周菁菁

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

六子棋
——人工智能系統(tǒng)的設(shè)計與研究

周菁菁

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

本系統(tǒng)是對六子棋計算機博弈技術(shù)的一次嘗試。此系統(tǒng)主要通過對當(dāng)前局面的所有的棋型進行了靜態(tài)估值，然后再采用優(yōu)化 Alpha-Bate搜索技術(shù)實現(xiàn)了AI。最后，本文探討一些提高電腦智能的方法。并相信隨著科技的發(fā)展，人工智能對我們的幫助將會越來越顯著，越來越大。

計算機博弈；六子棋；Java；Alpha-Bate搜索技術(shù)；人工智能

一、引言

人工智能，英文縮寫：AI。是研究、開發(fā)、用于模擬、延伸以及擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)地一門新興技術(shù)科學(xué)。

計算機博弈則是被認(rèn)為在人工智能領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的研究方向之一，其涉及了人工智能中的推理技術(shù)、搜索方法以及決策規(guī)劃等等，計算機博弈的研究為人工智能帶來了很多重要的方法與理論，產(chǎn)生了廣泛的社會影響和學(xué)術(shù)影響以及大量的研究成果。六子棋作為最近幾年才興起的棋類游戲，對其計算機博弈技術(shù)和算法的研究相對比較少。所以基于Java的智能六子棋系統(tǒng)的實現(xiàn)是對計算機博弈問題的一次探索研究。

二、系統(tǒng)的總體設(shè)計

1.在界面方面：應(yīng)該簡單化，做到實用化、方便化，這樣以來就可以滿足不同層次的使用者的需要了。

2.在實現(xiàn)方面：對六子棋其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，棋子觸發(fā)，搜索算法，評估函數(shù)等進行了設(shè)計和實現(xiàn)的過程。

3.在系統(tǒng)規(guī)范方面：刪除了不必要的冗余，實現(xiàn)了程序代碼的標(biāo)準(zhǔn)化，以及軟件的統(tǒng)一化，確保此軟件的可擴展性，可維護性以及其實用性。

三、主要技術(shù)

第一，是界面設(shè)計及事件的響應(yīng)方面，系統(tǒng)界面包括了棋盤部分，用戶面板部分與游戲信息及選項部分，當(dāng)前狀態(tài)部分和系統(tǒng)選項這六個部分。其中為了系統(tǒng)的實現(xiàn)的方便，棋盤的背景與棋盤的觸發(fā)面板是分開設(shè)計地，也就是在主框架中增加了背景，并且放置了用戶面板部分，當(dāng)前狀態(tài)部分以及系統(tǒng)選項的部分，再就是單獨設(shè)計了棋盤觸發(fā)面板，其覆蓋于棋盤的背景之上。至于棋子信息的部分，就隱藏在了棋盤觸發(fā)面板里了。同時，為了方便觸發(fā)，當(dāng)前狀態(tài)部分、系統(tǒng)選項部分、游戲選項部分都是直接得嵌入到了主框架中了。

第二，就是評估函數(shù)的設(shè)計，從理論上分析，評估函數(shù)就是對棋局的綜合評估，換句話說，是給當(dāng)前局面黑白棋分別的評分，從而可以確定當(dāng)前的形勢，為搜索引擎提供了評判標(biāo)準(zhǔn)。該函數(shù)的好壞與否直接決定了解題能力的強與弱，所以只有好的評估函數(shù)才能對結(jié)果予以保證，否則，搜索所得到的結(jié)果就有可能與期望相距很大。就像是一個好的棋手通常都能夠?qū)Ξ?dāng)前棋局做出判斷，以最好的方式進行進攻，并控制整盤棋局的發(fā)展方向。由此可見，僅憑幾個簡單的評估函數(shù)是不可能很好的抽象這整套評價模式的，因為有太多的因素要考慮到。

第三，是走法生成（告訴其他部分下一步往哪里走的模塊）方面，每種棋類的規(guī)則都不同，走法生成的復(fù)雜程度也是大相徑庭。舉個例子，在一種棋類游戲中，棋子種類越多，棋子的走法與規(guī)則也就越多，要是在程序中實現(xiàn)的話就越復(fù)雜。

