既然圍棋的複雜度數量級遠超宇宙原子數量,那麼是否可以從理論上推出,永遠無法用計算機得到圍棋的所有解?


關於圍棋複雜度和宇宙原子數量,直接上數據。

圍棋的變化情況

棋盤上一共361個點,黑白交替落子,第1子有361個位置可選,第2子有360個位置可選,第3子有359個位置可選……則在數學上可能出現的布局種類一共有:

361x360x359x………x3x2x1=1437923258884890654832362511499863354754907538644755876127282765299227795534389618856841908003141196071413794434890585968383968233304321607713808837056557879669192486182709780035899021100579450107333050792627771722750412268086775281368850575265418120435021506234663026434426736326270927646433025577722695595343233942204301825548143785112222186834487969871267194205609533306413935710635197200721473378733826980308535104317420365367377988721756551345004129106165050615449626558110282424142840662705458556231015637528928999248573883166476871652120015362189137337137682618614562954409007743375894907714439917299937133680728459000034496420337066440853337001284286412654394495050773954560000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.

是不是看得眼花了,用科學計數法大約是1.44x10^768.

以上計算,只是純數學上的計算,並沒有考慮實際規則下提子等變化,所以並不嚴格,只是估計一下它的數量級。

宇宙原子數

可以通過宇宙總質量/原子質量計算。

當然宇宙到底多大,人類還不清楚,只能估測一下目前觀測到的宇宙質量:10^53kg

由於不同元素原子質量不相同,我們取最小的氫原子質量1.7x10^-27kg(只有一個質子)計算,這樣可以計算得到宇宙最大原子數:6x10^79個

綜合以上,圍棋複雜度的數量級10^768確實是遠超宇宙原子數的數量級10^79. 但我們能不能就此認為計算機無法解出圍棋的所有解呢?

不能。因為二者並沒有關係,我剛才用電腦算出了圍棋的變化種類有1.44x10^768種,但我的電腦是宇宙的一部分,全宇宙都沒那麼多原子,我的電腦更沒那麼多原子。能不能算出來並不依賴於原子的多少。

歡迎點贊、評論,能關注一下右上角就更好啦


圍棋起源時間很早,大致起源於4000年前古代中國。棋盤上分布著縱橫各19道平行線,故在棋盤上共有361個交點可供落子。

那麼根據第一次落子有361種可能,第二次即360種可能,依次階乘,最終的結果,走法的可能性包含了10^768種,這已經不能用天文數字來概括了。要知道,這還沒有考慮到下棋順序、輸贏、提子的情況,只是簡單的、粗略的算了一下而已,就已經達到了這種規模。

所以,理論上來說,圍棋的走法千變萬化,非有限時間、普通的計算機可以計算出所有走法。那阿爾法狗是如何戰勝人類的呢?並不是阿爾法狗計算出了所有解,而是阿爾法狗依靠兩個部分,一個是落子選擇器,另一個是棋局評估,結合了人類圍棋專家的棋譜,憑藉其人工智慧自我深化學習能力,自然可以輕鬆擊敗人類,並不是說它可以計算出所有解。

宇宙中的原子數量要比圍棋走法少的多得多,數量級上的差距就顯而易見。可觀測宇宙原子數目:10^80;圍棋走法:10^768。差距相當之大。

即便有再多的解,只要它是有限的,就可以被計算出,只是時間問題而已,並不是永遠無法。而題主想問的可能是模擬各個原子的實時狀態,要知道,原子內部也非常複雜,想要模擬每個原子的狀態,這個比單純的計算出圍棋所有解可難得多得多嘍。

本文由一枚遊戲科幻迷原創,歡迎關注哦!帶你一起科幻想像、暢遊宇宙!


