SCHACHMANIA
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1. Wie kam Schach auf die Maschine?
     - Geschichte des Computerschach

1.1    Die ersten Schachautomaten
         - Türke, Mephisto und andere

Die hier besprochenen Maschinen sind nicht die direkten Vorläufer des Computerschachs. Trotzdem ist es schon interessant zu wissen, wie alt die Idee der Schachautomaten bzw. deren Realisierung eigentlich ist.

Am Ende des 18. Jahrhunderts hatte die Feinmechanik bereits ein sehr hohes Niveau erreicht. Diese damaligen Hightech-Produkte waren oft ein beliebtes Amüsement für gelangweilte Könige und Fürsten, sowie deren Hofstaat. Die Mechaniker waren vielfach selbst adelig und betrieben ihr Handwerk als “Hobby”, wie wir es heute nennen würden. So z.B. der sächsische Baron von Kempelen (* 1734-26.3.1804+), der so nützliche Dinge erfunden hatte wie einen Tisch, der sich automatisch selbst deckte; das Geschirr war an der Unterseite der Tischplatte befestigt und wurde auf Knopfdruck durch Federkraft auf die Oberseite geschwenkt. Auch einen Automaten, der mit einer Schreibfeder in einer wunderschönen Handschrift Sonetten zu Papier brachte, stammte aus seiner Werkstatt.

1770 präsentierte er dem staunenden Wiener Hof seinen Schachautomaten, den er den “Türken” nannte. Bis heute ist nicht eindeutig geklärt, ob diese Erfindung wirklich von Kempelen selber stammte oder nicht vielleicht auf weit ältere Vorbilder aus dem orientalischen Raum zurückging. Es gibt wilde Theorien, die besagen, der Ur-”Türke” den Kempelen von einem Landfahrer gekauft habe, sei tatsächlich (ohne Tricks) in der Lage gewesen, eine Partie Schach zu spielen, der Verkäufer habe aber, aus Ärger über den geringen Preis, den er bekam, die Mechanik weitgehend zerstört, so daß Kempelen nichts anderes übrig blieb, sich eines Tricks zu bedienen. Wenn man die Größendimensionen der ersten Großrechner berücksichtigt (bis Mitte der 50-er Jahre), die einerseits wesentlich schneller rechneten als jeder bis dato bekannte mechanische Rechner und trotzdem für Schach einfach zu langsam waren, dann scheint es sehr unwahrscheinlich zu sein, dass der echte “Türke”  mit seiner  im Vergleich zu Computern äußerst langsamen Mechanik, die obendrein vollständig in einem  kleinen begrenzten Volumen untergebracht sein mußte, auch nur im Ansatz das Problem Schach  beherrschen konnte.

Jedenfalls arbeitete der geniale Baron mit einer Handvoll Tricks, wie sie heute noch die Illusionisten verwenden (Spiegel). Der Automat bestand aus einer ziemlich großen Kiste (etwa 1,5 m im Quadrat und 90 cm hoch) mit einem Schachbrett auf der Oberseite, an der eine orientalisch gekleidete Figur saß. Vor jeder Vorstellung überzeugte Kempelen sein Publikum davon, daß sich außer Zahnrädern nichts in der Kiste befand. In Wirklichkeit saß ein Mensch mit hoher Spielstärke im Gehäuse, der alle seine Gegner reihenweise schlug.

Friedrich der Große war der erste Käufer des “Türken”, er bezahlte eine für damalige Verhältnisse horrende Summe für den “Automaten”, spielte allerdings nur in Anwesenheit des Erfinders einige Partien. Er verlor schnell das Interesse an der Kiste, als er den Schwindel entdeckt hatte. Der “Türke” verstaubte danach zwanzig Jahre in einem Abstellraum.

Die Wahrheit über den “Türken” hatte sich jedoch nicht sehr verbreitet, im Gegenteil: die Legende gehörte sozusagen zum Standartrepertoire aller Schachspieler der damaligen Zeit. Auch Napoleon, der sich selbst für einen guten Schachspieler hielt (er spielte gegen seine Mätressen und Untergegebenen), ließ nach der Eroberung Berlins anno 1806 den Automaten ausfindig machen. 1809 kam es zu einer Partie Napoleons gegen den “Türken”, in dessen Inneren sich Allgaier befand - natürlich verlor der große Korse gegen einen der größten Schachmeister jener Zeit.

Danach ging der “Türke” auf eine Tournee durch Europa, die ein großer kommerzieller Erfolg wurde. Bis 1837 konnten die Menschen in allen großen Städten Europas sehen, wie ein “mechanischer Spieler” die jeweiligen Schach-Lokalmatadoren zur Strecke brachte.

