从图灵、深蓝、卡斯帕罗夫到 Alphafold：国际象棋推动科学 | 人工智能

如今，抗抑郁药和肝癌已成为一些领先的研究领域，这要归功于 Deep Mind 公司（谷歌）在 2017 年通过其 AlphaZero 程序在国际象棋和围棋（在几个亚洲国家非常流行的游戏）方面学到的东西。随后，他创建了 AlphaFold，并在 2021 年取得了生物学史上最伟大的进步之一：了解蛋白质的工作原理。早在 1947 年左右，计算机之父艾伦·图灵和克劳德·香农就选择了国际象棋作为实验领域。他们是对的，但他们无法证明这一点：半个世纪后，深蓝（IBM）击败了卡斯帕罗夫，为巨大的科学进步奠定了基础。

要理解国际象棋和围棋为何对科学发展贡献如此之大，我们必须了解三个数字，对于正常的人类思维来说，这三个数字与无穷大有关。国际象棋可能出现的不同游戏数量是 1 后面跟着 123 个零。围棋（19×19 方棋盘）中对应的数量要大得多。蛋白质（生命必需元素）中氨基酸组合的数量也是如此。让我们添加第四个数字，以便更好地理解我们在说什么：已知宇宙中的原子数量是 1 后面跟着 80 个零。

深蓝计算机的内存中存储了数百万盘自 16 世纪以来的对局，当时最优秀的国际象棋选手之一是西班牙牧师鲁伊·洛佩斯·德·塞古拉。基于这个数据库，该程序每秒可以计算多达 2 亿步棋。

就在十年前，这一巨大成就甚至让专家们都认为科学距离揭开蛋白质的结构还很遥远。西班牙人工智能 (AI) 领域的伟大人物之一 Ramón López de Mántaras 证实，“AlphaZero 在国际象棋和围棋方面的经验对开发 AlphaFold 非常有用”，尽管他也相信“用其他方式也可以取得同样的成功”。

对抗第三帝国的象棋大师

Deep Mind公司之所以选择更为复杂的智力运动道路，关键或许在于历史的联系：该公司CEO兼联合创始人英国人杰米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）是一位国际象棋神童，他从小也非常喜欢国际象棋。他的同胞图灵出生于1912年。由图灵领导、由首相温斯顿·丘吉尔组织的旨在破解纳粹密码的秘密小组（即“谜行动”），其中包括当时英国最优秀的三位国际象棋选手：休·亚历山大（Hugh Alexander）、哈里·戈隆贝克（Harry Golombek）和斯图尔特·米尔纳-巴里（Stuart Milner-Barry），这绝非偶然。

据估计，这一壮举将第二次世界大战缩短了数年，并挽救了多达 1400 万人的生命。因此，几年后，也就是 20 世纪 40 年代末，英国的图灵和美国的数学家香农分别对 64 方格游戏进行了实验，作为人工智能的试验场，这是非常合乎逻辑的。香农对国际象棋如此热爱，甚至与当时的世界冠军、苏联的米哈伊尔·博特温尼克 (Mikhail Botvínnik) 会面，他是第一个计算出可能的游戏数量大于原子数量的人。图灵编写了第一个国际象棋程序 Turochamp，该程序在 60 年代丢失，并于 2012 年重建，以便在纪念卡斯帕罗夫诞辰一百周年的大会上与卡斯帕罗夫对弈。

图灵和香农意识到，如果计算机能够击败世界冠军，那么它在此过程中学到的东西将在更重要的科学领域大有裨益。他们可能没有预见到，实现这一目标需要半个世纪的时间，因为用二进制语言（0 和 1）表达概念非常困难，即使是非棋手也可以在半分钟内理解这些概念。例如，机器可以立即理解皇后值 10 分；车值 5 分；象和马值 3 分；兵值 1 分。问题在于相对值：如果皇后被自己的棋子锁在棋盘的一角，那么在被释放之前，它不会值 10 分，因为在那个位置上皇后几乎毫无用处。不理解这一点就不可能下好棋；因此，第一批硅棋手因其荒谬的思维方式而引起粉丝们的嘲笑。