我是一個圍棋老師,這個問題我來答最合適不過了,人工智慧和原子問題雖然我不是很懂,但是圍棋的東西還是很熟的。

圍棋的複雜程度就不說了,經過前兩年的人機大戰,大家都很熟悉了,但是圍棋畢竟是一個競技遊戲,所有的目的都是為了獲勝,所以其實AI並不需要計算出所有的分支和變化,只需要在其中選擇出最優解就可以。

跟其他的棋類相比較,大多棋類都是棋子越下越少,圍棋卻是棋子越下越多,這也就意味著,越到後期變化越少,結果也越簡單。通常職業棋手們在最後收官的階段,官子還尚未收完,就已經可以準確計算出後面幾十步之後的變化,從而得到勝還是敗的結果,所以職業棋手門的棋很多都並沒有下到最後一步,真的下完的棋那結果都是勝負只差0.5-1.5目之間!

真正難的其實是布局階段,在人機大戰的時候,布局初期和剛剛開始中盤戰鬥的時候,AI和人類都是無法算盡所有結果的,AI通過大致推算,會選擇一個勝率最高的一個點(並不是100%) 也可以說,AI是通過有選擇的在猜! 而人類處理的方法,大多都是依靠棋感,沒錯,就是感覺,這種長期通過下棋訓練出來的直覺,甚至會比AI更有把握!

19*19的圍棋盤共有361個交叉點,但是並不是一上來就要去計算361的後續結果,其中大概有超過300個點,在前期都是不能下的,或者說,下上去是不佔優勢的,所以無論人類還是AI都會排除掉這些選項,在最開始,基數最大的時候,每下一顆子,AI的計算量都會成倍的減少!

所以,如果是下棋的話,人類現在是永遠也無法再超越AI了,AI沒有情緒,不會失誤,只會挑最勝率最高的著法,而有血有肉的人怎麼能比呢,唯一贏的方法大概只能拔電了吧。。。。

雖然第一步棋並不需要完全計算361個交叉點的所有變化,但是把這個任務作為科研的話,還是有他的實際意義的,現在AI雖不能完成,但憑藉AI的學習能力已經硬體方面的發展,以後,誰說的准呢?

喜歡的朋友,可以關注我,並在下方留言哦~


老是提到這個說法,實在很沒有意義,其實很早以前就有人提到過這個說法,當時人工智慧還沒有戰勝人類圍棋手,水平很低,曾經僅相當於業餘水準的一、二段,手機里安裝的圍棋軟體,我都可以戰勝它好幾場,所以和玩具差不多,而那時候距深藍戰勝國際象棋頂尖高手卡斯帕羅夫已經過去好多年了,所以中國就有人認為圍棋有多麼的高深莫測,計算機是不可能打敗圍棋高手的,以此凸顯中國文化的高深莫測。

可有朝一日,新聞突然傳來,谷歌的阿爾法狗戰勝了歐洲圍棋冠軍樊麾,中國人震驚之餘,有人就說樊麾不過職業二段而已,在中日韓三國職業圍棋界水準不高,那言下之意就是阿爾法狗水準還是不過的。

可忽然又傳來消息,阿爾法狗要和韓國的頂尖高手李世石進行番棋對戰,雖然有人說了李世石已經有點走下坡路了,但總算沒有人認為阿爾法狗還是挑了一個低手,因為無論如何李世石再怎麼走下坡路,也只不過是少拿一些世界冠軍而已,其水準仍然是頂尖高手的,所以全中國圍棋界和業餘圍棋愛好者都情不自禁的凝神屏氣,等候結果,結果呢?第一局阿爾法狗就贏了,有人又說才一局而已,李世石還沒有適應呢,果然第二局李世石勝了,似乎印證了有人的推斷:人類棋手一旦適應了人工智慧的窮舉走法,就一定會徹底戰勝它,可結果是李世石連輸三局,阿爾法狗的專家兼圍棋行家來說話了,第二盤阿爾法狗之所以輸,其實是阿爾法狗一時間沒有適應人類的走法,而且阿爾法狗的演算法不是窮舉法,而是神經網路什麼的,這個我不懂,所以說錯了沒必要吐槽,反正李世石可謂完敗,並且已經昭示了人類棋手和人工智慧走圍棋,必定完敗,當然有人不服,承認人工智慧確實很強大,但又抱著僥倖心理認為,那一年李世石已經不在巔峰狀態,不能代表人類圍棋最高水準,那一年中國的柯潔是世界第一,所以都在呼籲阿爾法狗和柯潔再戰一個番棋。