 1836 wurde er entlarvt: Kein Geringerer als Edgar Allan Poe hatte mit wachem Auge einer Vorstellung des "Türken" beigewohnt und anschließend in einem Essay mit messerscharfen logischen Schlüssen dargelegt, dass zwischen den Wänden des Wunderwerks ein Mensch stecken musste, der dieses bediente.

Später wurde der Türke in einem Museum ausgestellt und fiel 1854 einem Feuer zum Opfer

Schon 1789 hatte der clevere Baron erste Nachahmer gefunden, die aber Maschinen produzierten, die weit weniger raffiniert waren als der “Türke”. Man bedenke, daß die Puppe ja tatsächlich die Figuren mechanisch gesteuert führte und daß die Über-
mittlung der Züge ins Innere ebenfalls mechanisch stattfand. Ein Wunderwerk der damals möglichen Technik war der “Türke” auf jeden Fall.

Zwei andere berühmte Vertreter dieser ersten Generation von Schachautomaten waren “Ajeeb” und “Mephisto”, die Mitte des 19. Jahrhunderts in England entstanden und beide mehr oder weniger geschickte Kopien des “Türken” waren. “Mephisto” war weniger erfolgreich und wurde schon nach ein paar Jahren wieder verschrottet, während man “Ajeeb” noch 1929 in London bewundern konnte.

Baron von Kempelens Schachautomat hat die Phantasie vieler Schriftsteller angeregt und auch Spekulationen über die unbegrenzten Möglichkeiten der Technik/Mechanik (im 19. Jahrhundert, wohlgemerkt!) ausgelöst, das alles ist vergangen; geblieben sind die Spuren, die diese Maschine in der deutschen Sprache hinterlassen hat: Von einer Sache die einen hinters Licht führen soll, sagt man, sie sei - getürkt.

Weit ernsthafter, dafür aber auch unscheinbarer, waren die Bemühungen des spanischen Mathematikers Torres y Quevedo, der um 1890 mit einem mechanischen Schachautomaten experimentierte. Dieser Apparat - den übrigens keiner, der über ihn geschrieben hat, je zu Gesicht bekam - soll schon ein wenig Ähnlichkeit mit einem modernen Schachcomputer gehabt haben. Er besaß ein Schachbrett, auf dem das Ausgangsfeld und das Zielfeld der zu ziehenden Figur angezeigt wurde. Leider war dieser Automat nur in der Lage ein elementares Endspiel (weißer König und Turm gegen schwarzen König) immer siegreich zu be-
streiten, allerdings nicht immer auf dem kürzesten Wege.

Diese erste wirkliche Schachmaschine zeigt merkwürdige Parallelen zur Entwicklung der Computer auf: Etwa zur gleichen Zeit wie Torres arbeitete das sagenhafte Mathematik-Genie Charles Babbage, an seiner mechanischen Rechenmaschine, die - obwohl nie vollendet - schon eine ganze Menge Grundbegriffe der digitalen Datenverabeitung vorwegnahm.

Nach Torres’ Erfindung war erst einmal 60 Jahre lang Ruhe in Sachen Schachmaschinen. Erst mit der Erfindung der elektronischen Rechenmaschine durch Konrad Zuse (um 1941) begannen die Spekulationen über nichtmenschliche Schachspieler erneut.

1.2    Die Theoretiker des Computerschach
         - von Neumann, Shannon, Turing

Konrad Zuse, über dessen Anteil an der Entwicklung des Computers sich insbesondere die englischsprachige Literatur gerne ausschweigt, hatte 1941 mit dem Z3 die erste einsatzfähige, programmgesteuerte Rechenanlage gebaut und schon in der Planungs-
phase über die Möglichkeiten eines Schachprogrammes spekuliert und sich bereits Gedanken über die notwendigen Algorithmen gemacht. Zwar blieb Zuse auch nach dem Krieg Praktiker auf dem Gebiet der Rechner, ein Schachprogramm hat er jedoch nie geschrieben.

a) Spieltheorie

Urväter aller Schachalgorithmen sind jedoch die Mathematiker von Neumann und Morgenstern, die 1944 ihre Spieltheorie vorlegten. Diese besagt, daß man alle denkbaren Spiele nach mathematischen Gegebenheiten klassifizieren kann. Das Schach-
spiel gehört dabei zu den “endlichen Zwei-Personen-Nullsummenspielen mit vollständiger Information”. Ein anderes, leichter zu lösendes Spiel, das zu derselben Kategorie gehört, ist das berühmte “Tic-Tac-Toe”.

