人工智能应用案例学习6

此文也是接续前文继续学习Go Further在githup提供的学习资料,需要不断完善理解建模思想。

围棋建模方案优化:

接上文提到使用CNN模仿人类下棋构建的模型存在学会臭棋的问题,据Aja Huang本人说,这个网络的棋力大概相当于业余6段所有的的人类选手,远远未能超过当时最强的围棋电脑程序CrazyStone。Aja Huang的老师Remi Colulum在2006年对围棋AI做出的另一大重要突破《Efficient Selectivity and Backup Operators in Monte-Carlo Tree Search》,也就是蒙特卡洛搜索树(Monte-Carlo Tree Search)。

蒙特卡洛搜索树(Monte-Carlo Tree Search)基本思想是:

首先模拟一盘对决,使用的思路是:随机。

当面对一个空白棋盘s0,最初对棋盘一无所知,假设所有落子的方法分值都相等,并设为1。

之后,随机从361种方法(即棋盘位置)中选一种走法a0,在这一步后,棋盘状态变为 s1,之后假设对方也和自己一样,随机走了一步,此时棋盘状态变为s2。

重复以上步骤直到 sn,并且双方分出胜负,此时便完整的模拟完了一盘棋,用变量r记录此轮下棋结果,胜利记为1,失败则为0。

那么此行为可转化为,如果这一盘赢了,那意味着这一连串的下法比对面要明智一些,毕竟最后赢了,那么把这次落子方法 (s0,a0)记下来,并把它的分值变化:

                                                        公式1:新分数=初始分数+r

同理,可以把之后所有随机出来的落子方法 (si,ai)都应用公式1,即都加1分。之后开始第二次模拟,这一次,我们对棋盘不是一无所知了,至少在 s0状态我们知道落子方法 a0的分值是2,其他都是1,我们使用这个数据的方法是:在这次随机中,我们随机到a0状态的概率要比其他方法高一点。

之后,我们不断重复以上步骤,这样,那些看起来不错(以最后的胜负来作为判断依据)的落子方案的分数就会越来越高,并且这些落子方案也是比较有前途的,会被更多的选择。

如上述公式所述,n=19(棋盘大小),每一个状态 s都有一个对应的每个落子点a(a也是19*19个状态)的分数,只要模拟量足够多,那么可以覆盖到的 s状态就越多,漏洞(未覆盖到的位置状态)就越来越小。

最后,当进行了10万盘棋后,在此状态选择分数最高的方案落子,此时,才真正下了这步棋。这种过程在论文里被称为Rollout。

Aja Huang很快意识到这种方法的缺陷在哪里:初始策略(或者说随机的落子方式)太过简单。人类对每种s(棋型)都要更强的判断能力,那么我们是否可以用 P(s)来代替随机呢?

Aja Huang改进了MCTS,每一步不使用随机,而是现根据 P(s)(备注:此处P(s)是前文提到的模拟人类棋谱学习到的每个s对应的a)计算得到a可能的概率分布,以这儿概率为准来挑选下一个a。一次棋局下完之后,新分数按照下面的方式来更新

                                        公式2:新分数=调整后的初始分+通过模拟的赢棋概率

如果某一步被随机到很多次,就应该主要依据模拟得到的概率而非 P(s),就是说当盘数不断的增加,模拟得到的结果可能会好于P(s)得到的结果。

所以 P(s)的初始分会被打个折扣,这也是公式2中的调整后的初始分的由来

                                            公式3:调整后的初始分=P(s)/(被随机到的次数+1)

如此一来,就在整张地图上利用P(s)快速定位了比较好的落子方案,也增加了其他位置的概率。实际操作中发现,此方案不可行,因为计算这个P(s) 太慢了太慢了(此处所指太慢不是太理解,可能是指CNN训练慢,但是据我了解提前训练好之后是可直接使用结果,不需要在算的,此处先跳过留后续搞明白),一次P(s)的计算需要3ms,随机算法1us,慢了3000倍,所以,Aja huang训练了一个简化版本的P(s),把神经网络层数、输入特征减少,耗时下降到2us,基本满足了要求。

更多的策略是,先以 P(s)开局,走前面大概20步,之后再使用 P(s)走完剩下的到最后。兼顾速度和准确性。综合了深度卷积神经网络和MCTS两种方案,此时的围棋程序已经可以战胜所有其他电脑,虽然和其他人类职业选手还有一定的差距。

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