布会场之时，全场观众齐呼“李世乭”，一如两千年前的罗马市民迎接凯旋的将军。李世乭在职业生涯中曾赢得冠军无数，但受到如此祝贺是头一回。李世乭说，只是赢了一盘棋，不需要这样隆重祝贺的。不过，从他嘴角掩藏不住的笑容可以窥见，他的内心或许比现场的观众更为喜悦。

　　这是一场在三尺纹枰上“人类”与“人工智能”的巅峰对决。坐在棋盘两边的，一方是李世乭九段，人类最优秀的围棋手之一；另一方是围棋程序AlphaGo（以下称“阿尔法”），由谷歌旗下DeepMind公司开发。

　　围棋界在赛前一致看好李世乭横扫阿尔法。然而，比赛的进程却出乎所有人的意料。前三局比赛，李世乭不但全部落败，而且甚至没有寻觅到明显的胜机。

　　在李世乭提前输掉系列赛之后，棋界舆论风向调转。韩国顶尖棋手金志锡九段称要受让二子才能和阿尔法一战，中国的古力九段则在解说中开始称阿尔法“老师”。此时，几乎没有人认为在余下的两局棋中，李世乭还有机会赢一局。

　　在此背景下，李世乭的绝地反击才显得弥足珍贵。

　　这一盘棋，李世乭在黑方阿尔法的大阵中撒豆成兵，这正是他的成名绝技“僵尸流”。阿尔法一步步落入李世乭的圈套，却毫无察觉。就在黑棋即将合围大阵，将白棋一网打尽之时，李世乭祭出惊天一“挖”，正中黑棋的软肋。阿尔法的招法开始变得凌乱。数个回合之后，阿尔法接连犯下低级错误。李世乭此后安全运转，守住了胜利果实。数据显示，阿尔法似乎没有预见到李世乭的妙手，以至于形势急转直下。对此，李世乭说：“我的眼里只有那一手棋，没有任何其他选择，我必须走那里。我只能谦卑地感谢神明，我这些天的祈祷换来了这样的闪光。”

　　令人稍感意外的是，研究计算机围棋的工程师们在赛前也并不看好阿尔法获胜。从计算机围棋几十年的发展历史来看，他们做出如此推断是相当客观的。

　　1968年，第一个围棋程序问世。此后的二十多年间，计算机围棋发展缓慢。

　　1991年，中山大学教授陈志行退休后开始研发名为“手谈”的围棋程序。其后，“手谈”在8年间九获计算机围棋世界冠军，并接连受让15子、13子、11子战胜青年业余高手。陈志行自己也是业余围棋高手，曾多次参加全国业余围棋大赛，并取得不俗成绩。陈志行曾经设想“手谈”能够在让九子对局中战胜自己。

　　围棋盘纵横19道，其上均匀分布着9个黑色的圆点，称“星位”。让9子对局，就是白方让黑方先占据棋盘上的9个星位，才开始对局。部分棋手认为，能够受让9子战胜业余高手，才算是“会下围棋”。

　　世纪之交，国际象棋的程序在与人类顶尖棋手的对抗中已经稳稳占据上风，而围棋的程序则在“会下围棋”和“不会下围棋”的边缘徘徊。据此，有职业棋手推断，几十年之内都不会有围棋程序战胜人类顶尖棋手，或许永远都不会。

　　围棋人的自信并非无源之水。围棋和国际象棋都是两人对战的完全信息游戏，而人类棋手在棋盘上的决策过程也差异不大：首先搜寻当前局面下看上去所有可行的下一步，然后对其中每一步棋产生变化之后的局面进行评估，最后通过比较，选择对自己最有利的一步棋。

　　理论上来说，计算机程序只需要解决“搜寻”和“评估”这两个问题，就可以达到很高的水平。“深蓝”正是这样做的。

　　“深蓝”在搜寻方面近乎“穷举”。虽然效率不如人类，但能够比人类算得更深一层。至于评估，“深蓝”采用和人类相似的办法，给不同的棋子赋予相应的权重。“深蓝”之后的国际象棋程序，原理上大同小异，却已经将人类棋手远远甩在身后。