Zwei Spieler (daher ein Zwei-Personen-Spiel) setzen auf einem drei mal drei Felder großen Spielbrett abwechselnd ihre Steine.
Nach maximal neun Halb-Zügen (3 * 3 = 9) ist das Spiel beendet, es ist also endlich. Gewonnen hat der Spieler, dem es gelingt, als erster eine senkrechte, waagerechte oder diagonale Dreierreihe mit seinen Steinen zu bilden. Schaffen es beide Spieler nicht, ist das Spiel unentschieden.

A

X

 

X

B

0

X

 

C

0

 

 

 

1

2

3

Aber was hat es mit der ominösen Nullsumme auf sich? Einfach ausgedrückt, der Gewinner gewinnt genau das, was der Verlierer verliert, bei unentschieden gewinnen bzw. verlieren beide genau dasselbe.
Wenn wir die verschiedenen Züge nach ihrem Ergebnis bewerten, können wir eine Tabelle aufstellen, die zunächst in jedem Feld den Wert enthält, den wir dem Zug geben. Auf jeden Zug gibt es einen Gegenzug, den wir ebenfalls bewerten. Die Differenz dieser beiden Werte tragen wir in eine Matrix-Tabelle ein.


b) Minimax-Theorem

Und hier setzt das von v. Neumann entwickelte Minimax-Theorem ein. Es besagt, dass wenn X jeweils das Zeilenminimum maximiert und 0 das Spaltenmaximum minimiert, beide Spieler das Optimum dessen erreichen, was sie vom Spiel erwarten können.

Das dritte Merkmal in der Spieltheorie ist der Begriff “mit vollständiger Information”. Das bedeutet, daß zu jedem Zeitpunkt jeder Spieler alle Informationen über die möglichen Züge des Gegners hat. Alles klar könnte man nun sagen, Problem theoretisch geklärt, Problem uninteressant. Leider würde in der Praxis der Versuch einer simplen Gewinnmatrix beim Schach unendliche Dimensionen annehmen, so dass eine vollständige Minimax-Prozedur über längere Zugfolgen selbst von den schnellsten Computern nicht zu bewältigen ist.

c) Computerschach wird Wissenschaft

Böse betrachtet, war das Minimax-Theorem der einzige nennenswerte Beitrag der Spieltheoretiker zum Computerschach. Den praktischen Anfang des königlichen Spiels auf Elektonenrechnern kann man - welch seltener Glücksfall- ziemlich exakt bestimmen. Am 9.März 1949 erschien ein epochaler Artikel in einem Wissenschaftsmagazin: “Programmieren eines Digital-Rechners zum Schachspiel” von Claude Shannon. Dieser Pionier im Computerschach arbeitete zu der Zeit in der Forschungsabteilung von Bell Telephone in New Jersey.

Shannon entwickelte ein bis heute gültiges Grundkonzept für die Schachprogrammierung. Seine Ideen in die Tat umzusetzten war ihm leider nicht vergönnt, zu langsam waren die damaligen Computer und obendrein konnten sie nur in reinem Binär-Code programmiert werden - komplexe Programme ließen sich damit kaum realisieren.

Shannon ging davon aus, daß Schach ein ideales Versuchsfeld für Experimente mit maschineller Inteligenz sei, da alle denkbaren Ereignisse des Spiels in unzweideutige mathematische Termen zu fassen sei. Sein erster Ansatz war die Frage: Wie kann der Computer ein Schachbrett darstellen. Er schlug vor, dass das Brett durch 64 ‘Worte’ zu beschreiben sei, die jeweils 64 Bits umfassen; also ein Wort pro Feld. Jedes Wort kann als eine Art Postfach angesehen werden, daß alle Informationen über den Zustand des Feldes enthält.. Shannon hatte außerdem die Idee, Züge von Figuren auf dem Feld dadurch zu erzeugen, dass man jeder Figur eine bestimmte mathematische Operation zuordnet, die als Ergebnis die Koordinaten des Zielfeldes ergibt.

Bei Shannon sah die Brettdarstellung in der Urfassung so aus:

 

A

B

C

D

E

F

G

H

 

8

56

57

58

59

60

61

62

63

8

7

48

49

50

51

52

53

54

55

7

6

40

41

42

43

44

45

46

47

6

5

32

33

34

35

36

37

38

39

5

4

24

25

26

27

28

29

30

31

4

3

16

17

18

19

20

21

22

23

3

2

08

09

10

11

12

13

14

15

2

1

00

01

02

03

04

05

06

07

1

 

A

B

C

D

E

F

G

H

 

Fortsetzung folgt

 

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