Künstliche Intelligenz im Schach: Vom Spiel der Könige zum Spiel der Maschinen

Seit Jahren spielen Computer besser Schach als jeder Mensch. Das wirkt sich positiv wie negativ auf Training und Schachturniere aus – und könnte eine Blaupause für den Umgang mit anderen KI -Anwendungen sein.

23. Januar 2023 um 12:34 Uhr / Eine Analyse von Friedhelm Greis

Im Gegensatz zu den ersten Mephistos aus den 1980er Jahren spielen Schachcomputer inzwischen wirklich teuflisch gut. Bild: Rabax63 / CC-BY-SA 4.0

In der aktuellen Debatte um die Fähigkeiten von KI-Systemen wie ChatGPT lohnt sich der Blick auf eine Disziplin, in der Computer schon seit Jahren den Menschen den Rang abgelaufen haben. Schachcomputer und -programme bestimmen inzwischen Training und Wettkampfvorbereitungen von Spielern weltweit. Doch der öffentlich ausgetragene Streit zwischen Weltmeister Magnus Carlsen und Großmeister Hans Niemann macht nicht nur deutlich, dass technische Hilfsmittel eine ernste Gefahr für die Zukunft des Sports darstellen können. Auch in anderen Bereichen ist mit solchen Konflikten und Entwicklungen zu rechnen.

Aus dem früheren Spiel der Könige ist in den vergangenen Jahren ein Spiel der Maschinen geworden. Was inzwischen die Schachprofis selbst stört. "Der Reiz bestand früher darin, seinen Verstand kreativ einzusetzen und einmalige und schwierige Lösungen für strategische Probleme zu finden. Man misst sich nicht untereinander, um zu sehen, wer das bessere Konzept zum Auswendiglernen hat" , sagte Großmeister Wesley So dem Magazin The Atlantic . Im Gespräch mit Golem.de warnt der Internationale Meister (IM) Georg Seul : "Es gibt sehr viel Potenzial, zu betrügen, und es gibt genügend Leute, die das machen. Und das kann natürlich das Spiel kaputt machen."

Rasante Fortschritte bei Hard- und Software

Am Beispiel Schach ist gut zu erkennen, wie rasant sich die IT-Technik in den vergangenen 40 bis 50 Jahren entwickelt hat. Noch Anfang der 1980er Jahre konnte man sich als junger Vereinsspieler den Spaß machen, in den Spielwarenabteilungen der Kaufhäuser die neuesten Schachcomputer wie Mephisto auszuprobieren und problemlos zu schlagen. Nur einige Jahre später waren aber bereits Geräte für Heimanwender auf dem Markt, die vor allem in taktischer Hinsicht stark dazu gelernt hatten.

Das 1991 erstmals erschienene PC-Programm Fritz machte schnell Furore und gewann 1995 die Schachcomputer-Weltmeisterschaft. Ein Meilenstein der Schachgeschichte war schließlich im Jahr 1996 der Sieg von Deep Blue gegen Garri Kasparow . Damit hatte erstmals ein Computer einen amtierenden Weltmeister bezwungen.

Schrankgroße Rechner

Allerdings war der von IBM entwickelte Deep Blue noch ein großer Schrank, in dem sich ein massiv parallelisierter IBM RS/6000 SP Supercomputer mit 30 PowerPC 604e Prozessoren und 480 speziellen VLSI-"Schachprozessoren" befanden. 1997 gewann Deep Blue sogar einen kompletten Wettkampf gegen Kasparow.

Die Beschränktheit der Programme zeigte sich aber in einer Partie Kasparows gegen das Programm Deep Fritz im November 2003 in New York. In der dritten Partie des Wettkampfs entstand eine blockierte Stellung, die das Schachprogramm völlig überforderte. Kasparow habe gezeigt, "dass auch ein 4x2,8Ghz-Rechner pro Zug 18 Halbzüge tief nur für den Mülleimer rechnen kann, wenn ihm der Zugang zum Verständnis dessen, was auf dem Brett passiert, völlig fehlt" , kommentierte Chessbase damals .

Den Schachprogrammen mangelte es damals noch an einer Art positionellem Verständnis. Stellt man sich das Gehirn als einen Formprozessor vor, das Formen und Muster erkennen, verarbeiten und generieren kann, analysiert ein guter Schachspieler eine Stellung auf eine völlig andere Weise als ein Rechner. In der blockierten Stellung konnte Kasparow ohne Probleme seinen langfristigen Plan umsetzen, ohne dass das Programm auf der Basis des Minimax-Algorithmus diesen überhaupt erkannte.

