La serie Machines That Play se ha dividido en 7 partes.
Esta serie cubre la historia de la inteligencia artificial y los juegos (hasta Deep Blue) y se centra en las máquinas que jugaban al ajedrez, las damas y el backgammon. Se tratan los siguientes temas: cómo construir máquinas de ajedrez, el trabajo de Shannon sobre el ajedrez, el trabajo de Turing sobre el ajedrez, The Turk, El Ajedrecista, MANIAC, el programa de ajedrez de Bernstein, las damas de Samuel, Mac Hack VI, Cray Blitz, BKG, HiTech, Chinook, Pensamiento profundo, TD-Gammon y Deep Blue.
Esta es la Parte 1 de la serie y brinda una descripción general de los esfuerzos de IA relacionados con los juegos: ajedrez, damas, backgammon. También hace (e intenta responder) las siguientes preguntas: ¿Qué es un juego ideal? ¿Por qué nos interesan la inteligencia artificial (IA) y los juegos?
Antes de hablar de juegos y máquinas, primero hablemos de juegos y humanos.
Un juego es algo con reglas y un objetivo. “Jugamos” a un juego cuando realizamos acciones, constreñidas por estas reglas, para lograr el objetivo establecido.
Nosotros (los humanos) parece que necesitamos jugar casi tanto como necesitamos comida, agua, aire, refugio y herramientas para sobrevivir. Entonces, ¿qué, para nosotros los humanos, haría que un juego fuera ideal? Esta es una pregunta difícil de responder, pero imagino que un juego ideal puede tener al menos algunas de las siguientes características:
No sé si existe un juego ideal, pero, en mi opinión, el siguiente ejemplo se acerca bastante a serlo; no solo satisface muchas de las características enumeradas anteriormente, sino que desafía y difumina esas mismas características.
[Video clip] La condición es que me dejes vivir mientras pueda enfrentarte a ti.
Muerte: Bueno, soy un jugador de ajedrez bastante hábil.
Knight: Pero apuesto a que no eres tan bueno como yo.
Muerte: ¿Por qué quieres que juegue al ajedrez conmigo?
Caballero: Ese es mi negocio.
Muerte: Efectivamente.
Knight: La condición es que me dejes vivir mientras pueda enfrentarte a ti.
Caballero: Si gano, me dejas ir.
El jugador elige jugar mientras viva (o pueda). Hay mucho en juego y no puede evitar intentarlo.
Nunca jugamos contra la Muerte (y casi ganamos). Nuestras acciones, en la mayoría de los juegos, no son tan "significativas" como salvar la vida de otros humanos. Nuestros juegos no nos dan la oportunidad de aceptar nuestra desesperación ineludible ni de transformarnos (o trascender) radicalmente a nosotros mismos o la vida de los demás.
En realidad, probablemente no haya un juego ideal. ¿Por qué seguimos jugando entonces? Una respuesta vaga y simplista es “porque los juegos son divertidos y/o útiles”, pero eso no parece suficiente. Continuamos creando y jugando juegos y continuamos porque los juegos aún demuestran diferentes combinaciones de características mencionadas anteriormente.
Siempre hemos jugado juegos. Los juegos son una de nuestras fuentes de juego más antiguas. Es posible que los primeros humanos jugaran juegos para practicar habilidades que los prepararan para la caza y el combate. Por ejemplo, el arco y la flecha fueron inventados a finales del Paleolítico Superior .
El tiro con arco es la habilidad de usar arcos para disparar flechas. En la mayoría de las culturas prehistóricas, el tiro con arco era una habilidad militar y de caza importante. Practicar tiro con arco (o jugar para practicar o mejorar) habría mejorado la probabilidad de éxito del arquero. En este sentido, estos juegos físicos pueden haber sido jugados para aumentar nuestras posibilidades de supervivencia y éxito.
Posteriormente, los humanos comenzaron a establecerse en un lugar, lo que significaba que no se movían tanto. Esto les dio algo de rutina y los juegos físicos comenzaron a traducirse en juegos de mesa. Estos juegos aprovecharon una variedad de nuestros deseos. Algunos de los juegos más antiguos son:
A lo largo de la historia, hemos creado y jugado juegos para desafiar nuestra inteligencia, fuerza, estrategia, emociones y más. En los juegos, nos reunimos y acordamos un conjunto de reglas arbitrarias. Competimos y colaboramos, elaboramos estrategias para conquistar el azar y la incertidumbre, establecemos y logramos objetivos, ejercitamos la imaginación y experimentamos el deleite del éxito.
Los juegos son difíciles. Los juegos son interesantes. Los juegos son bancos de pruebas para la IA.
