Báo cáo đồ án trí tuệ nhân tạo: Xây dựng chương trình giải quyết bài toán không gian trạng thái trò chơi cờ vua theo phương pháp cắt tỉa Anpha-Beta

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÁO CÁO MÔN HỌC
TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Hữu Phúc
HÀ NỘI 3/2010
Học viện Kỹ thuật quân sự
Khoa CNTT
Đồ án Nhập môn trí tuệ nhân tạo
Không gian trạng thái là trò chơi cờ vua. Xây dựng
chương trình giải quyết bài toán theo phương pháp cắt
tỉa Anpha-Beta
Họ và tên: Đặng Minh Sang
Lớp: Tin học 5A
I. Lời nói đầu
Năm 1950, Claude Shannon đã viết chương trình chơi cờ đầu
tiên. Đó là hành động đầu tiên đánh dấu việc nguyên cứu Trí tuệ nhân
tạo và đưa nó vào chơi cờ. Điều này là một bằng chứng rõ ràng về khả
năng máy tính có thể làm được những công việc đòi hỏi trí thông
minh của con người.
Ngày này, việc nguyên cứu Trí tuệ nhân tạo và đưa nó vào các
ứng dụng thực tế đang ngày càng nhiều, và ngày càng chứng tỏ được
thế mạnh của mình trong các công việc đòi hỏi khả năng suy nghĩ và
tính toán giống như con người. Trong đó, vấn đề Tìm kiếm có đối thủ
đang được áp dụng rất rộng rãi trong các trò chơi đối kháng, tất nhiên,
tuân theo những tiêu chuẩn nhất định. Bản đồ án này được xây dựng,
cũng nằm một trong số đó. Áp dụng lí thuyết Trí tuệ nhân tạo, kết hợp
với các hàm đánh giá, từ đó xây dựng một chương trình cờ vua mang
tính chất minh họa thuật toán hơn là xây dựng một chương trình có
tính ứng dụng cao trong thực tế.
II. Cơ sở lí thuyết

Vấn đề chơi cờ có thể xem xét như vấn đề tìm kiếm trong
không gian trạng thái. Mỗi trạng thái là một tình thế (cách bố trí các
quân cờ trên bàn cờ).
- Trạng thái ban đầu là sự sắp xếp các quân cờ của hai bên lúc
bắt đầu chơi.
- Các toán tử là các nước đi hợp lệ.
- Các trạng thái kết thúc là các tình thế mà cuộc chơi dừng,
thường được xác định bởi một điều kiện dừng nào đó.
- Một hàm kết cuộc ứng mỗi trạng thái kết thúc với một giá trị
nào đó.
Tư tưởng của thuật toán cắt cụt Anpha-beta như sau: nhớ lại
rằng, chiến lược tìm kiếm Minimax là chiến lược tìm kiếm theo độ
sâu. Giả sử trong quá trình tìm kiếm, ta đi xuống đỉnh A là đỉnh trắng,
đỉnh A có người anh em V đã được đánh giá. Giả sử cha của đỉnh A là
B và B có người anh em U đã được đánh giá, và giả sử cha của B là C.
Khi đó ta có giá trị đỉnh C ít nhất là giá trị của U, giá trị của đỉnh B
nhiều nhất là giá trị V. Do đó, nếu eval (U)>eval(V), ta không cần đi
xuống để đánh giá đỉnh A nữa mà không ảnh hưởng gì đến đánh giá
đỉnh C. Hay nói cách khác, ta có thể cắt bỏ cây con gốc A. Lập luận
tương tự cho trường hợp đỉnh A là đen, trong trường hợp này, nếu
eval (U)<eval(V) ta cũng có thể cắt bỏ cây con gốc A.
ci t k thut ct ct Anpha-beta, i vi cỏc nh nm
trờn ng i t gc ti nh hin thi, ta s dng tham s ghi
li giỏ tr ln nht trong cỏc giỏ tr ca nh cũn ó ỏnh giỏ ca mt
nh trng, cũn tham s ghi li giỏ tr nh nht trong cỏc nh con ó
ỏnh giỏ ca mt nh en. Ta xõy dng hm MaxVal(u, , ) v
MinVal(u, , ) nh sau:
function MaxVal(u,