　　1997年，美国IBM公司的“深蓝”超级计算机以2胜1负3平战胜了当时世界排名第一的国际象棋大师卡斯帕罗夫。“深蓝”的运算能力当时在全球超级计算机中居第259位，每秒可运算2亿步

　　然而， 围棋程序不可能采取相同的办法。一方面，围棋变化的深度和广度都远超国际象棋，这使得“深蓝”的暴力搜索算法没有可行性。另一方面，评估一个局面孰优孰劣，在围棋上也并非易事。

　　职业围棋手判断形势的方法，由于具有很大模糊性，很难被程序模仿。于是，包括“手谈”在内，与“深蓝”同时代的围棋程序几乎都是在试图模仿人类棋手的招法。

　　工程师们竭尽全力让程序理解“征子”、“双活”、“愚形”、“小飞”等人类初学者在一个月之内就能掌握的概念，然而效果却并不理想。也有开发者给程序输入开局库，使得程序在遇到常见布局时能够复制职业棋手的招数。不过，一旦对手变招，程序便无所适从。陈志行等人苦心经营十余年，也未能让“手谈”突破顶尖业余棋手的9子大关。

　　就在大部分同行还在努力给程序打补丁之时，2006年，法国工程师Remi Coulom取得了突破。他将蒙特卡洛搜索法应用到他的围棋程序Crazy Stone中，并在当年的计算机围棋世界奥林匹克9路棋盘项目上夺魁。

　　蒙特卡洛法的主要优势在于其独辟蹊径的局面评估方法。对于某一个特定的选择，程序用近乎随机落子的方式快速完成一盘棋，并判定胜负。

　　重复此过程多次，比如说10万次之后，黑方在其中获胜4万局。那么程序就认为最初的那步棋胜率是40%。这种判断方式，与人类的“数目法”，即估计双方领地大小的差距，有本质不同。

　　如果说之前的围棋程序都只是拙劣地模仿人类的围棋知识，那么采用蒙特卡洛法的程序则拥有了自己的“思维方式”。

　　此后两年，采用蒙特卡洛法的程序如雨后春笋般出现。2008年，程序MoGo首次在受让9子的对局中战胜职业棋手。同年，Crazy Stone接连突破职业棋手的8子和7子关。2012年，程序Zen在仅受让4子的一局棋中，战胜久负盛名的日本职业棋手武宫正树九段。Zen的这一成就意味着它达到了业余5段的水平，跻身业余好手之列。这段时间，计算机围棋的发展速度让业内人士预测，十年之内将有程序达到职业水平。

　　技术的进步并非总是一帆风顺。2012年之后，采用蒙特卡洛法的程序几无寸进。Zen、Crazy Stone等少数程序在计算机围棋赛中轮流坐庄，绝对实力却未见提升。蒙特卡洛法似乎遇到了瓶颈。幸运的是，2015年前后，深度学习技术飞速发展，研究计算机围棋的工程师也从中找到了新的灵感。阿尔法由此横空出世。

　　阿尔法的开发团队由22名优秀的工程师组成。其中，来自台湾的黄士杰（Aja Huang）扮演重要角色。黄士杰是台湾的业余6段棋手，他开发的程序Erica曾击败Zen，夺得2010年计算机围棋奥赛冠军。虽然阿尔法的开发时间并不很长，但其中的关键部分与黄士杰等人的多年积累密不可分，可谓十年磨一剑。

　　阿尔法主要由走棋网络、估值网络和蒙特卡洛法三部分组成。

　　走棋网络和估值网络均基于“深度卷积神经网络”技术。该技术的灵感与人类大脑的结构密切相关。走棋网络和估值网络就好比阿尔法的“左脑”和“右脑”，走棋网络负责选择招法，而估值网络负责评估局面，然后由蒙特卡洛法将它们连结成一个完整的大脑，最后输出招法。

　　走棋网络通过学习职业（或业余高手）棋谱和大量自我对局训练而成。经过训练，走棋网络对于一个特定的局面，能够快速给盘面上所有可能的选择给出评分。

　　走棋网络的判断赋予了阿尔法如同人类棋手一样的特殊“棋感”，即对特殊棋形做瞬时判断的直觉。对于人类棋手，通常需要多年的训练才能建立这样的“棋感”。这种棋感，曾被认为是人工智能难以模仿的。无论是手谈还是Zen，它们在类似功能的实现上，基本只是对工程师输入知识的直接反馈。一旦遇到知识库里不存在的棋形，它们就可能一脸茫然。