KI-basierte Programme dominieren das Spiel

Doch auch in dieser Hinsicht haben die Computer in den vergangenen Jahren aufgeholt. Das Schlagwort heißt Maschinelles Lernen. Wenn Computer mit Hilfe von neuronalen Netzen trainiert werden können, Verkehrszeichen zu erkennen oder Sprache zu verstehen sowie Texte zu übersetzen, kann das auch bei Spielen wie Schach hilfreich sein. Schließlich sind Spiele wie Schach regelbasierte Systeme ohne Ausnahmen, bei denen Menschen keine Fehler korrigieren oder Objekte klassifizieren müssen. Daher eigenen sich Methoden des bestärkenden oder verstärkenden Lernens für solche Spiele.

Einen Durchbruch erzielte Google im Jahr 2017 mit seinem Programm AlphaZero . Anders als frühere Schachprogramme setzte AlphaZero nicht auf Brute Force und analysierte Millionen von Zügen pro Sekunde, sondern auf das eigene Schachverständnis, das sich das Programm in Millionen gegen sich selbst gespielten Partien erworben hatte.

AlphaZero entdeckt die Wahrheit des Schachs

Manche Züge in einem Wettkampf mit dem damals stärksten Schachcomputerprogramm Stockfish verblüfften selbst Koryphäen des Spiels. Das gilt vor allem für die zehnte Partie , in der AlphaZero mit einem ungewöhnlichen Damenzug auf H1 seinen Computergegner besiegte. "AlphaZero hat gewonnen, weil es klüger und nicht schneller war; es hat nur 60.000 Stellungen pro Sekunde untersucht, im Vergleich zu 60 Millionen bei Stockfish" , schrieb die New York Times .

Selbst Kasparow zeigte sich in einem Kommentar voll des Lobes. "Programme spiegeln normalerweise die Prioritäten und Vorurteile der Programmierer wider, aber da AlphaZero sich selbst programmiert, würde ich sagen, dass sein Stil die Wahrheit widerspiegelt." Diese Wahrheit des Schachs liege darin, der Figurenaktivität Vorrang vor dem Material zu geben und Stellungen zu bevorzugen, "die in meinen Augen riskant und aggressiv aussehen" .

Engines nutzen Maschinelles Lernen

Inzwischen nutzen die gängigen Schachcomputerprogramme, Engines genannt, solche KI-Methoden. Stockfish verwendet seit Ende 2020 ein sogenanntes effizient aktualisierbares neuronales Netz (englisch Efficiently Updatable Neural Network, revertiert abgekürzt mit NNUE). Dieses hat auch den Vorteil, die CPU eines Rechners anstatt einer GPU nutzen zu können. Für Leela Chess Zero (lc0) hatte der Stockfish-Entwickler Gary Linscott das Konzept von AlphaZero erstmals adaptiert.

Stockfish 12 mit NNUE erreichte eine sogenannte Elo-Zahl von unglaublichen 3.573 Punkten. Zwar sind die Werte von Programmen nicht eins zu eins mit denen menschlichen Spieler zu vergleichen. Weltmeister Magnus Carlsen liegt aktuell mit 2.859 Punkten aber deutlich darunter. Der derzeit beste deutsche Schachspieler, Vincent Keymer, hat eine Elo-Zahl von 2.696.

Wie mit Ronaldo und Messi auf dem Bolzplatz

Was darüber hinaus den Schachsport revolutioniert hat, ist natürlich das Internet. Früher war es deutlich schwieriger, an weltweit gespielte Turnierpartien zu gelangen. Man konnte sich glücklich schätzen, einen Schachinformator ergattert zu haben. Doch inzwischen verfügen Datenbanken wie Chessbase über fast 10 Millionen gespeicherter und analysierter Partien.

Das alles heißt: Jeder Nutzer kann sich zu Hause auf dem Rechner ein Programm installieren, das die besten Schachspieler der Welt schlagen würde. Zu den aktuell besten Engines gehören neben Stockfish noch Komodo, Leela Chess Zero oder Deep Shredder. Für die Nutzung der Engines ist ein Frontend-Programm wie XBoard (WinBoard) oder Lucas Schach erforderlich. Lucas Schach hat etliche Engines integriert, jedoch kann man auch zusätzliche Versionen oder Programme installieren.

Übertragen auf Fußball bedeutet diese Entwicklung: Jeder kleine Junge könnte jederzeit mit Weltklassespielern wie Cristiano Ronaldo oder Lionel Messi auf der Wiese hinterm Haus trainieren. Im Tor würde selbstverständlich Manuel Neuer stehen. Zudem könnte er sich für Videoanalysen sämtliche Spiele aller großen Ligen und Wettbewerbe zu Hause auf dem Fernseher anschauen.

