Ajedrez e inteligencia artificial – Todo lo que necesitas saber

Las máquinas capaces de jugar al ajedrez han fascinado a la gente desde la segunda mitad del siglo XVIII, cuando el Turco, el primero de los pseudoautomatones, inició una triunfal gira de exhibición por Europa. Al igual que su sucesor del siglo XIX, Ajeeb, el Turco era un gabinete ingeniosamente construido que ocultaba a un maestro humano. El misterio del Turco fue objeto de más de una docena de libros y de un artículo muy comentado escrito por Edgar Allan Poe en 1836. Se emplearon varios actores de talla mundial para operar los pseudoautomatones, entre ellos Harry Nelson Pillsbury, que fue Ajeeb durante parte de la década de 1890, e Isidor Gunsberg y Jean Taubenhaus, que operaron, por control remoto, Mephisto, el último de los pseudoautomatones, antes de que fuera desmantelado tras la Primera Guerra Mundial.

Heurística de búsqueda de maestros

La capacidad de una máquina para jugar bien al ajedrez ha adquirido un significado simbólico desde los primeros dispositivos anteriores a los ordenadores, hace más de un siglo. En 1890, un científico español, Leonardo Torres y Quevado, presentó un dispositivo electromagnético -compuesto por un cable, un interruptor y un circuito- que era capaz de dar jaque mate a un oponente humano en un final sencillo, rey y torre contra rey. La máquina no siempre realizaba las mejores jugadas y a veces tardaba 50 jugadas en realizar una tarea que un jugador humano medio podría completar en menos de 20. Pero podía reconocer las jugadas ilegales y siempre daba un jaque mate final. Torres y Quevado reconocieron que el aparato no tenía ninguna finalidad práctica. Sin embargo, como juguete científico, ganó la atención por su creencia en la capacidad de las máquinas de ser programadas para seguir ciertas reglas.

No se produjeron avances significativos en este campo hasta el desarrollo de la máquina digital electrónica después de la Segunda Guerra Mundial. Hacia 1947, Alan Turing, de la Universidad de Manchester (Inglaterra), desarrolló el primer programa sencillo capaz de analizar un pliego (la jugada de un bando) por adelantado. Cuatro años más tarde, un colega de Manchester, D.G. Prinz, escribió un programa capaz de resolver problemas de mate en dos jugadas, pero sin llegar a jugar al ajedrez.

Un gran avance se produjo en 1948, cuando el científico investigador Claude Shannon, de los laboratorios Bell Telephone de Murray Hill (Nueva Jersey, EE.UU.), presentó un documento que influyó en todos los futuros programadores. Shannon, al igual que Torres y Quevada y Turing, destacó que los avances en el desarrollo de un programa para jugar al ajedrez tendrían una aplicación más amplia y podrían conducir, dijo, a máquinas que pudieran traducir de un idioma a otro o tomar decisiones militares estratégicas.

Shannon se dio cuenta de que un ordenador que dirigiera una partida entera tendría que tomar decisiones utilizando información incompleta, ya que no podría examinar todas las posiciones que conducen al jaque mate, que podrían estar 40 o 50 jugadas por delante. Por lo tanto, tendría que seleccionar las jugadas que fueran buenas, no sólo legales, evaluando las posiciones futuras que no fueran de jaque mate. El artículo de Shannon establece los criterios para evaluar cada posición que un programa considere.

Esta función de evaluación es crucial porque incluso un programa rudimentario tendría que determinar las diferencias relativas entre miles de posiciones diferentes. En una posición típica las blancas pueden tener 30 jugadas legales, y a cada una de esas jugadas las negras pueden tener 30 posibles respuestas. Esto significa que una máquina que considere la mejor jugada de las blancas puede tener que examinar 30 × 30, o 900, posiciones resultantes de la respuesta de las negras, una búsqueda de dos capas. Una búsqueda a tres bandas -una jugada inicial de las blancas, una respuesta de las negras y una respuesta de las blancas a ésta- significaría 30 × 30 × 30, o 27.000, posiciones finales diferentes a considerar. (Se ha estimado que los humanos examinan sólo unas 50 posiciones antes de elegir una jugada).

