Quân mã trong cờ vua từng là ngựa bất kham với các thuật toán

Nhân dịp Tết Bính Ngọ, chúng ta hãy bàn về quân Mã, một quân cờ không quá mạnh nhưng đầy lý thú trên bàn cờ vua. Trong vũ trụ 64 ô vuông đen trắng, nếu quân Hậu là hiện thân của quyền lực tối thượng với những đường quét ngang dọc như sấm sét, hay quân Xe là biểu tượng của sự trật tự với những hành lang kiểm soát thẳng tắp, thì quân Mã lại là một kẻ ngoại đạo đầy bí ẩn. Nó là quân cờ duy nhất trên bàn cờ không tuân theo quy luật của những tia nhìn thẳng, sở hữu khả năng "bước qua đầu" kẻ khác và tung ra những cú nhảy hình chữ L đầy khiêu khích.

Chính sự phi tuyến tính và khó lường ấy đã biến quân Mã thành một "bóng ma" ám ảnh lịch sử phát triển của các chương trình cờ vua (chess engines). Từ những dòng lệnh ngây ngô thời kỳ đầu cho đến những siêu trí tuệ nhân tạo như AlphaZero ngày nay, hành trình để máy tính học cách "cầm cương" chiến mã này không chỉ là câu chuyện về thuật toán, mà là tấm gương phản chiếu sự tiến hóa của chính trí tuệ nhân tạo: từ cỗ máy tính toán lạnh lùng đến một tư duy biết cảm nhận cái đẹp của nghệ thuật điều binh.

"Điểm mù" của những thuật toán cổ điển

Để hiểu tại sao quân Mã lại từng là nỗi khiếp sợ của các lập trình viên thập niên 70-80, chúng ta cần quay lại với tư duy cốt lõi của máy tính thời kỳ đó. Cờ vua, trong mắt các nhà khoa học máy tính sơ khai, là một thiên đường của toán học thuần túy. Họ xây dựng sức mạnh của máy dựa trên sự vét cạn (brute-force) và các hàm đánh giá tĩnh.

Với Tượng, Xe hay Hậu, mọi thứ đều rõ ràng như ban ngày. Sức mạnh của chúng được đo bằng số lượng ô mà chúng kiểm soát theo các đường thẳng hoặc đường chéo. Đó là một dạng sức mạnh "quang học" – tia nhìn đi đến đâu, quyền lực lan tỏa đến đó. Nhưng quân Mã đã thô bạo đạp đổ trật tự logic ấy.

Nó không phóng ra một tia năng lượng nào cả. Nó nhảy. Một cú nhảy của Mã là một sự dịch chuyển tức thời, biến mất ở ô này và hiện ra ở ô khác, hoàn toàn phớt lờ mọi chướng ngại vật ở giữa. Đối với các thuật toán cổ điển dựa trên nguyên tắc "tia kiểm soát", sự hiện diện của Mã tạo ra một vùng nhiễu loạn thông tin khổng lồ. Một quân Mã đứng ở bìa bàn cờ trông có vẻ vô hại, nhưng chỉ cần hai nước đi, nó có thể lao vào trung tâm và tạo ra một thế "bát tuộc" (octopus) kiểm soát 8 ô quan trọng, bóp nghẹt vua đối phương.

Máy tính thời kỳ đầu, vốn chỉ giỏi đếm số lượng ô kiểm soát tại thời điểm hiện tại, thường xuyên đánh giá sai lầm nghiêm trọng về tiềm năng của Mã. Chúng nhìn thấy một quân Tượng kiểm soát 13 ô và cho rằng nó mạnh hơn một quân Mã chỉ kiểm soát 2 ô, mà không hiểu rằng quân Mã ấy đang chuẩn bị thực hiện một cú nhảy chí mạng vào "tử huyệt" d5 hay f5.