Betrügen könnte das Schach "kaputt machen"

Kein Wunder, dass die Technik das Schachspiel insgesamt besser gemacht hat. Aber im Grunde auch völlig verändert. Das sieht auch IM Seul so. "Früher habe ich mir noch Partien aus der Schachecke der Zeitung ausgeschnitten. Heute wird man überflutet mit gutem Material und der Möglichkeit, online gegen gute Leute zu spielen. Deswegen können sich die Spieler einfacher verbessern. Aus diesem Grund ist das Niveau gestiegen, auch bei den Ratings" , sagte Seul im Gespräch mit Golem.de.

Der 59-Jährige spielt seit den 1980er Jahren in Deutschland auf Spitzenniveau und ist immer noch in der 2. Bundesliga aktiv. Die Entwicklung der Schachcomputer hat er anfangs eher skeptisch verfolgt und diese zunächst nicht benutzt. Doch inzwischen ist er zu dem Schluss gekommen: "In der Vorbereitung kommt man ohne Rechner natürlich nicht mehr aus." Warum das so ist, hat er in einem Wettkampf einmal selbst erfahren müssen.

"Vor einigen Jahren habe ich mal gegen einen jungen deutschen Großmeister gespielt. Dabei habe ich eine Variante der Spanischen Partie gespielt, die ich in früheren Jahren häufiger genutzt hatte. Bei meiner Vorbereitung hatte meine Engine auf dem Laptop keine Probleme gesehen" , erläutert Seul. Doch sein Gegner habe bei einer Cloud-Engine Kapazität angemietet und die Eröffnung stundenlang durchrechnen lassen. Anschließend habe er einige Stunden lang versucht, die gefundenen Varianten zu verstehen. "Da hatte er nach der Eröffnung eine klar vorteilhafte Stellung, und ich hatte dann am Ende zu wenig Zeit, um noch meine Chancen zu nutzen" , sagt Seul.

Das Beispiel macht klar: Schachprogramme finden zwar häufig bessere Züge als Menschen. Doch sie sind noch keine guten Trainer, die ihre Züge auch erklären können.

Was für die Maschine empfiehlt, passt nicht für jeden

Der Jürgen Klopp der Schachprogramme fehlt immer noch. Zudem birgt die Vorbereitung mit den Maschinen weitere Gefahren. "Dinge, die der Computer empfiehlt, sind nicht unbedingt für Menschen gut. Denn der Computer kann eine Stellung, in der man zunächst 20 Züge unter Druck ist, aber objektiv besser steht, gut aushalten. Aber als Mensch ist eine solche Stellung nicht zu empfehlen. Weil man dann irgendwann einen Fehler macht" , erläutert Seul.

Ein weiteres Problem: Da sich inzwischen alle mit denselben Engines vorbereiten können, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Gegner die Varianten kennt, die vom Programm als vorteilhafteste eingestuft werden. "Schach ist jetzt nur noch Poker" , resümierte The Atlantic.

Eine schlechte Variante kann am Brett besser sein

Der Grund für diese Einschätzung: Im Gegensatz zu Poker ist Schach eigentlich ein Spiel mit perfekter Information . Jedem Spieler sind alle Züge des Spiels bekannt. Bei Kartenspielen wie Poker oder Skat kennt man hingegen nur sein eigenes Blatt. Doch wenn sich alle Profispieler mit den besten Engines vorbereiten können, wie soll man seinen Gegner noch überraschen?

"Man kann eine Variante wählen, die zwar objektiv schlecht sein mag, deren Widerlegung für einen Menschen aber schwer zu finden ist, wenn er sich nicht damit beschäftigt hat" , sagt Seul, "dann gehst du das Risiko ein: Wenn er sie findet, dann stehst du halt schlecht, aber die Chancen, dass du trotzdem gewinnst, weil er sich nicht damit beschäftigt hat, ist dann schon vergleichbar mit Poker."

Hat das Spiel seinen Reiz verloren?

In gewisser Weise ist durch die Verbreitung der Engines das Schachspiel auch demokratischer geworden. "Wenn Gruppen von Großmeistern früher zusammen analysiert haben und von Turnier zu Turnier gezogen sind, hatten sie in vielen Varianten einen riesigen Wissensvorsprung. Den gibt es heute nicht mehr" , sagt Seul und fügt hinzu: "Wenn man früher eine neue Idee entwickelt hatte, konnte mindestens ein halbes Jahr davon leben. Die brachte Ertrag, heute ist das im Prinzip am nächsten Tag überall bekannt."