A medida que la tecnología evolucionó, también lo hicieron nuestros juegos. La tecnología reciente nos ha proporcionado nuevos compañeros de equipo, así como nuevos oponentes, en forma de máquinas. Aunque la historia de los juegos es fascinante, en esta serie nos centraremos en la automatización, la inteligencia artificial (IA) y los juegos. Más específicamente, nos centraremos en los juegos en los que la IA ha aprendido a jugar tan bien como nosotros, o mejor. Este viaje resultará servir como un humilde recordatorio:
No importa cuál sea la tasa de mejora para los humanos, una vez que las máquinas comiencen a aprender, será difícil para nosotros seguirles el ritmo: su aprendizaje y progreso terminarán siendo medidos exponencialmente. Y el nuestro no.
Desde los primeros días de la informática, la gente se preguntaba si las máquinas podrían igualar o superar la inteligencia humana. La inteligencia artificial se trata de construir máquinas que sean capaces de realizar las tareas que (pensamos) requieren "inteligencia". Pero los enfoques y algoritmos de IA anteriores no eran suficientes para abordar los problemas del mundo real debido a su naturaleza compleja y ambigua. La programación de máquinas para jugar juegos sirvió con éxito como una forma para que las computadoras aprendieran tácticas y estrategias que luego podrían aplicarse a otros dominios de la vida real.
Emular el proceso de pensamiento humano en los juegos.
Los primeros investigadores de IA enfatizaron la emulación del proceso de pensamiento humano en los juegos porque creían que las mejores máquinas para jugar se pueden crear enseñándoles cómo imitar el pensamiento humano. Razonaron que si las máquinas podían abordar los juegos con éxito, lo más probable es que exhibieran algún tipo de inteligencia.
Comprender cómo funciona la mente humana.
Los primeros investigadores de IA esperaban que la programación de máquinas para jugar con éxito ayudaría a comprender cómo funcionaba la mente humana, cómo pensaba, cómo resolvía problemas y, en última instancia, qué era la inteligencia. Asumieron que construir máquinas para realizar tareas que requerían inteligencia proporcionaría una idea de cómo funcionaba nuestra propia inteligencia.
Veremos que incluso cuando las máquinas superaron a los humanos en los juegos, no necesariamente dieron una idea del funcionamiento de nuestras mentes. Sin embargo, ayudaron a impulsar el progreso en informática (y, por lo tanto, en otros campos relacionados). Y más tarde, la investigación nos ayudó a abordar algunos problemas complejos del mundo real.
“Los juegos son divertidos y fáciles de medir. Está claro quién ganó y quién perdió, y siempre tienes el punto de referencia humano... ¿Puedes hacerlo mejor que un humano? murray campbell
Los juegos, específicamente los juegos de mesa, son una de las ramas más antiguas de la IA, comenzando con Shannon y Turing en 1950. Proporcionaron una buena manera de medir la capacidad de las ideas de la IA debido a 1) su simplicidad de objetivo, 2) reglas bien definidas y 3) la enorme gama de estrategias posibles para alcanzar el objetivo final. Cada vez que la IA conquistó un juego, nos ayudó a abordar de frente al menos algunos problemas complejos del mundo real.
Antes de comenzar, veamos algunas formas de medir la complejidad del juego .
La complejidad del espacio de estado de un juego es el número de posiciones de juego legales que se pueden alcanzar desde la posición inicial del juego.
El tamaño del árbol del juego es el número total de juegos posibles que se pueden jugar: el número de nodos hoja en el árbol del juego enraizados en la posición inicial del juego.
El factor de ramificación es el número de hijos en cada nodo. Por ejemplo, en el ajedrez, suponga que un "nodo" se considera una posición legal, entonces el factor de ramificación promedio se estima en alrededor de 35. Esto significa que, en promedio, un jugador tiene alrededor de 35 movimientos legales disponibles en cada turno. En comparación, el factor de ramificación promedio para el juego Go es 250.
Estado óptimo : no es posible rendir mejor (algunas de estas entradas fueron resueltas por humanos)
Superhumano : se desempeña mejor que todos los humanos
Ahora, hablemos de las máquinas.
La serie de blogs cubrirá los siguientes temas. Los enlaces a las imágenes están en los blogs originales.
El enfoque de la serie está en algunos de los "primeros" en IA y juegos (y, a veces, en algunos de los predecesores de esos programas), no en incluir *todos* o *tantos como sea posible* programas de juegos.
