作者 | 劉洋洲
2016年3月,AlphaGo與圍棋世界冠軍、職業九段棋手李世石進行圍棋人機大戰,以4:1的總比分獲勝,標誌著圍棋迎來AI時代。
儘管人類職業棋手已經遠遠被AI甩在身後,但是圍棋之謎並沒有就此終結。
上一篇文章我們圍繞圍棋最基本的兩個概念「氣」、「目」展開討論,展示了各種棋形對於兩者的影響。接下來我們嘗試研究棋子之間的「勢函式」及其性質。由此對圍棋的招法做簡單的評判。
n-邊界
在上文中我們避免在棋盤空間引入度量,僅僅從圖的拓撲入手,就定義了「氣」與「目」的概念。下面我們會引入
計程車度量(Taxicab Distance)
,藉助它描述一塊棋的氣變得更加方便——一塊棋的1-邊界就是氣。
所謂計程車度量,區別於歐氏度量(
),是一種定義在標準網格上的距離,
例如,座標為
的兩點,按照歐氏度量計算,距離應該是
,而按照出租車度量計算,則應該是
!!
定義1(n-邊界)
我們定義
1-邊界
就是距離為1的點的集合,進而我們有
2-邊界
,依次類推……特別地,我們定義
0-邊界
就是這塊棋的本身。如下為中腹一顆子的邊界圖。
從內到外分別是這顆子的1~5級邊界。這些方框是計程車度量下的同心圓。
可以看出各種傳統招法與邊界之間的聯絡:
跳、尖,實際上就是落子於盤面已有連通分支的2-邊界上;
二間跳(或稱大跳)和小飛,是落子於3-邊界;
大飛、象步,落子於4-邊界……
常見招法
從這個角度去審視佈局佔角的各種方式,我們發現:
三三是將棋盤兩邊置於落子的2-邊界;
小目是將棋盤兩邊分別置於落子的2 、3-邊界;
星是將棋盤兩邊置於落子的 3-級邊界;
高目是將棋盤兩邊分別置於落子的 3、4-邊界……
第一手佈局常見招法
勢函式
距離的遠近關乎棋的生死。我們借用物理中場的概念,考慮等勢曲線:屬於同一條等勢曲線的棋子我們視其為有相同的勢。距離越近,勢越大,反之,勢越小。比如引力場的勢與距離成反比,那麼圍棋的勢函式有什麼特性呢?這完全取決於我們如何定義。
!!
定義2(勢函式)
在特定的範圍
內,給定某局面
下
,黑白某方兩塊棋
在所有局面中連線成功的機率,用條件機率表示為:
根據條件機率的計算公式
方便我們計算勢函式。
這麼說有些抽象,我們先來看一個例子。
例 1
見上圖,黑棋跳,只需再走一手棋就可以連線兩子。我們考慮的區域性範圍是
(溫馨提示:按照圍棋的傳統,棋盤左下角的座標是
而並非座標原點)。給定的局面是這三個位置中,已經有兩個位置被黑棋佔據,接下來計算此兩子連線的機率:
按照直覺計算,星位
有黑、白、空三種情況(空意味著脫先),但只有一種情況符合要求,所以此機率為
例 2
秀策小尖(黑棋)
如上圖,黑棋小尖,兩顆黑子在彼此的2-邊界上。我們考慮的區域性範圍是
黑棋二子連線的道路有兩條,步長為2-級路徑卻有兩條(見下圖),兩個空點,共有
種情況,但是相連的情況有5種,所以兩黑子之間的勢為
綠圈有黑白空三種狀態,兩圖有一種狀態是重合的
例 3
小飛的連線情況有三種路線,我們順次記為
,我們要求的是這三種路線包含的狀態的並集的元素個數。
由逐步淘汰原則(#表示集合元素個數),
那麼,
代入公式,
於是小飛的勢值、不確定度:
一般情況的估計
將棋盤定義在複平面上,設棋盤上兩點
, 不妨設
是正整數。
m=6,n=3
如上圖,兩黑子連線所有步長為
的路線都在紅色框內,由隔板法可知總共有
條路線,除去
個位置是黑棋,其他
個位置黑白空隨意(這當中可能會出現重複的狀態),這是A抵達B的所有路線情況,於是其勢為:
,
對步長為
的點的勢當然可以進行更精確估計,但是冗餘的估計我就不寫了。可以看出,當固定
時,隨著步長
的增加,勢
急劇下降。
透過前面例3,我們知道計算勢函式的值的一般方法就是,我們記
:
上面公式需要說明兩點:
是對所有的
組合求和,其他同理;
表示路線
與
的聯合機率,其他同理。顯然上面的估計是取該式子的第一項求和。當固定
時,取
關於勢函式的計算,我們還是交給計算機去計算吧!
當我們將第一手下在天元的時候,觀察棋盤上所有點的位勢圖。
天元大勢圖
從影象可以看出勢函式的大致變化趨勢。這幅圖某種程度上體現了傳統著法的合理性,超過綠色帶狀區域,
值低於
,綠色區域大致在2~3-邊界之內。如果“飛”得太遠,建立新的連通分支的可能性就很高了,也就是說很難連回去了。
數學英才
中學生英才計劃
數學學科官方公眾號
推送數學微慕課和學習資料