阿爾法狗團隊究竟是出於什麼動機和心態,竟然同意讓阿爾法狗和柯潔又打了一次番棋,不過局數縮減成了三局兩勝制,而在此之前,阿爾法狗就已經提到過不準備和人類棋手下棋了,畢竟人家是商業公司的人工智慧,還有很多事情要做呢,下棋只是一種研究而已,和李世石下番棋,也只是一次研究兼宣傳推廣,並非騰訊家的那個專門玩圍棋的人工智慧,可阿爾法狗還是同意了和柯潔下,我曾經看過一個報道,其說谷歌兩位創始人之一的謝爾蓋布林,一聽說中國人要求阿爾法狗和柯潔下棋,立刻就同意了,報道分析認為謝爾蓋布林當時還是考慮到了和中國的關係問題,也就是說,這場三局兩勝制的棋賽能夠成行,其原因有部分已經在圍棋之外了。不過,無論怎樣,這次的阿爾法狗和柯潔的棋賽,就徹底終結了中國人里對人類圍棋手還可能比人工智慧強大、圍棋多麼深奧莫測人工智慧可能永遠摸不著邊的自慰熱乎勁兒,可謂一次毫無人性的絕殺。

可以說,從柯潔完敗給阿爾法狗之後,媒體上幾乎再也看不到有誰還對圍棋的深奧勝過人工智慧的談論性話題了。所以在頭條上,這裡,突然又看到有人這麼提問,我一時有點暈乎了,難道這個提問是去年的前年翻上來的?看看最上面一個人的回答,是去年6月份的,那怎麼我還翻到了?


圍棋複雜度數量級遠超宇宙原子數量???有些自認數學很好的人算出一個嚇死人的數據,其實沒啥意義。所有解不等於有效解,下棋沒人考慮無效解。

圍棋存在最優解,計算時放棄無效解。演算法決定計算量,在沒有最優解,以演算法決定勝率來確定最優解。

按照遊戲規則進行的競賽遊戲,雙方輪流下子,包圍與反包圍,得有互動才是遊戲,(圍棋規則包含貼目、禁全同、禁循環)你佔半幅棋盤他佔半幅棋盤,這樣的下子是無意義的,單子對攻也是無意義的。計算圍棋到底有多少有效的布局,先得計算一個子兩個子多個子組合的影響範圍才是有意義的,立幾拆幾,超出一格沒有多少意義,再遠就是廢子,圍棋攻防是在競賽規則下,運用多子組合進行包圍與反包圍,破壞多子組合和重新布置多子組合過程。電腦下棋,第一步應該是去掉無效落子和組合,像在重重包圍中,不能組合出兩個有效眼或尷尬陣型,強行下再多的子都是無效組合……我想狗狗自學下棋,第一步應該是在競賽規則下,迅速排除無效落子和組合,我們學棋第一步應該也是排除無效落子選擇有效落子,只不過人有各種各樣的性格,形成了各種下棋風格。第二步在多子組合中選擇影響範圍大的組合,在一種組合模式破壞後,接替另一種組合模式,而不是計算單個棋子落子順序,那是毫無意義的。為優化選擇,每局棋都有一個最大值的組合數,而不是見敵子就攻擊。棋局開始,一方放棄佔地盤另一方也只能佔四個地盤,這四個地盤以星位輻射,星三三小目高目為據點,棋盤是對稱的,理論上下在任意一個星都是一種下法,不是四個星有四種下法,不是第一個子就有三百幾十種落子方式,實際上第一個子就只有可憐的幾種落子方式,第二個子落子除了搶佔據點還有攻擊第一個子,這種攻擊也得有一個影響範圍,超出影響範圍就是廢子,所以第二步也只有那麼幾種方式。雙方輪流佔地盤,形成開局四種基本組合攻擊,由此衍生出其他組合攻擊,這種組合攻擊可能就幾個十幾個吧,當四個區域的組合攻擊沒發生相互影響時,只要考慮這個區域,只有當這種組合攻擊發展時,子力影響範圍達到其他區域,綜合考慮其他組合的影響範圍,或合成更大的組合。而不是你下一個子,搜索所有的落子棋局,那是毫無意義的。