La función de evaluación de Turing estaba dominada por la determinación de qué bando tenía más piezas en varias posiciones futuras. Pero Shannon sugirió que cada posición podía sopesarse utilizando criterios posicionales, incluyendo la condición de los peones y su control de las casillas centrales, la movilidad de las otras piezas y casos específicos de piezas bien colocadas, como una torre en una fila abierta (sin peones) o en la séptima fila. Otros criterios fueron utilizados por programadores posteriores para perfeccionar y mejorar la función de evaluación. Todos los criterios debían ser cuantificados. Por ejemplo, un maestro humano puede evaluar rápidamente la movilidad de los alfiles o la seguridad relativa del rey. Los primeros programas realizaban la misma evaluación contando el número de movimientos legales de alfil o las casillas bajo control alrededor del rey de un jugador.

Ajedrez por ordenador

Los ordenadores empezaron a competir contra los humanos a finales de la década de 1960. En febrero de 1967, MacHack VI, un programa escrito por Richard Greenblatt, un estudiante del MIT, empató una partida y perdió cuatro en un torneo de la Federación de Ajedrez de Estados Unidos. Sus resultados mejoraron notablemente, pasando de un rendimiento equivalente a una clasificación de la USCF de 1243 a alcanzar 1640 en abril de 1967, aproximadamente la media de un miembro de la USCF. El primer campeonato estadounidense de ordenadores se celebró en Nueva York en 1970 y lo ganó Chess 3.0, un programa ideado por un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern que dominó el ajedrez por ordenador en la década de 1970.

Los avances técnicos aceleraron el progreso del ajedrez por ordenador durante las décadas de 1970 y 1980. El fuerte aumento de la potencia de cálculo permitió a los ordenadores «ver» mucho más allá. Los ordenadores de la década de 1960 no podían evaluar posiciones con más de dos movimientos de antelación, pero las autoridades estimaron que cada medio movimiento adicional de búsqueda aumentaría el nivel de rendimiento de un programa en 250 puntos de rating. Esto se vio confirmado por una mejora constante de los mejores programas hasta que Deep Thought superó el nivel 2700 en 1988. Cuando Deep Blue, su sucesor, fue presentado en 1996, vio hasta seis movimientos por delante. (Gary Kasparov dijo que normalmente sólo ve de tres a cinco jugadas por delante, añadiendo que para los humanos no se necesitan más).

También ayudó al progreso informático la disponibilidad de microprocesadores a finales de la década de 1970. Esto permitió a los programadores desvinculados de las universidades desarrollar microordenadores comerciales que, en la década de 1990, eran casi tan potentes como los programas que se ejecutaban en los mainframes. A finales de los 80, las máquinas más potentes eran capaces de vencer a más del 90% de los jugadores serios del mundo. En 1988, un ordenador, HiTech, desarrollado en la Universidad Carnegie Mellon, derrotó a un gran maestro, Arnold Denker, en una partida corta. Ese mismo año, otro programa de Carnegie Mellon, Deep Thought, derrotó a un gran maestro de primera categoría, Bent Larsen, en una partida de torneo.

HiTech utilizaba 64 chips de ordenador, uno por cada casilla del tablero, y era capaz de considerar hasta 175.000 posiciones por segundo. Feng-Hsiung Hsu, estudiante de Carnegie Mellon, mejoró HiTech con un chip diseñado a medida. El resultado, Chiptest, ganó el Campeonato Norteamericano de Informática en 1987 y evolucionó hasta convertirse en Deep Thought, un programa lo suficientemente potente como para considerar 700.000 posiciones por segundo. Aunque su capacidad de evaluación no estaba tan desarrollada como la de HiTech -y muy por debajo de la de un gran maestro humano-, Deep Thought fue patrocinado por International Business Machines Corporation (IBM) en un esfuerzo por derrotar al mejor jugador del mundo a mediados de los años 90 en un límite de tiempo tradicional.