¿Cómo solemos jugar este juego? Hacemos lo siguiente:
Desde esta perspectiva, casi todas las computadoras de ajedrez deben lidiar con estos pasos fundamentales. Y al hacer eso, una computadora de ajedrez tendría que abordar los siguientes problemas clave:
Había dos enfoques filosóficos principales para desarrollar computadoras de ajedrez: emulación versus ingeniería: ¿deberían las computadoras emular el conocimiento humano y la toma de decisiones o deberían mejorar la búsqueda a través de la fuerza bruta? Aquellos que se enfocaban en el primer enfoque crearían programas que tenían mucho conocimiento de ajedrez y un enfoque relativamente menor en la búsqueda. Aquellos que se centren en el enfoque de ingeniería se centrarían en la potencia computacional, mediante el uso de hardware de propósito especial y la búsqueda de innovaciones. Veremos que las mejores computadoras de ajedrez usaron el segundo enfoque, pero incluso ellas terminaron usando muchos conocimientos de ajedrez y heurísticas de evaluación sofisticadas.
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Desde la década de 1940 hasta principios de la de 1950, los primeros pioneros se centraron en construir máquinas que jugaran al ajedrez como lo hacían los humanos, por lo que el progreso del ajedrez inicial se basó en gran medida en la heurística del ajedrez (reglas generales) para elegir los mejores movimientos. Hicieron hincapié en la emulación del proceso de pensamiento del ajedrez humano porque creían que enseñarle a una máquina cómo imitar el pensamiento humano produciría las mejores máquinas de ajedrez.
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El poder de cómputo estaba limitado en la década de 1950, por lo que las máquinas solo podían jugar a un nivel muy básico. Este es el período en el que los investigadores desarrollaron las técnicas fundamentales para evaluar posiciones de ajedrez y para buscar posibles movimientos (y contramovimientos del oponente). Estas ideas todavía están en uso hoy en día.
Juego: ajedrez. Años: 1948–1953
En 1953, Alan Turing publicó un artículo sobre su programa de ajedrez (Digital Computers Applied to Games) en el libro Faster than Thought de B. Bowden. Shannon no había hablado de ningún programa en particular en su artículo. Fue Turing quien escribió el primer programa de ajedrez. ¡Y lo escribió antes de que existieran las computadoras! Sabía que vendrían las computadoras y una vez que fueran lo suficientemente potentes, serían capaces de jugar al ajedrez. En 2012, Garry Kasparov jugó contra Turochamp y lo derrotó en solo 16 movimientos. Kasparov dijo (video) : "Supongo que podrías llamarlo primitivo, pero lo compararía con un auto antiguo; podrías reírte de ellos, pero sigue siendo un logro increíble...
[Turing] escribió algoritmos sin tener una computadora; muchos científicos jóvenes nunca creerían que eso fuera posible. Fue un logro extraordinario”.
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El Programa de Ajedrez de Bernstein utilizó la estrategia Shannon Tipo B (búsqueda selectiva).
A fines de la década de 1960, los programas de ajedrez por computadora eran lo suficientemente buenos como para vencer ocasionalmente a jugadores aficionados o de nivel de club.
En las décadas de 1970 y 1980 , el énfasis estaba en la velocidad del hardware. En las décadas de 1950 y 1960, los primeros pioneros se habían centrado en la heurística del ajedrez (reglas generales) para elegir los mejores próximos movimientos. Los programas de las décadas de 1970 y 1980 también usaban algunas heurísticas de ajedrez, pero había un enfoque mucho más fuerte en las mejoras de software, así como en el uso de hardware más rápido y especializado. El hardware y el software personalizados permitieron que los programas realizaran búsquedas mucho más profundas de los árboles de juego (por ejemplo, involucrando millones de posiciones de ajedrez), algo que los humanos no hacían (porque no podían).
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Juego: Damas. Años: (1989–1996)
Después del trabajo de Samuel sobre las damas, hubo una falsa impresión de que las damas eran un juego "resuelto". Como resultado, los investigadores pasaron al ajedrez y en su mayoría ignoraron las damas hasta que Jonathan Schaeffer comenzó a trabajar en Chinook en 1989. El objetivo de Schaeffer era desarrollar un programa capaz de derrotar al mejor jugador de damas. La mejor jugadora fue Marion Tinsley. Durante un partido, Chinook ganó un juego contra Tinsley, a lo que Schaeffer respondió:
"Seguimos siendo miembros de la raza humana y Chinook derrotando a Tinsley en un solo juego significa que solo será cuestión de tiempo antes de que las computadoras sean supremas en las damas y, eventualmente, en otros juegos como el ajedrez".
Lea más para ver cómo se desarrolló Chinook vs. Tinsley.
