二路围棋研究

二路围棋研究

首页冒险解谜哈密顿图更新时间:2024-05-09

围棋有多复杂呢?先不讨论19路棋盘,看看最简单的2路棋盘吧

似乎没什么可研究的

白棋再走一步,看起来双活是吧

但是等等,如果黑棋继续走呢?

黑棋固然先送死了两兄弟,但棋局神奇地可以继续下去。五步棋以后,似乎又回到了最初的起点,只是棋盘旋转了90°而已。如此看来,棋局可以无限循环下去。如果是日本规则,棋局确实可以无限循环下去。不过,黑棋走了半天,送死三个兄弟,又吃回三个敌人,在日本规则下做了无用功。因此日本规则下的最优解就是在两步棋以后不动了,和棋。

但是,中国规则有禁循环(也称禁全同)一条,使得结果变得完全不同。所谓禁循环,就是不允许走出重复的局面[1]。2乘2棋盘上的局面数是有限的,因此棋局不能无限进行下去。研究涉及禁循环的问题,最严谨的办法是把所有局面列举出来。二路棋盘有4个交叉点,每个交叉点可能有{空、黑、白}三种状态,因此共有3x3x3x3=81种局面。但没有气的局面是非法的,共24种,列举如下:

合法的局面尚有57种,可以用下图概括

上图中,旋转或镜面对称的局面被分为一组,且用箭头指示各局面间“一步到达”的关系。注意,旋转或镜面对称的局面并不等同,因为禁循环规则下走到对称的局面并不犯规。

图中表示游戏树的方法,在图论中被称为有向图(Directed Graph);每个局面是一个顶点(node),连接顶点的箭头称为(edge)。一局棋从空枰出发,走了若干步以后终止;这对应上图中从空枰顶点出发的一条道路(path)。禁循环规则等价于棋局对应的道路不能重复经过某个节点。这样的路径又称简单道路。

问题来了,这张图上共有多少条简单道路呢?换句话说,在中国规则下,二路棋盘共有多少种可能的棋局呢?答案是惊人的386356909593种,也就是三千八百六十三亿种。荷兰科学家、围棋爱好者John Tromp借助程序穷举计数,解答了这一问题。

有读者可能会反驳,这三千多亿种棋局中,绝大多数都是无用的、真实的棋手不可能会这么走的。确实如此吗?我们回到本文开头的问题:二路棋盘中国规则下的最优结果。答案不是和棋,而是黑胜一子!惊喜不惊喜?意外不意外?

篇幅所限,笔者只能举出万千变化中的一种。黑白双方仍有不计其数的其它选择,以人力难以穷尽。另一位荷兰围棋爱好者、软件工程师Erik van der Werf 借助自编程序MIGOS暴力搜索[2],确认了黑胜一子的结果。

二路棋盘上还有一个未解问题:在禁循环规则下,最长的一局棋长度是多少? John对此做了一些实验,曾经找到过长达40手的棋局,但不能确认其是否为最长。可以证明的是,不存在长度57手,也就是遍历所有合法局面的一局棋。对于有向图,遍历所有顶点的道路又称哈密顿道路(Hamiltonian Path)。利用程序寻找哈密顿道路的计算成本较高。不过,我们可以用纯逻辑推理解决本题。对于二路棋盘的游戏树,如果存在哈密顿道路,则这条道路串联57个节点,恰好有56条边。

再次观察二路棋盘的完整游戏树。注意第一行第二类局面

和第三行第一类局面

它们合起来只能走向

两类局面,共八个。前面的十个局面合起来本应至少指向九个其它局面,否则不能构成哈密顿道路的一部分,实际上它们至多只指向八个。因此,该图中不存在哈密顿道路,即不存在遍历所有局面的一盘棋。
作者:不会功夫的潘达


编者留言,二路棋盘最优解,经过AI验证,黑棋确实领先一目,神奇不?

这已经计算一亿了,不验算了

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