高手下指導棋,一個人同時跟上十人戰鬥,不是去關心對手下棋順序,只是快速的從各種組合攻擊中選擇有效攻擊方式,不會一個子一個子的計算。當一個區域失去攻擊價值時,高手會尋找新的攻擊目標,不會去下無意義的廢子。只有低手,才會幹無意義的事,甚至把自己弄成愚形,自毀眼位,自毀城牆。

圍棋的有效布局數在競賽規則下是有限的,不是那種近乎無限大的天文數字。再大的棋盤也只是兩個人玩,不是戰場單兵捉隊廝殺,可以理解為陣型對抗,而且是回合制的陣型對抗遊戲。


是否可以從理論上推出,永遠無法用計算機得到圍棋的所有解呢?要解決這個問題,我們得先看它的大前提。在題目中,它的大前提是:圍棋的複雜度數量級遠超宇宙原子數量。宇宙何其廣闊,這一結論又是從何而來呢?

如果把宇宙定義為「我們可觀察到的宇宙」,將其看作一個有特定體積的球體,根據人類對其的觀察估算它的密度,就可以得到這個「球體」的重量。用這個質量除以平均原子的重量得到的數值就是我們題目大前提中的「宇宙原子數量」,大概是10^80,即10的80次方。

按照圍棋棋盤橫豎各19條線,總361個交叉點,雙方交替落子,可算出圍棋的複雜度大概是10^173.28,即10的173.28次方,從數值上講,比宇宙原子數量大很多,這是我們大前提的由來。

既然它的複雜度數量級比宇宙中的原子數量還要多這麼多,看起來計算機似乎是永遠也不能計算出其所有解。但是——我們是否忽略了一個問題:圍棋是一種策略性棋類運動,它有它的規則有它的輸贏。一位圍棋老師曾經說過,361個交叉點,其中大概三百多個點,在前期是不能下的,因為將子落到此處是不佔優勢的。這樣一來,其能下的點就只剩下幾十個,它的複雜度一下子減少很多。同時,圍棋棋盤上的棋子越下越多,也意味著棋局進行的越到最後,可供選擇的落子點就越少,而不是可以隨意落。從這個角度結合圍棋的輸贏來看,它的複雜度數量級是沒有理想中那麼大的,事實上是有可能用計算機得到所有解的。


看了前面的回答,似乎都沒有解答所問的問題,我想試著回答看看。

首先,我們必須假設所預設的條件成立,即:圍棋的下法數量大於宇宙原子的數量。其次,這是一個數學問題,也是一個有關計算機如何運行的問題,有人談及很多下法明顯屬於錯誤而不可能,以此降低圍棋的實際計算的複雜性,但這不是這個題目要討論的內容。

討論圍棋的複雜性通常有兩種計算方法:

1. 「棋手面臨的局面」:按照這個思路,棋盤總共361個點,每個點有三種有可能性:黑,白,空。因此棋手面臨的局面為3∧361=10∧172。由於對稱,不入,實際可能會少很多。

2. 「棋手下一手棋的可能性」:既然棋子是一個一個下,全部下法的可能性就是361*360........=361!=10∧768(忽略打劫的情況)。

為什麼第二種要遠遠多於第一種?道理很簡單:同一個局面可能是用不同的次序下出來的,在第二種計算中,被看作是不一樣的,因此其可能性要多得多。

假設宇宙的原子數少於10∧768,是不是計算機即使用宇宙的全部的物質做出,也不足於算盡圍棋的可能下法呢?