在六子棋地對弈程序當(dāng)中，黑白雙方交換下子，其中，沒有吃子、提子、等規(guī)則的存在，哪一方在棋盤的水平、垂直、斜線方向上首先形成了連續(xù)的六顆棋子，就獲勝了。因此，六子棋規(guī)則的方法生成來說，棋盤上的空白位置就是合法的位置。不過在現(xiàn)實中，有些位置是不該首先考慮的，比如說對局時是不會把棋子直接放在下邊界上。在這里，有一點需要注意的，那就是我們當(dāng)下的棋子的位置與對方下的棋子的位置是有很大關(guān)聯(lián)的，也就是說我們當(dāng)下的棋子有可能是用來限制對方的棋子，并阻止其連成六顆，亦或是躲開對方的棋子，讓自己的棋子連成六顆，這樣，較優(yōu)的走法生成的位置就應(yīng)該考慮在上一次對方下子的周圍。

第四是搜索技術(shù)方面，先來了解一下博弈樹。

基本上所有的棋類問題，都可以用博弈樹來描述的。博弈樹，是把計算機和用戶所有可能的走法和局面一一羅列出來的一顆樹。黑白雙方交替的按相對合理走法把樹展開，樹的每個節(jié)點都表示一個局面。根節(jié)點是當(dāng)前需要進行計算的局面，中間節(jié)點是對弈過程中的某個局面，最下面的節(jié)點是推導(dǎo)出的局面。整個博弈樹是從當(dāng)前局面出發(fā)的，包含所有可能的對弈過程的搜索樹。所以六子棋博弈問題也就轉(zhuǎn)化成了尋求最佳路徑的問題了。假設(shè)博弈樹是很有限的，這樣，就不會碰到永無止境的棋局或一步有無限種算法的棋局了。

舉個例子，如果有兩個玩家對弈，他們分別為 max和min。讓max先走，然后兩人交替走，一直到游戲結(jié)束。我們用產(chǎn)生式系統(tǒng)來進行描述。由于不可能對一個完整解圖進行搜索，我們需要定義一個靜態(tài)估計函數(shù)g，以便對游戲狀態(tài)進行估值。在此我們假設(shè)有利于max的狀態(tài)取g（a）＞0，并且有利于min的狀態(tài)取g（a）＜0。這樣得出以下搜索的五個步驟。

1.首先生成了整個博弈樹（擴展樹的每個節(jié)點）。

2.用函數(shù)g對每個子節(jié)點進行估值，得終節(jié)點的評價值。

3.使用終節(jié)點的估值 g，得到其搜索樹上一層節(jié)點的估值。

4.重復(fù)三過程在max層取其分支的最大值，min層取其分支的最小值，一直回溯到根結(jié)點。

5.根結(jié)點選擇分支值最大的走步走。

四、設(shè)計進的方案

目前有以下幾種方法可以提高電腦的棋力：

第一，動態(tài)估值。主要在于攻守的轉(zhuǎn)換和急手的處理，這個要綜合很多方面的因素，并且要從以往的經(jīng)驗為基礎(chǔ)多加嘗試，但是工作量很大并且不易拿捏。

第二，增加細(xì)致的特定棋形的判斷。增加棋型判斷，程序中的判斷還不是很全面，與實際存在一些差異，不過，這是個數(shù)學(xué)問題。

第三，將局部最優(yōu)和全局最優(yōu)結(jié)合起來。這種方法是最容易實現(xiàn)的，就是增加搜索深度，然后考慮整體以及局部的估值，用遞歸可以實現(xiàn)。

第四，完善開局庫和增加學(xué)習(xí)功能。在對局中十分有用，帶有完善開局庫和有學(xué)習(xí)功能的六子棋將是難以戰(zhàn)勝的，不過，這是一個十分復(fù)雜的過程，其中，完善開局庫的學(xué)習(xí)功能比較容易實現(xiàn)。

[1] 李果.六子棋計算機博弈及其系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].重慶大學(xué)，2007.

[2] 王小春.PC游戲編程（人機博弈）[M].重慶大學(xué)出版社，2003.

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2011-08-10