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第三章 研究方法與步驟

3.3 風格分析

開局推薦系統的風格分系元件用於評估棋手的下棋風格,並計算其風格的量 化值。關於下棋風格,西洋棋領域的研究認為下棋風格大致可以分為戰術型風格 (tactical style)與局面型風格(positional style)兩類[18][23][25]。戰術型風格的棋手,

棋風冒險,下棋常利用戰術來進攻對手的棋子或國王,往往較不在意戰術過程中 所造成己方棋子的犧牲,例如第八屆西洋棋世界冠軍塔爾(Tal)就是戰術型風格的 代表。

局面型風格的棋手,棋風保守,下棋注重局面,大多以掌握局面優勢到殘局 中取勝,不輕易捨棄每一個棋子。因此,局面型風格的棋手在進攻對手的棋子時,

常常發生等價交換(Even exchange)的情形,即為雙方棋手接續各走一步互相吃掉 對方相同或價值相同的棋子。第十二屆西洋棋世界冠軍卡爾波夫(Karpov)為局面 型棋手的著名代表。

風格分析會評估棋手偏好戰術型風格或局面型風格的程度,有風格特徵擷取 與風格分類兩個階段,在風格特徵擷取階段,會從對局紀錄中取出能辨別戰術型 風格與局面型風格的特徵值,在風格分類階段,會計算出每盤對局屬於各別風格 的程度值。

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 風格特徵擷取階段

在風格特徵擷取中,我們考量擷取能區別戰術型與局面型的風格特徵。在對 戰局面中,子力(Material)被作為評估棋局優勢的重要指標之一,子力[37]是在一 盤對戰局面中,一方棋手剩餘棋子之相對價值總和,而每種棋子的相對價值 (Chess piece relative value)[44]由該棋子的相對強度來定義,表一為常用的棋子價 值分數,由 Lolli[19]在 1763 年所制定,其中國王不計算價值分數。因此,我們 注意到兩種棋手在對戰過程中對於子力注重的差異,以此為依據,再佐以西洋棋 棋手對戰紀錄的資料分析,我們提出七項區別戰術型風格和局面型風格的特徵及 其量化方式。

表 一、Chess piece relative value

Piece

Queen Rook Bishop Knight Pawn King

Symbol

Value

9 5 3 3 1 ---

兩方棋手對戰中,棋子個數會逐漸減少,但不會增加,雙方子力的變化大多 是單調遞減,不容易看出與風格分類相關之特徵,然而,如果計算雙方子力差的 變化,稱為子力平衡(material balance)[37],如表二所示,則可觀察到雙方子力的 等價交換、不等價交換的發生和發生時機,我們認為這是很重要的特徵線索,而 過往的研究並未將子力平衡用於棋手風格分類。

表 二、子力與子力平衡 子力

(Material)

一方棋子價值分數的總和

子力平衡

(Material balance)

雙方子力的差距

Material balance = Material(White) - Material(Black)

16 (Kasparov – Schuerer, 1988, 1-0)

0

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(Anatoly Karpov vs Garry Kasparov, 1984, Moscow, 1-0)

圖 八、戰術型風格對局之子力平衡 (Mikhail Tal vs Miller, 1998, Chicago, 1-0)

以下為風格分類所使用的七個特徵,我們會補以實驗資料中戰術型風格與局

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由 24 位棋手之棋局紀錄計算出的風格特徵值,來說明不同風格對風格特徵的關 係。本章節中,所有風格特徵的統計資料都來自風格分析實驗的實驗資料分析。

圖 九、棋手對子力的重視程度[2]

特徵一、風格傾向

我們提出一個風格指標為風格傾向,表示風格傾向戰術型風格或是局面型風 格的程度,定義如下:

ST(x) =

L(x)Nu (公式 3)

ST(x)為棋局 x 的風格傾向,Nu為不等價交換個數,L(x)為棋局 x 的長度,長度 以棋局的總層數表示。棋局中吃子的情況可以分為等價交換與不等價交換,局面 型風格的下法會有較多的等價交換發生,不等價交換就會發生較少,如圖七所示。

另一方面,戰術型風格的下法不等價交換發生的次數較多,等價交換發生的次數 較少,如圖八所示。此外,因為戰術型風格的下法常以在中局進攻敵方國王,所 以許多棋局會以在中局就將殺國王的方式提早結束。局面型風格的下法大多會下 到殘局才分勝負,所以一盤棋所下的步數往往會比戰術型風格下法多。因此,我 們計算一盤棋的風格傾向,將一盤棋不等價交換的個數除以該盤棋的步數長度,

如果風格傾向越大,數值越接近 1,代表越傾向戰術型風格。反之,假如風格傾 向越小,數值越接近 0,表示越傾向局面型風格。圖十中可觀察到,越偏向戰術 型風格的棋手,風格傾向值越高;越偏向局面型風格的棋手,風格傾向值越低。

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Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

風格傾向

Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

等價交換率

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Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

等價交換平均層數率

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0~0.4 0.5~0.9 1~1.4 1.5~1.9 2~2.4 2.5~2.9 3~3.4 3.5~3.9 4~4.4

棋局盤數

Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

平均連續吃子長度

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此外,在分析觀察西洋棋棋手對戰紀錄後,我們另外提出特徵五到特徵七用 以改進風格判斷的準確度。

特徵五、進入殘局的層數

Speelman[31]認為當盤面上雙方的子力數值都小於或等於 13 分的時候,就 開始進入殘局。我們提取每盤棋進入殘局時的層數,如果層數較小,表示傾向戰

Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

進入殘局的層數

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Chigorin Morphy Shirazi Marshall Tal Christiansen Alekhine Denker Gulko Bisguier Alburt Larsen Fischer Geller Kasparov Capalanca Spassky Browne Botvinnik Smyslov L. Evans Seirawan Karpov Petrosian

將軍次數

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 風格分類階段

在分類階段,我們將風格特徵擷取階段中,從棋局提取出來的七個特徵,使 用邏輯斯迴歸分析(Logistic Regression Analysis)[13],計算出每盤棋局屬於戰術型 風格的機率與局面型風格的機率。一位棋手屬於戰術型風格的機率,來自於他的 歷史棋局屬於戰術型風格的平均機率,如下式子所示:

P

TAC

(x) =

𝑔∈𝑥𝑃𝑇𝐴𝐶(𝑔)

𝑛 (公式 7)

其中PTAC(x)為棋手 x 屬於戰術型風格(TAC)的機率,𝑃𝑇𝐴𝐶(𝑔)是棋局 g 屬於戰術 型風格的機率,n 為棋手 x 的歷史棋局盤數。

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