A mayor velocidad, incluso los ordenadores personales eran capaces de derrotar a los mejores humanos del mundo en 1994. Ese año, un programa Fritz 3, que examinaba 100.000 posiciones por segundo, empató con Kasparov en el primer puesto, por delante de otros 16 grandes maestros, en un torneo de cinco minutos celebrado en Múnich (Alemania). Más tarde, ese mismo año, Kasparov fue eliminado de un torneo de partidas/25 en Londres tras perder una partida de dos juegos contra Genius, que se ejecutaba en un ordenador personal Pentium.

En 1991, el equipo de Deep Thought dijo que el programa, rebautizado como Deep Blue, pronto jugaría con el equivalente a un rating de 3000 (comparado con los 2800 de Kasparov), pero esto resultó ser excesivamente optimista. La principal mejora estaba en el ordenador que ejecutaba el programa de ajedrez. IBM desarrolló, y utilizó el ajedrez para probar, un nuevo y sofisticado sistema de multiprocesamiento (que luego se utilizó en los Juegos Olímpicos de 1996 en Atlanta, Georgia, Estados Unidos, para predecir el tiempo) que empleaba 32 microprocesadores, cada uno con seis chips programables diseñados específicamente para el ajedrez. Deep Thought, en comparación, tenía un microprocesador y ningún chip adicional. El nuevo hardware permitió a Deep Blue considerar hasta 50.000 millones de posiciones en tres minutos, un ritmo mil veces más rápido que el de Deep Thought.

Deep Blue debutó en un encuentro de seis partidas con el campeón de la PCA, Kasparov, en febrero de 1996. El premio de 500.000 dólares y la cobertura de la partida en directo por parte de IBM en su sitio web atrajeron la atención de los medios de comunicación de todo el mundo. La partida Kasparov-Deep Blue en Filadelfia fue la primera vez que un campeón del mundo se enfrentaba a un programa en un formato de tiempo lento (40 movimientos en dos horas). Deep Blue ganó la primera partida, pero Kasparov modificó su estilo y convirtió las partidas posteriores en batallas estratégicas, más que tácticas, en las que la evaluación era más importante que el cálculo. Ganó tres y empató dos de las partidas restantes para ganar el encuentro por 4-2.

En una revancha de seis partidas celebrada del 3 al 11 de mayo de 1997 en Nueva York, un Deep Blue mejorado fue capaz de considerar una media de 200 millones de posiciones por segundo, el doble de su velocidad anterior. Su algoritmo para considerar posiciones también se mejoró con el asesoramiento de grandes maestros humanos.

Al adoptar un nuevo conjunto de aperturas conservadoras, Kasparov obligó a Deep Blue a abandonar gran parte de su preparación previa a la partida. Después de renunciar a la segunda partida, en una posición que más tarde se consideró empatable, Kasparov dijo que «nunca se recuperó» psicológicamente. Con el partido empatado a una victoria, una derrota y tres tablas, Deep Blue ganó la partida final decisiva en 19 movimientos.
Extensión informática de la teoría del ajedrez

Los ordenadores han desempeñado un papel en la ampliación del conocimiento del ajedrez. En 1986, Kenneth Thompson, de los Laboratorios Bell de AT&T, informó de una serie de descubrimientos en los finales básicos. Trabajando hacia atrás a partir de posiciones de jaque mate, Thompson fue capaz de construir un enorme número de variantes que mostraban todas las formas posibles de llegar a los finales. Esto ha sido posible sólo con los finales más elementales, con no más de cinco piezas en el tablero. La investigación de Thompson demostró que ciertas conclusiones que habían permanecido incuestionables en los libros de finales durante décadas eran falsas. Por ejemplo, con el mejor juego por parte de ambos bandos, un rey y una dama pueden derrotar a un rey y dos alfiles en el 92,1 por ciento de las posiciones iniciales de partida; este final se había considerado una situación de empate sin esperanzas. Además, un rey y dos alfiles pueden derrotar a un rey y un caballo solitario en el 91,8 por ciento de las situaciones, a pesar de que el análisis humano concluía que la posición era de tablas. La investigación de Thompson sobre algunos finales de cinco piezas requirió considerar más de 121 millones de posiciones.