Mit dem Siegeszug der Maschinen hat das Schachspiel allerdings auch viel von seinen Reiz als ultimativer Wettstreit des menschlichen Denkvermögens und der Kreativität verloren. "Früher gab es immer noch etwas Geheimnisvolles im Schach. Was ist jetzt wirklich die Wahrheit?" , sagt Seul. "In den 1980er Jahren habe ich noch gedacht: Es wäre toll, wenn ich immer wüsste, was der beste Zug wäre. Aber jetzt sieht man, es hat auch Nachteile. Eigentlich mehr Nachteile als Vorteile."

Wie kann man Betrug im Schach verhindern?

Einer der Nachteile ist ein Phänomen, das auch die Debatte über KI-Programme wie ChatGPT dominieren dürfte. Wenn es möglich ist, Stockfish sogar auf seinem Handy zu installieren, warum sollte man nicht während einer Turnierpartie kurz auf Toilette gehen und den digitalen Schachmeister konsultieren? Oder beim Online-Schach: Es ist problemlos möglich, parallel eine Engine mitlaufen und sich in schwierigen Stellungen einen Zug vorschlagen zu lassen.

Da allen Schachspielern diese Möglichkeiten bekannt sind, kann man schnell paranoid werden. "Jetzt geht der auf Toilette und kommt nicht mehr wieder, obwohl er am Zug ist. Dann denkt man schnell an Betrug, statt sich auf die Partie zu konzentieren" , sagt Seul. Zumal er schon Fälle erlebt hat, in denen Kontrahenten tatsächlich beim Betrügen erwischt wurden: "Man sollte vom Besten ausgehen. Das ist aber leichter gesagt als getan. Es gibt genügend Fälle, und es wird auch nicht so wirklich hart verfolgt." Bei den Topspielern würde es aber auffallen, wenn jemand unter normaler Bedenkzeit sehr gut spiele, aber beim Blitzschach dann völlig unterginge.

Dass die Spieler vor einem Wettkampf gescannt werden oder ihr Handy abgeben müssen, ist noch die einfachste Art der Betrugsbekämpfung. Weit schwieriger ist es natürlich beim Online-Schach. "Einmal in der Woche bekomme ich von Chess.com eine Mail, dass ich wieder Punkte gut geschrieben bekomme, weil meine Gegner betrogen haben" , sagt Seul. Zwar funktioniere die Betrugserkennung nicht in Echtzeit, aber zumindest im Nachgang. Doch eine solche Erkennung ist nicht trivial. Schließlich kann es ausreichen, in einer Partie nur ein, zwei kritische Züge vorschlagen zu lassen.

Mit dem Online-Schach verhält es sich dabei ähnlich wie mit dem Computerschach.

Die meisten spielen faires Online-Schach

Es eröffnet völlig neue Möglichkeiten, hat aber auch Nachteile. "Am Anfang war ich noch so naiv, irgendeine Eröffnung unter meinem richtigen Namen im Internet auszuprobieren" , sagt Seul. Doch solche Partien würden zum großen Teil ebenfalls schon veröffentlicht. "Daher bin ich inzwischen dazu übergegangen, unter einem anonymen Handle zu spielen, wenn ich etwas ausprobieren will. Weil die Leute sonst schon vorher alles wissen."

Nach Einschätzung Seuls spielt jedoch der größte Teil der Spieler fair im Internet. Zudem gibt es die Möglichkeit auf Online-Plattformen wie Chess.com oder Lichess.org selbst gegen die Top Ten zu spielen, sogar gegen Carlsen. Im heimischen Schachclub war das vor Jahrzehnten natürlich nicht möglich. Aktuell treiben Schach-Bots im Katzengewand auf Chess.com die Nutzerzahlen nach oben. Vor allem der Bot Mittens sei unter Schachprofis gefürchtet, schreibt das Wall Street Journal (Paywall) .

Doch wie kann es noch weitergehen mit der bereits engen Liaison zwischen Mensch und Maschine? Wird das Spiel irgendwann völlig berechenbar? Werden die Engines noch besser? "Die Programme sind für viele schon gottähnlich. Die Verbesserungen machen keinen großen Unterschied mehr für das Schach an sich. Es sei denn, sie werden so gut, dass sie die Erkenntnisse von Alpha Zero wieder auf den Kopf stellen" , glaubt Seul.

