Mephisto III

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Mephisto III
Mephisto III b.jpg

© Picture by Sascha Warnemünde

Hersteller Hegener & Glaser
Markteinführung 1983
Preis 400€
Prozessor 1802,(1806)
Prozessortyp 8 Bit
Takt 6,1 MHz
RAM 4 KB
ROM 32 KB
Bibliothek >500 Varianten
Programmierer Nitsche, Thomas & Henne, Elmar
Elo 1464
Rechentiefe 21 Halbzüge
BT-2450
BT-2630
Colditz 1470
Verwandt Mephisto MM I, Mephisto III-S Glasgow, Mephisto Excalibur, Revelation, Revelation II
Zugeingabe Tastatur bzw. Magnetsensoren (ESB 6000, ESB 3000)
Zugausgabe Display bzw. 64 Feld-LEDs (ESB 6000, ESB 3000)
Display 4-stellige 7-Segment Anzeige
Stromversorgung Batterie = 4 x AA,

Netz = HG 4200 oder 5200 oder HGN 5002

Spielstufen 8 x Durchschnittszeit und Analyse
Maße 17 x 11 x 4 cm
Sonstiges
• Spitzname: "Das Brikett", läuft im Batteriebetrieb mit 3,5 MHz

Hall of Fame: Die wenigsten Stellungen berechnend

Level Info
Bedenkzeit Level
30 Sek. / Zug ~3
30 Min. / Partie -
60 Sek. / Zug 4
60 Min. / Partie -
Turnier 6
Analyse 9


Anzeige der berechneten Stellungen
Der auf dem Bild angezeigte Wert 0612 ist die Anzahl der berechneten Stellungen nach etwa 6 Minuten (aus der Grundstellung im Level 9 Berechnung nach 1.f3).


Nachtrag 01.01.2016:

Mittlerweile haben wir nun auch exakte Werte, mit denen verschiedene Geräte genau identifiziert werden können:

Mephisto III 3,5MHz: 376 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Mephisto III 6,1MHz: 623 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Mephisto III 11MHz: 1184 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Mephisto III 12MHz "Special": 1280 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Excalibur "Serie" 8MHz: 2026 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Excalibur "WM Version New York" 8MHz: 2028 Stellungen nach exakt 6 Minuten
Die Abfrage erfolgt über: Info-Taste, C3-Taste, 0-Taste, 0-Taste

Mephisto III Modul von innen
Das Speicher Modul des Vorgängers Mephisto II (links, Innenansicht des IIIer Moduls Typ b) funktioniert auch im Mephisto III Grundgerät. Und umgekehrt natürlich auch! Es scheint allerdings neuere IIIer Grundgeräte zu geben, in denen das IIer Modul nicht korrekt läuft.

Interessant ist auch die Tatsache, daß in einigen (nicht allen) späteren IIIer Grundgeräten (Ser. No 5xx xxx) der Prozessor 1806 statt des 1802 verbaut war


Das Mephisto III Programm findet sich auch im Einschub Mephisto MM I für die Modulare Reihe wieder. Wesentlicher Unterschied war die Benutzung des Prozessors 1806 mit 8 MHz.

Es gibt 2 Versionen des Mephisto III Programms: die frühere Version III a enthält einen Bug in der Problemlösestufe. Nur die Version III b spielt aktiv e4 e6 in der Eröffnung. Man kann die Versionen auch mit einem Blick in das geöffnete Programmmodul unterscheiden: die a-Version wird in 2 EPROMs gespeichert, die B Version befindet sich in einem ROM, (die jeweils 2 zusätzlichen Bausteine sind RAMs, d.h. die Module enthalten 4 bzw 3 Chips)

Auf Wunsch konnten die neueren Grundgeräte des Mephisto II bzw Mephisto III (6.1 MHz-Versionen) auf 12 MHz umgerüstet werden, liefen dann aber nur mit IIIer Modul. Dazu wurde der Prozessor CDP 1802 gegen einen CDP 1805 ausgetauscht und die Bordelektronik geringfügig modifiziert (Versorgungsspannung bei Netzbetrieb erhöht). Bei Batteriebetrieb laufen diese Geräte wie gewohnt mit 3.5 MHz. Statt der für die 6.1 MHz-Version typischen ca 1.8 Stellungen/s kommt ein 12 MHz Brikett auf ca 3.4 Stellungen/s. Zum Vergleich: ein Mephisto MM I 8 MHz schafft 2,3 Stellungen/s, ein Mephisto III-S Glasgow (68000, 12 MHz) schafft hingegen 8/s !