答案是,計算機完全能夠算清,根本不用那麼多物質。

這樣提問題的時候,是把宇宙的原子,當成了古人用的鵝卵石作為基數,去計算採集野果數量的思路,而這不是計算機的思維方式。

而實際上,計算機是用與非門進行邏輯運算的,每個與非門有0和1兩種狀態,因此,16∧768=(2∧4)∧768就已經大於圍棋的全部變化,而(2∧4)∧768=2∧(4*768)=2∧3072,換言之,只要3072個與非門,就足以超過圍棋的全部變化。

我們看國際象棋的情況,現在的頂級國際象棋軟體已經窮盡了其全部變化,這也是一個天文數字,雖然遠遠小於圍棋,不過,用於下國際象棋的整個硬體系統有多麼龐大嗎?

事實上,就我的理解,目前電腦還無法窮盡圍棋的全部可能性,和物質數量沒有任何關係,主要問題出在運算速度上。

總結一下題主的問題,是不了解計算機的計算方法,以為用一個個原子去記錄圍棋的一個個可能性,而實際上是每個計算單元(與非門)有兩種狀態,這樣根本用不了多少物質就能構成計算機的全部硬體系統。


圍棋的真正變化沒有那麼多,關鍵在於每一步棋都受規則和利益的牽制,每一步的選擇實際很有限。

通俗的講,假如圍棋真的有10^758種變化,那麼一盤棋下三百手不算少了吧?這樣每一手的選擇平均著法約有3^756種,幾乎仍然是無限的。這個結果,圍棋的「長考」從何而來?宇宙中找個原子是不是太困難了?

圍棋必定是19路,不管怎樣是有限的利益最大化又是唯一追求,所以結果更為有限,計算機應該可以窮盡其結果。


千古無同局這話說的就是圍棋。這句話是時代的反映,我想也是一種自信的預言吧,圍棋的變化比較其它棋類而言的確要多很多。

有人算過圍棋的變化數量比原子的數量還多,的確有這樣的說法,演算法也是小學數學範疇,並沒啥理論和難度。但以現有的圍棋規則而言,這個變化顯然被誇大了,在規則的限制下,變化數量並不是階乘那麼簡單,雖然這個數量級依然很驚人。

圍棋,原子,計算機,人工智慧這些東西拼湊一起,這有點像一個無解問題,或者說一個愚蠢的問題。

就像你站在家門口要回家,「理論」上地球是個類球體,你幾乎有無限的可能的回家路徑,比如說你屁股向後轉,撿起一根木棍,一路要飯繞地球一圈再踏進家門,我想只要腦子沒進水,你最多的選擇不會超過十個,對吧?

圍棋不是一個數學問題,更不是一個數學理論,怎麼會有什麼所有解呢?圍棋是一個勝敗的遊戲,是一個社會的沙盤,一個戰場的模擬,經營的預想。。。。。你可以把圍棋想成任何東西,但是很可惜,他不是一個純數學問題,雖然下棋你起碼的會數200以內的數。

圍棋本質是遊戲,裡面有各種成功、失敗的感官刺激,圍棋是競技,需要最快,最短最有效的那一劍, 圍棋是文化,需要你耐著性子水滴石穿。

至於人工智慧,他的噱頭就是打敗人類的超級選手,並開啟新的時代。

對於這些問題,我覺得首先你討論圍棋,先學會圍棋的一些基本常識比較好,最好有個業餘段位,棋迷起碼要簡單會下點圍棋,這和足球不一樣,你腆著肥碩的大肚子,喝著啤酒就可以海闊天空,縱論天下大勢。再者一般的人都愛討論誰都搞不清楚的玄妙問題,比如頭條就有很多達人一天道德經呀,老子呀什麼什麼的,真正懂的估計沒幾個,瞎掰掰而已。

有時間買兩本書,學學圍棋,比較有意義,也更有意思一些。


推薦閱讀:

人死後體內的原子會不會消失?
如果我們生存的宇宙是奇點大爆炸產生的,那麼大爆炸之前的奇點存在於哪裡?
如果把宇宙當成特別的生物體,那地球是啥?
如果地球人發現外星人的文明比地球落後會怎麼樣?

TAG:宇宙 | 圍棋俱樂部 | 科普一下 | 電腦 | 科學 |