AlphaZero五子棋的实现

AlphaZero的设计十分精妙, 模拟人的思维方式, 并且相比上一代的AlphaGo去除了人类棋谱的训练, 不仅更加精简, 而且棋力更上了一个层次
设计主要分为两部分

神经网络(走子价值网络)

神经网络在其中的作用相当于人的棋感, 根据当前局面, 不进行推演, 直接判断哪里是好棋哪里是坏棋

输入

谷歌的AlphaGo Zero采用的19 * 19 * 17的输入
即一个19 * 19代表当前局面的黑棋或白棋的位置, 0代表没有, 1代表有
所以一个完整的局面需要19 * 19 * 2来表示, 输入包含8个历史输入, 因为围棋中存在打劫, 当前可选位置与历史有关, 所以历史局面是必须的
除此之外还有一个参数就是当前局面是哪一方走子, 用0或1表示, 为了方便, 把0或1扩展到19 * 19的平面, 即全为0或1的平面
一共2*8+1, 17个平面作为神经网络的输入

这里以无禁手五子棋为例, 在五子棋中输入可以进行简化, 因为五子棋的下子可以认为只与当前局面有关, 与历史无关
可以采用15 * 15 * 3的输入

输出

大小为361pi, 代表每个位置下子的概率
以及z当前局面的价值, 在[-1,1]之间

中间层

中间层包括一个卷积块, 之后连接一个残差网络, 然后残差网络的输出作为策略头(走子概率), 和价值头(胜率)的输入, 两个头都是一个卷积层跟上一个全连接层
AlphaZero中使用了多层残差网络来获得更强的学习能力, 但是在普通PC上自我对弈时过于缓慢, 可以尝试减少层数, 或者去掉残差网络
可以先实现, 之后再优化的时候适当加入

MCTS(蒙特卡洛树搜索)

MCTS相当于人在下棋过程中的推演过程, 利用MCTS改善每个局面的走子概率, 就像人可以通过推演发现一些在当前局面看起来不是很好的棋
MCTS分为这几个过程

A 选择

从当前局面节点(通过N,P,V计算所有节点的价值)选择价值最大的节点, 最为下一个节点

B 扩展

若当前局面没有搜索过, 使用神经网络预测当前局面的走子概率

C 价值回传

不断进行AB, 直到达到叶子节点, 棋局结束, 把胜负结果回传, 并将节点加入神经网络进行训练

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