Hơn nữa, quân Mã là hiện thân của cái gọi là "Hiệu ứng đường chân trời" (Horizon Effect) – một điểm yếu chí tử của các engine cũ. Máy tính tính toán dựa trên độ sâu (depth), ví dụ nó có thể nhìn trước 10 nước đi. Nhưng các kế hoạch sử dụng Mã thường đòi hỏi những manouevre (điều quân) dài hơi, uốn lượn và tốn nhiều nước đi để đưa nó đến một tiền đồn vĩnh cửu. Một kế hoạch đưa Mã từ cánh Hậu sang cánh Vua có thể mất tới 5-6 nước và trong suốt quá trình di chuyển đó, con Mã trông có vẻ thụ động và vô hại.

Thuật toán, với tầm nhìn bị giới hạn bởi "đường chân trời" tính toán, thường sẽ gạt bỏ phương án điều Mã này để chọn những nước đi có lợi ích tức thời hơn như bắt tốt hoặc chiếu tướng. Hậu quả là máy tính thường rơi vào những thế cờ kín, nơi các đường chéo bị khóa chặt, Tượng trở nên vô dụng như những "quân Tốt lớn", trong khi Mã của đối thủ con người lại nhảy múa và tàn sát từng mục tiêu một mà máy không hề hay biết cho đến khi quá muộn.

Khi mạng Neuron thức tỉnh

Sự bất lực trước sự biến ảo của quân Mã chỉ thực sự chấm dứt khi kỷ nguyên của Học máy (Machine Learning) và Mạng Neuron nhân tạo (Neural Networks) bắt đầu, đánh dấu sự chuyển mình từ việc con người dạy máy chơi cờ sang việc máy tự dạy chính mình. Trước đây, để máy hiểu được giá trị của Mã, các lập trình viên phải viết hàng nghìn dòng lệnh "if-then" (nếu-thì) cứng nhắc: Nếu Mã đứng ở trung tâm thì cộng 0.5 điểm, nếu Mã bị Tốt đuổi thì trừ 0.3 điểm.

Nhưng cờ vua đâu phải là một bản danh sách quy tắc khô khan; nó là sự thiên biến vạn hóa của bối cảnh. Một quân Mã ở góc bàn cờ (vốn bị coi là tệ theo sách giáo khoa) đôi khi lại là người hùng ngăn chặn Tốt thông phong cấp và máy tính cũ không thể hiểu được ngoại lệ đó.

Sự xuất hiện của AlphaZero và sau này là Stockfish tích hợp NNUE (Efficiently Updatable Neural Network) đã thay đổi hoàn toàn cục diện. Thay vì cố gắng định lượng sức mạnh của Mã bằng con số, hệ thống mạng neuron bắt đầu học cách "nhìn" bàn cờ như một bức tranh tổng thể, giống hệt cách các Đại kiện tướng tư duy.

AlphaZero, sau khi tự chơi hàng triệu ván đấu với chính mình, đã tự ngộ ra những chân lý về quân Mã mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người. Nó bắt đầu thể hiện một phong cách chơi Mã đầy chất nghệ sĩ và tàn nhẫn. Nó hiểu được khái niệm trừu tượng về "tiền đồn" (outpost) – những ô cờ mà Mã có thể đứng vững chãi mà không bị Tốt đối phương xua đuổi.

Điều kinh ngạc nhất mà giới chuyên môn nhận thấy ở các engine hiện đại là khả năng sẵn sàng hy sinh vật chất để đổi lấy vị trí cho Mã. Trong quá khứ, máy tính là những kẻ keo kiệt, chúng thà chết chứ không chịu mất một con Tốt. Nhưng AlphaZero sẵn sàng phế một Tốt, thậm chí phế Xe lấy Mã chỉ để phá vỡ cấu trúc Tốt của đối phương, tạo ra những lỗ hổng chiến lược để quân Mã nhảy vào trấn giữ. Đó là một sự tiến hóa vượt bậc về nhận thức: máy tính đã hiểu rằng sức mạnh của Mã không nằm ở bản thân quân cờ đó, mà nằm ở mối quan hệ của nó với cấu trúc Tốt xung quanh.