Debido a su capacidad para almacenar información, los ordenadores se convirtieron en algo muy valioso para los jugadores profesionales en la década de los 90, sobre todo en el análisis de las partidas aplazadas. Sin embargo, los ordenadores tienen graves límites. En el campeonato de la PCA de 1995, Kasparov ganó la décima partida con una apertura muy analizada basada en el sacrificio de una torre. Según sus ayudantes, la idea preparada se probó en un ordenador de antemano, y el programa evaluó la variante como favorable al adversario hasta que llegó al final del largo análisis de Kasparov.

La disponibilidad de microordenadores de primera categoría plantea un gran problema para el ajedrez postal. Una diferencia principal entre el ajedrez sobre tablero y todas las formas de ajedrez por correspondencia es que en este último se permite a los jugadores analizar una posición moviendo las piezas y consultando libros de referencia. En la década de 1990, la mayoría de los jugadores por correspondencia serios utilizaban una base de datos informática que contenía miles de partidas clasificadas por jugadas de apertura. Sin embargo, si el uso de ordenadores se extiende a la búsqueda de las mejores jugadas en el medio juego o en el final, el ajedrez postal se convierte en ajedrez informático. La Federación Internacional de Ajedrez por Correspondencia dijo en 1993 que «la existencia de ordenadores de ajedrez es una realidad y para el ajedrez por correspondencia el uso de ordenadores de ajedrez no puede ser controlado».

Composición de ajedrez

Las composiciones de ajedrez son posiciones creadas en las que un bando, normalmente las blancas, mueve primero y debe realizar una tarea. El lector debe encontrar la solución de la tarea. Hay tres formas básicas de composición dependiendo del tipo de tarea.

En los estudios, se pide a las blancas que alcancen un resultado deseado, ya sea una posición claramente ganadora o empatada, en un número indeterminado de jugadas. En los problemas, se pide a las blancas que fuercen el jaque mate en un número determinado de jugadas. A las negras se les pide que planteen la mejor defensa en las soluciones tanto de los estudios como de los problemas. En la tercera categoría, problemas heterodoxos y análisis retrógrados relacionados, se pide al lector que realice tareas poco habituales.

En cada caso, criterios como la originalidad, la dificultad, la belleza y la ausencia de piezas extrañas distinguen las buenas composiciones de las grandes y pobres. Además, la existencia de una segunda solución, o cocción, reduce considerablemente la calidad de una composición. Bajo estos y otros criterios, los compositores de estudios y problemas han competido en torneos organizados desde mediados del siglo XIX. La federación mundial de ajedrez, la FIDE, otorga los títulos de Maestro Internacional y Gran Maestro Internacional de Composición de Ajedrez en función de tener estudios y problemas publicados en los álbumes de la FIDE.
Estudios

Los estudios compuestos suelen ser posiciones con un número reducido de piezas y pueden parecerse a un final de partida real. Una posición siempre va acompañada de una estipulación, ya sea «Las blancas deben jugar y ganar» o «Las blancas deben jugar y empatar». No hay límite de tiempo para conseguir una posición objetivamente ganada o empatada.

Una posición ganada no es necesariamente una que conduzca a un jaque mate inmediato, sino una con una ventaja de material prohibitiva para las blancas. Una posición empatada puede ser una en la que las negras carecen de suficiente material para ganar o en la que las blancas han creado una fortaleza impenetrable para sus piezas o han obtenido algún tipo de ventaja posicional, como la capacidad de dar jaque perpetuo, que impide a las negras ganar. Las soluciones son a menudo elaboradas. Algunas composiciones que comienzan con un mínimo de piezas implican una solución de más de 20 movimientos.

Los primeros estudios, llamados manṣūbāt y que datan de manuscritos árabes y persas, estaban destinados a instruir a los jugadores sobre cómo ganar finales. Los temas de los estudios instructivos, como la búsqueda de más de un objetivo a la vez, se utilizan a menudo en el juego práctico para convertir en victoria lo que de otro modo sería un empate o una derrota. Los estudios más elogiados se han compuesto con un mínimo de material, como dos reyes y sólo dos o tres peones. (Véase la composición).

Los estudios también se han basado en ideas llamativas o inusuales, como la subpromoción, el estancamiento o los sacrificios. Vladimir Korolkov, un célebre compositor ruso, publicó en 1958 un estudio titulado «Excelsior» en el que las blancas ganan sólo haciendo seis capturas consecutivas de un peón. La solución se ilustró con versos del poema «Excelsior» de Longfellow.

