75年にわたるゲームAI、各システムはほんの少数のゲームしかプレイしない
この記事は、1948年のチューリングのチェスプログラムからAlphaZeroやStudent of Gamesに至るまで、ゲームAIの75年の歴史を追跡し、探索ベースから学習ベースへの移行を強調する。著者は、ゲームデザイナーが自然言語に近い形式でゲームを記述し、AIアルゴリズムが利用できるインターフェースにコンパイルするGrimoireプロジェクトを提案する。
75年にわたるゲームAIの歴史は、探索の時代から学習の時代への移行として捉えることができる。1948年、アラン・チューリングはコンピュータなしでチェスプログラムを手動実行した。1950年、クロード・シャノンがチェス用コンピュータの設計図を発表した。中心的なアイデアは「先読み」—ミニマックス法とアルファ・ベータ枝刈り—であり、その後50年間を牽引した。アーサー・サミュエルのチェッカープログラムは1950年代後半にはIBM 704上で説得力のあるプレイを実現し、「機械学習」という用語を生み出した。1997年、ディープブルーがカスパロフを破り、毎秒2億ポジションを探索した。2007年、チェッカーは完全解決された。
しかし、これらのシステムはすべて人手による評価関数に依存していた。囲碁は探索の限界を示した。
転機は自己対戦学習だった。1992年、TD-Gammonはバックギャモンで人間トップレベルに達した。2016年、AlphaGoが李世石を破った。AlphaZeroは人間の棋譜なしでチェス、将棋、囲碁を習得し、MuZeroはルールすら知らずに学習した。これらのシステムはますます汎用性を高めていった。
しかし、これらはすべて完全情報ゲームである。現代のボードゲームの多くは隠された情報を含む。不完全情報下ではミニマックスは機能しない。ポーカーがその実験場となり、2007年にCounterfactual Regret Minimization(CFR)が導入され、2015年に限定ホールデムを解決し、その後ノーリミットや6人プレイでも人間を打ち負かした。
2023年、DeepMindのStudent of Gamesは、探索、自己対戦学習、ゲーム理論的推論を組み合わせ、チェス、囲碁、ポーカー、Scotland Yardをすべて強いレベルでプレイした。これは真に汎用的なアルゴリズムへの一歩とされる。
しかし75年間、各システムはわずか数ゲームしかプレイできず、各ゲームは研究者による手作業の統合を必要とした。ボードゲームは数十万種類あり、デザイナーはプロトタイプのバランスを評価する自動手段を必要としている。
学界は「汎用ゲームプレイング」を20年にわたって研究してきたが、GDLやLudiiといったシステムは研究者向けであり、デザイナーが使えるものではなかった。著者は、橋はデザイナー側から建設されるべきだと主張する。
Grimoireプロジェクトは、デザイナーがボードゲームの用語(カード、ダイス、手札など)でゲームを記述できるフォーマットを提供する。例えば三目並べは次のように記述される:
components: x_marker: display: "X" count: 5 o_marker: display: "O" count: 5
containers: table: board: preset: grid rows: 3 cols: 3 accepts: [x_marker, o_marker]
flow:
セットアップ、ターンループ、終了条件
このフォーマットはコンパイルされ、AIアルゴリズムが求める観測と行動のインターフェースを提供する。形式化は人間のインターフェースではなく、コンパイルターゲットとなる。
エンジンを基盤に、TD-Gammon流の自己対戦学習やミニマックス探索などのツールボックスが提供される。目標は、デザイナーが研究チームを介さずにAIを利用できるようにすることである。