但 IBM 随后也来了，首先是 Deep Thought，它在 1988 年成功击败了一位国际象棋大师（丹麦人 Bent Larsen）。然后是 Deep Blue，它在 1997 年（纽约，六场比赛 3.5-2.5）击败了卡斯帕罗夫，而之前在两人之间的第一场对决（费城，1996 年）中以 2-4 落败。俄罗斯人的失败成为世界各地的头条新闻，并摧毁了当时过时的互联网线路。IBM 的股价在华尔街飙升，甚至有人说，这一切都是美国跨国公司纯粹为了广告目的而上演的一场马戏表演。

然而，IBM 很快宣布，它从“深蓝”学到的知识在与分子计算相关的许多领域都非常有用：复杂药物的制造、农业规划、空中交通、天气预报、股票市场等。换句话说，图灵和香农是对的，但他们却因各自的悲剧而无法享受时光。图灵因是同性恋而接受化学阉割而不是入狱，于 1954 年自杀。香农活到了 2001 年，但在 1997 年患上了阿尔茨海默病。

受神经网络启发的神童

哈萨比斯从青少年时期起就比同龄人领先两个年级，他密切关注着这一切，并于 1997 年以相当于 A 的成绩从剑桥大学毕业。 如何赞美 21 岁时，他获得了计算机科学博士学位。他学习的是神经科学，因此，当他创立 Deep Mind 时，他突然灵光一闪，将他的名字铭刻在历史中：他将接替 Deep Blue，但采用一种截然不同的方法；AlphaZero 国际象棋程序将基于神经网络，灵感来自人类大脑的结构。

深蓝计算机存储了一个数据库，其中包含数百万盘人类下棋的比赛，最早可追溯到 16 世纪，当时由菲利普二世赞助的西班牙牧师 Ruy López de Segura 是非正式的世界冠军。在了解了这一点之后，这颗 IBM 怪物每秒可以计算多达 2 亿步。换句话说，这是一种巨大的蛮力，但基于纯粹的人类下棋风格。

英国顶尖棋手的天赋和对国际象棋的热爱在“恩尼格玛行动”中破译纳粹密码的过程中起到了决定性作用。据估计，这一智力指挥使第二次世界大战缩短了数年，挽救了约 1400 万人的生命。

哈萨比斯的团队没有把这个数据库放进 AlphaZero；他只编写了国际象棋的基本规则。然后他让这台机器在几个小时内与自己下了数百万盘棋。结果在 2017 年，它以惊人的比分击败了当时最好的硅棋手：AlphaZero 28 – Stockfisch 0（在 100 场比赛中 72 平）。与此同时，Deep Mind 创造了 AlphaGo，它在 2016 年和 2017 年击败了人类最好的围棋选手。

Deep Mind 花了四年时间通过 AlphaFold 震惊世界，这是生物学领域最伟大的进步之一。科学界已经利用这种蛋白质结构知识进行各种领域的研究。关于肝癌和抗抑郁药的研究已经发表，但可以肯定的是，还有更多的研究正在进行，因为这是一个令人着迷且充满希望的知识阶段，才刚刚开始。

与此同时，最大的悖论是，由于人工智能的存在，国际象棋作为一项运动正面临灭绝的危险。预计不到 10 年，我们将能够拥有 芯片 插入大脑，或通过眼镜或头带连接到大脑。这些小玩意可能包含一个程序，可以完美地下棋，这要归功于量子计算。作弊似乎很容易。但有一个解决方案：裁判将有一个探测器断路器 芯片 在比赛门口扫描选手。

国际象棋万岁，即使它以一种图灵和香农都无法想象的方式存在。