Programme müssten ihre Züge besser erklären können

Verbesserungsbedarf sieht Seul hingegen noch bei Fähigkeiten der Programme, ihre Züge zu erklären. Das heißt, die Fähigkeiten einer klassischen Künstlichen Intelligenz mit den Ergebnissen des Maschinellen Lernens zu verknüpfen. Es hilft einem menschlichen Spieler zunächst wenig, wenn er weiß, dass das Programm einen bestimmten Zug eine Zehntel- oder gar eine Hunderstel- Bauerneinheit besser bewertet als einen anderen. Sinnvoll wäre es, wenn das Programm kommunizieren könnte, welche Vor- und Nachteile ein bestimmter Zug hat und was langfristig damit geplant wird.

Für die menschliche Kreativität bleiben laut Seul im Grunde nur noch Nischen, wie beispielsweise Studien und Problemkompositionen . "Eine KI, die ästhetische Studien konstruieren kann, gibt es auch noch nicht" , sagt der Schachmeister.

Ebenfalls täten sich die Programme noch schwer, sogenannte Festungen zu knacken. Die Engines zeigten in solchen Fällen einen Gewinn für eine Seite an, obwohl es in bestimmten Stellungen keine Siegeschancen gibt. Ein traditionelles Format wie Fernschach ist nach Ansicht Seuls hingegen uninteressant geworden: "Ich kenne Fernschachspieler, die auf höherem Niveau spielen, die haben ihre Serverfarm im Keller." Die Remisquote im Fernschach liege daher bei deutlich über 90 Prozent.

Schach als Blaupause für Umgang mit ChatGPT?

Doch was lässt sich aus der Nutzung von KI-basierten Schachprogrammen für den Umgang mit anderen Anwendungen wie ChatGPT lernen? Zunächst lässt sich festhalten, dass es sich bei Schach nur um ein Spiel handelt. Wer beim Schach betrügt, erschleicht sich anders als im schulischen und akademischen Bereich keine Qualifikationen, deren Mangel im späteren Beruf zu schwerwiegenden Konsequenzen führen könnte.

Auch im Journalismus hat sich bereits gezeigt, dass scheinbar unproblematische Artikel, die von einer KI geschrieben wurden, grobe Fehler enthalten können . Programme wie ChatGPT haben noch längst nicht das Niveau erreicht, über das die Engines seit Jahren im Schach verfügen.

Was sich nach Ansicht von Seul zumindest schon gezeigt hat: "Die jüngere Generation kann besser mit den digitalen Hilfsmitteln umgehen, – und auch effizienter. Sie können sich damit in sehr kurzer Zeit vorbereiten, was bei Turnieren wichtig ist." Die ältere Generation verfüge hingegen über eine bessere Ausbildung. Die Spieler könnten bestimmte Dinge besser verstehen, weil sich das Wissen und die Erfahrung noch selbst erarbeiten mussten.

Das Schachprogramm patzt nicht

Schulen und Universitäten werden wohl nicht verhindern können, dass ihre Schüler und Studenten solche Programme nutzen. Doch Dozenten sind alarmiert und befürchten, die Leistungen nicht mehr adäquat bewerten zu können. "Einige Professoren gestalten ihre Kurse völlig neu und nehmen Änderungen vor, die mehr mündliche Prüfungen, Gruppenarbeit und handschriftliche Arbeiten anstelle von maschinell geschriebenen vorsehen" , berichtet die New York Times. Die klassische Seminararbeit, zu Hause in den Semesterferien geschrieben, könnte daher stark an Bedeutung verlieren.

Was aber passiert, wenn die Computersysteme künftig nicht nur so gut wie Menschen, sondern – wie im Schach – in vielen Bereichen sogar viel besser werden? Ist es dann überhaupt noch gesellschaftlich akzeptabel, wenn Menschen beispielsweise im Straßenverkehr hinter dem Steuer sitzen? Schließlich sind Menschen häufig müde, abgelenkt oder gar betrunken am Lenkrad. Als Schachspieler hat man hingegen schon akzeptiert, dass der Computer keine groben Patzer macht, wie sie sogar den Weltmeisterschaftskampf zwischen Carlsen und Ian Nepomniachtchi mit entschieden haben .

Die Entwicklung des Schachsports könnte aber auch eine Warnung für die Gesellschaft bereithalten. Sollte das Cheating den Sport tatsächlich kaputt machen, könnten solche Effekte auch in anderen Bereichen auftreten. Und dabei kann es um wichtigere Dinge als den Kampf auf 64 schwarz-weißen Feldern gehen.