,

);
begin
if u là lá của cây hạn chế hoặc u là đỉnh kết thúc
then MaxVal

eval(u)
else for mỗi đỉnh v là con của u do
{



max[

, MinVal(v,

,

)];
// Cắt bỏ các cây con từ các đỉnh v còn lại
if





then exit};
MaxVal

;
end;
function MinVal(u,

,

);
begin
if u là lá của cây hạn chế hoặc u là đỉnh kết thúc
then MinVal

eval(u)
else for mỗi đỉnh v là con của u do
{



min[

, MaxVal(v,

,

)];
// Cắt bỏ các cây con từ các đỉnh v còn lại
if

then exit};
MinVal



;
end;
Thut toỏn tỡm nc i cho trng s dng k thut ct ta
Anpha-Beta c ci t bi th tc Alpha_beta(u,v) trong ú v l
tham bin ghi li nh m trng cn i ti u.
procedure Alpha_beta(u,v);
begin



-

;





;
for mỗi đỉnh w là con của u do
if

MinVal(w,

,

) then
{
α

←
MinVal(w,
α
,
β
);
v
←
w;}
end;
III. Chương trình Chess
Chương trình được xây dựng dựa trên cơ sở lí thuyết vừa nêu trên.
Với độ sâu được xét tới là 3.
Giao diện chương trình:
Màn hình đăng nhập người chơi
Màn hình đăng nhập người chơi cho phép người chơi có cái nhìn tổng
quan về chương trình. Đồng thời yêu cầu người chơi nhập tên trước khi bắt
đầu trò chơi.
Màn hình chơi chính
Màn hình chơi chính giúp cho người chơi có thể chơi trực tiếp với máy
tính. Chương trình cho phép người chơi có thể bắt đầu một ván cờ mới, hay hoãn

lại các nước đi.
Màn hình hiển thị chi tiết nước cờ
Màn hình chi tiết hiển thị chi tiết các nước cờ đã chơi, tên người chơi
cũng như thời gian chơi.
Màn hình trợ giúp
Ngoài ra chương trình còn đưa ra những trợ giúp cơ bản giúp cho
người chơi có thể sử dụng chương trình một cách tối ưu nhất.
Một chương trình chơi cờ được đánh giá dựa trên tiêu chí mức độ
thông minh của các nước đi. Điều này phụ thuộc phần lớn vào hàm đánh giá
được cài đặt trong trò chơi. Từ đó có thể thấy mức độ quan trọng của hàm
đánh giá trong bất cứ một chương trình chơi cờ nào. Không nằm ngoài ý
kiến đó, chương trình cũng xây dựng hàm đánh giá riêng, với mục đích phản
ảnh rõ nhất cục diện bàn cờ cũng như đưa ra được lựa chọn tốt nhất ứng với
trạng thái cụ thể.
Hàm đánh giá của chương trình được xây dựng dựa trên các yếu tố về
các giai đoạn của ván cờ, giá trị các quân cờ và vị trí của chúng. Cụ thể:
- Ứng với mỗi giai đoạn chơi của ván cờ, giá trị của các quân
cờ sẽ được thay đổi.
- Mỗi vị trí quân cờ sẽ được đánh giá với mức độ tốt khác
nhau.
- Khả năng ăn các quân cờ.
- Khả năng bảo vệ các quân cờ khác
- Các vị trí có thể bị đối phương ăn.
Dựa trên các yêu tố trên, chương trình xây dựng một hàm đánh giá
cùng các trọng số, với mục đích phản ánh một cách chân thực nhất cục diện
của bàn cờ, từ đó đưa ra được phương án tốt nhất ứng với trạng thái cụ thể.
IV. Lời cuối
Khuôn khổ bản đồ án chỉ dừng lại ở mức độ minh họa thuật toán đối
với không gian trạng thái cụ thể là bàn cờ vua. Trong quá trình xây dựng
chương trình, không tránh khỏi những sai sót, cũng như thiếu kinh nghiệm

trong quá trình xây dựng một hàm đánh giá được coi là tốt. Hy vọng sẽ nhận
được sự giúp đỡ của thầy để tiếp tục phát triển bản đồ án và có thể đưa vào
ứng dụng trong thực tế.
Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy Ngô Hữu Phúc đã tận tình giúp đỡ em
trong quá trình xây dựng và hoàn thành bản đồ án này.
Em xin cảm ơn thầy!