En la década de 1990, los programas de ajedrez comenzaron a desafiar a los maestros internacionales de ajedrez y luego a los grandes maestros. Una máquina de ajedrez especializada, llamada Deep Blue, terminaría venciendo a Garry Kasparov, el mejor ajedrecista humano. También vimos aplicaciones exitosas de aprendizaje por refuerzo (algo que AlphaGo haría años después).
Juego: Ajedrez. Años: 1996–1997
Este es largo (y súper interesante). Definitivamente léelo .
Deep Blue era solo un bebé de dos semanas cuando se enfrentó a Garry Kasparov en 1996. Hsu, uno de sus creadores dijo: “ ¿Será el bebé Hércules el que estranguló a las dos serpientes enviadas por la Diosa Hera? ¿O estábamos enviando a un bebé indefenso como tributo para aplacar al monstruo marino Cetus, pero sin la ayuda de Perseo? Teníamos miedo de que fuera lo último”. Ganó el primer juego que jugó contra Kasparov, lo que provocó que Kasparov se cuestionara a sí mismo y preguntara: " ... ¿y si esta cosa es invencible?" No sería invencible y Kasparov lo vencería 4-2. Este partido estuvo mucho más cerca de lo que la mayoría de la gente piensa ( Leer más ).
Después del partido, Kasparov dijo (sobre Deep Blue):
“Podía sentir, podía oler, un nuevo tipo de inteligencia al otro lado de la mesa”.
“No estaba de humor para jugar en absoluto... Soy un ser humano. Cuando veo algo que está mucho más allá de mi comprensión, tengo miedo”.
Leer más (Azul Profundo)…
La gente creía que Kasparov seguía siendo un mejor jugador, pero sus emociones se interpusieron en el camino. De cualquier manera, una de las conclusiones más importantes de este partido fue que habíamos subestimado colectivamente los aspectos fisiológicos y psicológicos del partido.
Nuestras emociones, miedos, deseos y dudas tenían una forma de sacar lo mejor de nosotros... Y este es un problema exclusivamente humano, uno por el que nuestras máquinas oponentes no se preocupan.
Leer más (Publicar Deep Blue) ...
Parece correcto terminar con la charla TED de Garry Kasparov y su visión de la experiencia.
“ Lo que aprendí de mi propia experiencia es que debemos enfrentar nuestros miedos si queremos aprovechar al máximo nuestra tecnología, y debemos conquistar esos miedos si queremos sacar lo mejor de nuestra humanidad.
Mientras me lamía las heridas, obtuve mucha inspiración de mis batallas contra Deep Blue. Como dice el viejo refrán ruso, si no puedes vencerlos, únete a ellos. Entonces pensé, qué pasaría si pudiera jugar con una computadora, junto con una computadora a mi lado, combinando nuestras fortalezas, la intuición humana más el cálculo de la máquina, la estrategia humana, las tácticas de la máquina, la experiencia humana, la memoria de la máquina. ¿Podría ser el juego perfecto jamás jugado? Pero a diferencia del pasado, cuando las máquinas reemplazaron a los animales de granja, el trabajo manual, ahora están persiguiendo a personas con títulos universitarios e influencia política. Y como alguien que luchó contra máquinas y perdió, estoy aquí para decirles que esta es una excelente, excelente noticia. Eventualmente, cada profesión tendrá que sentir estas presiones o de lo contrario significará que la humanidad ha dejado de progresar. No podemos elegir cuándo y dónde se detiene el progreso tecnológico.
No podemos reducir la velocidad. De hecho, tenemos que acelerar. Nuestra tecnología es excelente para eliminar las dificultades y las incertidumbres de nuestras vidas, por lo que debemos buscar desafíos cada vez más difíciles e inciertos. Las máquinas tienen cálculos. Tenemos entendimiento. Las máquinas tienen instrucciones. Tenemos propósito. Las máquinas tienen objetividad. Tenemos pasión. No debemos preocuparnos por lo que nuestras máquinas pueden hacer hoy. En cambio, deberíamos preocuparnos por lo que todavía no pueden hacer hoy, porque necesitaremos la ayuda de las nuevas máquinas inteligentes para convertir nuestros sueños más grandiosos en realidad. Y si fallamos, si fallamos, no es porque nuestras máquinas sean demasiado inteligentes o no lo suficientemente inteligentes. Si fallamos, es porque nos volvimos complacientes y limitamos nuestras ambiciones. Nuestra humanidad no está definida por ninguna habilidad, como blandir un martillo o incluso jugar al ajedrez. Hay una cosa que solo un ser humano puede hacer. Eso es sueño. Así que soñemos en grande”.
https://www.youtube.com/watch?v=NP8xt8o4_5Q&feature=emb_imp_woyt
Así que soñemos en grande.