Las posiciones con aplicación práctica se conocían ya en el siglo IX y fueron especialmente populares en el siglo XIX. Muchos jugadores destacados fueron también consumados compositores de estudios, entre ellos los campeones del mundo Max Euwe, Mikhail Botvinnik y Vasily Smyslov, así como Paul Keres y Jan Timman.

Problemas estándar

El número de piezas en un problema es pequeño pero, a excepción de las miniaturas, suele haber más piezas que en los estudios. En los estudios el solucionador suele intentar superar los límites de material, pero en los problemas lo que hay que superar es un límite de tiempo, expresado en jugadas. La estipulación para estas posiciones exige a las blancas dar mate en un número determinado de jugadas, normalmente dos, tres o cuatro, contra el mejor juego posible de las negras. (Véase la composición).

Los problemas también se distinguen de los estudios por su falta de similitud con las posiciones que suelen surgir en las partidas. La estrategia y los principios generales no juegan ningún papel en los problemas. La primera jugada, llamada clave, rara vez es un jaque u otra jugada obvia en los problemas modernos, como podría serlo en un estudio. (Véase la composición.) En muchos casos la clave es una jugada de espera, es decir, una jugada sin jaque, sin captura y sin ataque. Los aficionados al problema suelen ser jugadores con poco o ningún contacto con el ajedrez de competición. Sólo un jugador reconocido como campeón del mundo, Adolf Anderssen, era también un consumado compositor de problemas.

Los criterios para los problemas incluyen la originalidad y la sutileza de una idea subyacente. Por ejemplo, en uno de los problemas más famosos del compositor estadounidense Sam Loyd (véase la composición), la sorpresa es que el peón b de las blancas, que parece ser un inocuo espectador en la segunda fila, avanza cinco veces y da mate. Además, un buen problema no sólo evita las piezas superfluas, sino que intenta sacar el máximo juego de las que se utilizan. (Véase la composición).

A mediados del siglo XIX, surgió el estilo moderno de problemas. Las soluciones que comenzaban con largas estipulaciones, como el mate en siete jugadas, pasaron de moda. En su lugar, se empezaron a utilizar ideas unificadoras clásicas denominadas temas, como los temas Nowotny, Grimshaw e Indio. (Los compositores trataron de evitar los duales, movimientos alternativos de las blancas después de la primera jugada, que cumplen la estipulación.

En la segunda mitad del siglo XIX, surgieron las escuelas de composición inglesa, alemana y bohemia.

Problemas heterodoxos

El siglo XX se caracterizó por la investigación de problemas heterodoxos y una mayor elaboración de los temas de los problemas de mate directo. Estos problemas, también llamados ajedrez de hadas, se distinguen de los problemas ortodoxos considerados hasta ahora por sus estipulaciones inusuales o por el uso de reglas y piezas no estándar. Aunque la mayor parte de la exploración del ajedrez heterodoxo se produjo en el siglo XX, algunas formas son mucho más antiguas. El auto-mate, por ejemplo, se cree que tiene al menos 400 años de antigüedad.

Una de estas estipulaciones inusuales es el compañero de ayuda: Las negras mueven primero y cooperan con las blancas para dar jaque mate en un número determinado de jugadas. Otra es el automate, en el que las blancas mueven primero y obligan a las negras -que no cooperan- a dar mate en el número de jugadas especificado. (Véase la composición.) En un problema de retracción, el jugador al que se le asigna la tarea comienza retirando una jugada y sustituyéndola por otra, con el objetivo de lograr la estipulación, como el mate en tres jugadas. En un máximo, las negras deben hacer siempre la jugada geométricamente más larga disponible.

En los problemas de análisis retrógrados el objetivo es determinar cómo se ha llegado a la posición dada. (Véase la composición.)

Otras formas de problemas heterodoxos utilizan piezas no estándar con potencias no estándar, como el saltamontes, el camello, la cebra y el jinete nocturno. A veces se utilizan tableros que no son de 8 × 8.

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