Каисса

Каисса — это шахматная программа, разработанная в СССР в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) и ставшая первым в мире чемпионом мира по шахматам среди компьютерных программ. Она была создана под руководством Владимира Арлазарова и Михаила Донского, а её название происходит от имени богини шахмат в древнегреческой мифологии, введённого в литературный оборот поэтом Уильямом Джонсом в 1763 году.

История создания

Предпосылки и начало разработки

Разработка программы началась в 1960-х годах в ИТЭФ (Москва) группой сотрудников, занимавшихся вопросами искусственного интеллекта. В отличие от западных аналогов, таких как программа «Mac Hack» (США), советские разработчики делали ставку на алгоритмическую оптимизацию и использование эвристических методов. Первая версия «Каиссы» была написана на языке Фортран для ЭВМ БЭСМ-6, которая обладала производительностью около 1 миллиона операций в секунду. Программа работала в режиме пакетной обработки данных, что ограничивало её интерактивность.

Первые турниры

В 1970 году «Каисса» приняла участие в первом неофициальном чемпионате мира по компьютерным шахматам в Нью-Йорке, где заняла второе место, уступив программе «Chess 3.0» (США). В 1972 году на втором чемпионате в Стокгольме программа вновь стала второй, проиграв «Chess 4.0». Однако ключевым достижением стал 1974 год, когда в Стокгольме прошёл третий чемпионат мира, организованный Международной федерацией компьютерных шахмат (ICCA). «Каисса» одержала победу, обыграв в финале американскую программу «Chess 4.0» со счётом 2:0. Этот успех сделал её первым официальным чемпионом мира среди компьютерных шахматных программ.

Развитие и завершение проекта

После победы 1974 года разработка «Каиссы» продолжалась до конца 1970-х годов. Программа участвовала в нескольких турнирах, включая матчи против гроссмейстеров, но её возможности ограничивались вычислительной мощностью доступных ЭВМ. С появлением более быстрых компьютеров и специализированных шахматных процессоров (например, Belle) в 1980-х годах «Каисса» утратила конкурентоспособность. Проект был закрыт, а его исходный код частично утерян. Тем не менее, опыт разработки «Каиссы» повлиял на последующие советские и российские шахматные программы, такие как «Рыбка» и «Сфинкс».

Архитектура и алгоритмы

Представление доски

«Каисса» использовала 8×8 битовую матрицу для представления шахматной доски, что позволяло эффективно выполнять операции сдвига и маскирования. Для хранения позиций применялась битовая карта, где каждый бит соответствовал одной клетке. Это решение было типичным для ЭВМ того времени, так как позволяло экономить память и ускорять вычисления.

Алгоритм поиска

Основой принятия решений в «Каиссе» был алгоритм минимакс с альфа-бета-отсечениями. Глубина поиска составляла от 4 до 6 полуходов (в зависимости от сложности позиции), что было сопоставимо с уровнем шахматиста-любителя. Для оценки позиции использовалась эвристическая функция, учитывавшая:

• материальный баланс (ценность фигур по стандартной шкале: пешка — 1, конь — 3, слон — 3, ладья — 5, ферзь — 9);
• контроль центра (количество фигур, атакующих поля e4, d4, e5, d5);
• подвижность фигур (количество возможных ходов);
• безопасность короля (наличие пешечного прикрытия);
• пешечную структуру (сдвоенные, изолированные, проходные пешки).

Эвристики и ускорение

Для сокращения перебора применялись:

• киллер-ходы — запоминание ходов, которые приводили к отсечениям в аналогичных позициях;
• итеративное углубление — постепенное увеличение глубины поиска с использованием результатов предыдущих итераций;
• таблицы транспозиции — хэширование позиций для избежания повторного анализа одинаковых состояний.

Участие в соревнованиях

Чемпионат мира 1974 года

Третий чемпионат мира по компьютерным шахматам прошёл в Стокгольме с 5 по 8 августа 1974 года. В нём участвовали 13 программ из 8 стран. «Каисса» выиграла все партии в предварительном раунде, а в финале встретилась с «Chess 4.0» (США). Первая партия завершилась победой советской программы благодаря точной реализации материального преимущества. Во второй партии «Каисса» продемонстрировала комбинационное зрение, пожертвовав фигуру для атаки на короля, что привело к мату. Итоговый счёт 2:0 принёс ей титул чемпиона.

Матчи с людьми

В 1975 году «Каисса» сыграла несколько показательных партий против советских шахматистов. В матче с гроссмейстером Михаилом Талем (экс-чемпионом мира) программа потерпела поражение, но смогла навязать борьбу в дебюте. В партии с мастером спорта Анатолием Лесиным «Каисса» одержала победу после ошибки соперника в эндшпиле. Эти результаты подтвердили, что уровень игры программы соответствовал примерно 1-му разряду (рейтинг Эло около 1800–1900).

Влияние и наследие

Научное значение

«Каисса» стала важным этапом в развитии искусственного интеллекта в СССР. Её алгоритмы и эвристики легли в основу многих последующих шахматных программ. Работа группы Арлазарова и Донского была опубликована в научных журналах, включая «Доклады Академии наук СССР» и «Кибернетика». В 1975 году за разработку «Каиссы» коллектив авторов был удостоен премии Совета Министров СССР.

Культурное влияние

Образ «Каиссы» как богини шахмат популяризировался в советской культуре. Программа упоминалась в книгах по шахматам и кибернетике, а также в научно-популярных фильмах. В 1980-х годах на основе её алгоритмов были созданы учебные шахматные программы для школьников.

Сравнение с современными программами

По современным меркам «Каисса» была крайне слабой: она не могла обрабатывать сложные позиции с глубиной более 6 полуходов и не использовала нейросетевые методы. Для сравнения, современные шахматные движки, такие как Stockfish или Leela Chess Zero, достигают глубины поиска в 20–30 полуходов и имеют рейтинг Эло более 3500. Однако для своего времени «Каисса» была передовым достижением, сопоставимым по уровню с лучшими западными программами.

Интересные факты

• Название программы было предложено одним из разработчиков, Владимиром Арлазаровым, который увлекался античной мифологией.
• Исходный код «Каиссы» был написан на перфокартах и хранился в архивах ИТЭФ. Часть материалов была утеряна после реорганизации института в 1990-х годах.
• В 1974 году после победы на чемпионате мира «Каисса» была удостоена шахматной короны — символического приза, который вручался победителю.
• Программа могла играть только в классические шахматы с полным контролем времени; блиц-партии были невозможны из-за низкой скорости вычислений.

Источники

• Арлазаров В. Л., Донской М. В. «Шахматная программа „Каисса“» // Кибернетика. — 1975. — № 3.
• Донской М. В. «Искусственный интеллект и шахматы» // Природа. — 1976. — № 8.
• История компьютерных шахмат: от первых программ до современных движков // Шахматный вестник. — 2005. — № 4.
• Отчёт о третьем чемпионате мира по компьютерным шахматам // ICCA Journal. — 1974. — Vol. 1, No. 1.