Trong những thế trận đóng kín cổng cao tường, khi Xe và Tượng bất lực nhìn nhau qua những hàng rào Tốt, mạng neuron nhận ra rằng quân Mã chính là chìa khóa vạn năng. Nó luồn lách qua các khe hở, tạo ra những đòn phối hợp đẹp mắt mà trước đây chỉ có những thiên tài như Mikhail Tal hay Garry Kasparov mới dám tưởng tượng. Lúc này, thuật toán không còn là một cỗ máy đếm nước đi nữa, nó đã trở thành một kỳ thủ biết "cảm" được nhịp thở của trận đấu.

Quân Mã và bài học triết học về giới hạn của tư duy tuyến tính

Nhìn rộng ra khỏi 64 ô cờ, cuộc vật lộn của trí tuệ nhân tạo với quân Mã mang một ý nghĩa triết học sâu sắc về bản chất của trí thông minh. Tại sao một quân cờ di chuyển theo hình chữ L đơn giản lại có thể làm khó những siêu máy tính có khả năng tính toán hàng tỷ phép tính mỗi giây? Câu trả lời nằm ở sự đối lập giữa tư duy tuyến tính và tư duy phi tuyến tính.

Trong nhiều thế kỷ, con người (và sau này là máy tính do con người tạo ra) luôn tin rằng đường thẳng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm, và tư duy logic thẳng tắp là đỉnh cao của trí tuệ. Nhưng quân Mã là kẻ phá bĩnh niềm tin đó. Nó dạy chúng ta rằng đôi khi để đến đích, ta không thể đi thẳng. Ta phải bước sang ngang, phải lùi lại một bước để tiến hai bước, phải nhảy qua chướng ngại vật thay vì húc đầu vào nó.

Những nước đi của Mã thường mang tính "ngụy trang". Khi một quân Tượng di chuyển, mục đích của nó thường lộ rõ trên đường chéo. Nhưng khi một quân Mã nhảy, mục đích của nó thường ẩn giấu trong nước đi thứ hai hoặc thứ ba tiếp theo. Đó là biểu tượng của sự sáng tạo, của những cú ngoặt bất ngờ (plot twist) trong tư duy chiến thuật. Việc AI hiện đại cuối cùng cũng chinh phục được quân Mã cho thấy chúng ta đang tiến gần hơn đến một dạng trí tuệ nhân tạo tổng quát (AGI) – nơi máy móc không chỉ giải quyết vấn đề bằng sức mạnh tính toán thô bạo, mà còn bằng sự linh hoạt và khả năng thích ứng với những bối cảnh phi cấu trúc.

Những ván cờ giữa người và máy, hay giữa máy và máy ngày nay, không còn là những màn tra tấn về thể lực tính toán. Chúng đã trở thành những cuộc đối thoại nghệ thuật, nơi quân Mã đóng vai trò là người kể chuyện. Khi chứng kiến Stockfish thực hiện một chuỗi 20 nước đi điều Mã ngoạn mục để phong tỏa Vua đối phương, người xem không còn cảm thấy sự lạnh lẽo của máy móc, mà cảm thấy một vẻ đẹp trí tuệ rực rỡ. Quân Mã, với bước nhảy kỳ lạ của mình, đã trở thành cầu nối để máy tính chạm vào ngưỡng cửa của trực giác – thứ vũ khí bí mật mà con người từng tự hào là độc quyền của riêng mình.

Có lẽ, trong tương lai, khi AI giải quyết những vấn đề phức tạp của thế giới thực như biến đổi khí hậu hay kinh tế học, chúng sẽ áp dụng chính "tư duy quân Mã" này: không đi theo lối mòn, sẵn sàng nhảy qua những rào cản định kiến để tìm ra những giải pháp đột phá mà logic thông thường không thể nhìn thấy. Và như thế, chú ngựa gỗ nhỏ bé trên bàn cờ vua đã âm thầm dạy cho những bộ não điện tử bài học lớn nhất về sự tồn tại: Con đường ngắn nhất không phải lúc nào cũng là đường thẳng.