　　阿尔法则不同。“深度卷积神经网络”让阿尔法能够在输入知识的基础上举一反三。不仅如此，阿尔法还通过自我对局进一步提升判断的准确度，这使得阿尔法拥有了超越人类“棋感”的潜力。

　　“棋感”足以让阿尔法成为一名业余好手，但离职业棋手还很远。仅凭直觉做出的选择仍然包含着大量的错误。与人类棋手一样，阿尔法也需要判断形势。人类的形势判断算法大致是估计对局双方地盘大小的差值。阿尔法的估值网络则计算特定局面下双方的获胜概率。

　　与走棋网络类似，阿尔法同样进行大量（三千万局）自我对局获得样本。一局棋中如果是黑方获胜，那么阿尔法就对相似局面下黑棋优势的判断更有信心。

　　另外，阿尔法还有名为“快速走子”的技术辅助判断。

　　“快速走子”，顾名思义就是以比走棋网络更快的速度落子。虽然这样走出的招法质量稍逊，但速度比走棋网络快一千倍。更重要的是，通过“快速走子”代替传统蒙特卡洛法中的随机落子，使得阿尔法对胜率的估计更为准确。

　　将“快速走子”与估值网络结合，阿尔法能够相当准确地判断绝大多数局面的胜率。这种形势判断的方法不同于人类棋手的思路。从阿尔法与李世石对战的结果看，阿尔法的判断在大多数时候甚至强于李世石，令职业棋手们高山仰止。

　　尽管深度学习技术帮助阿尔法完成了飞跃，蒙特卡洛法仍然是阿尔法不可或缺的一部分。蒙特卡洛法把走棋网络的选择和估值网络的形势判断结合在一起，通过逻辑判断输出最优的招法。

　　阿尔法的三个组成部分分工明确，配合默契，完整地实现了类似于人类棋手的思考过程，且拥有超越人类思考能力的潜力。

　　阿尔法的进步速度，远远超出业内人士的想象，甚至可能也超出了阿尔法开发团队的期望。

　　2015年10月，阿尔法击败樊麾之时，开发者估计阿尔法世界排名约为250名左右。2016年1月末，在新闻发布会上，阿尔法团队声称对抗李世乭“有五成把握”。

　　前三局棋，阿尔法几乎没有给李世乭什么机会。若不是李世乭在逆境下的灵光一现，人类或许就要认为阿尔法是无懈可击的了。所幸李世石九段奋力一击，暴露了阿尔法的问题所在。

　阿尔法在第四局中的低级错误，大致是在面对带有劫争的复杂变化时误判，因而在开劫之前耗尽劫材。前一代以蒙特卡洛法为主算法的程序多数出现过相同问题。在赛前，就有业内人士怀疑阿尔法是否已经解决了此问题，从结果来看似乎并没有。这是一个有十年历史的“顽疾”，不一定能够在短期内得到解决。

　　然而，无论如何，能够战胜李世乭，证明阿尔法和计算机围棋的前方是一条康庄大道。采用类似技术的其它围棋程序也已取得不俗成绩。

　　由田渊栋博士开发的Facebook旗下程序Darkforest，短短几个月就达到了业余4段的水平；新一代的Zen在结合了深度卷积神经网络之后，也提升到了强业余5段的水平。几年之内，拥有职业水平的围棋软件就将飞入寻常百姓家。

　　阿尔法的“思维方式”和人类棋手大相径庭，却达到了人类的顶尖水平。她的未来没有极限。

　　阿尔法的胜利是几代工程师智慧的结晶，是人工智能技术进步的里程碑；而李世乭的“神之一手”是人类棋力登峰造极的浓缩，是四千年围棋艺术的冰山一角。这一场挑战赛，没有输家。古老的围棋和新兴的人工智能都还有很长的路要走，希望它们在未来能够擦出更耀眼的火花。

　　（南方人物周刊 潘超豪）