Das MEPHISTO 3-Projekt

von Thomas Nitsche

aus der Schach Zeitschrift "Schach-Echo" 7/1984 eingescannt und aufbereitet.

Schach-Echo 7/1984


Die Autoren

Elmar Henne (29 Jahre, Diplom Informatiker) und Thomas Nitsche (31 Jahre, Diplom Mathematiker) sind Mitbegründer der Münchner Software Firma P1 GmbH. Seit einigen Jahren befassen sie sich intensiv mit der Entwicklung von Schachprogrammen. Unter anderem haben sie 1980-1982 Experimentalprogramme für den BTX-Einsatz, sowie den Parallelrechner SMS 201 von Siemens entwickelt.

Seit 1980 arbeiten P1 und Hegener + Glaser eng im Bereich der Mephisto Schachcomputer-Entwicklung zusammen. E.Henne und T.Nitsche haben dabei von Anfang an die Programme Mephisto 1, 2 und 3 entworfen und realisiert, wobei z.B. die Eröffnungsbibliothek mit Hilfe von Ossi Weiner entstand. Neuerdings zeichnet P1 in Zusammenarbeit mit R.D. Klein, vielen aus der NDR-Informatik-Serie und von seinen Büchern her bekannt, auch für die Entwicklung der "schnellen"-bzw. der Mephisto-Experimental-Hardware, verantwortlich.

Der Anfang

Mephisto 3, das Brikett

Sommer '81 standen wir vor der Notwendigkeit ein neues Mephisto Schachprogramm zu konzipieren. Zwar war MEPHISTO 2 ein gutes Programm, aber erstens geht die Entwicklung weiter und zweitens hatten wir das Gefühl, daß trotz laufender Verbesserungen eine Grenze absehbar war. Etwas Neues mußte passieren.

Vorstellungen davon, wie MEPHISTO 3 aussehen könnte, hatten wir bereits:

  • er sollte noch mehr dem Menschen vergleichbar Schach spielen.

Sorgfältig begannen wir, MEPHISTO 3 zu planen. Alles, was uns einfiel, wurde aufgeschrieben. Insbesondere hatten wir eine MEPHISTO 3 Eigenschaftsliste aufgestellt, die all das enthalten sollte, was wir uns für die Zukunft unter einem guten Schachprogramm vorstellten. Sicherlich waren und sind die Ziele hochgesteckt, doch mit weniger wollten wir uns nicht zufrieden geben. Uns war klar, daß die Brute-Force-Programme nur noch minimal zu steigern seien.

  • Der jetzige Weltmeister Cray-Blitz verlor erst kürzlich 4Partien klar gegen David Levy (etwa 2300 Elo). Anzumerken ist, daß Cray-Blitz mit einem Rechner arbeitet, der etwa 200 mal schneller rechnet, als der 1806-Micro-Prozessor des Mephisto.

MEPHISTO 3 Ziele

  • Klare Unterscheidung zwischen einer ruhigen und einer dynamischen Stellung.
  • Das Programm soll in der Lage sein zu planen und zielgerichtet zu handeln (z.B. Bauerndurchmarsch).
  • Die Stellungsbewertung soll Feinheiten in jeder Tiefe des Baumes erkennen (z.B. rückständige Bauern).
  • Taktisch erzwungene Zugfolgen sollen durchgerechnet werden. Taktische Wendungen am Ende einer solchen Zugfolge sollen erkannt werden. Insbesondere sollen lange Mattkombinationen gesehen werden.
  • Abspiele in positionell vorteilhafte Stellungen sollen erkannt werden (z.B. gewonnenes Endspiel).
  • Opferkombinationen der eigenen Seite wie des Gegners sollen gesehen werden.
  • Bei Abspielen (erzwungene Zugfolgen) soll der Baum nicht exponentiellen Charakter haben.
  • Der Horizonteffekt soll weitgehend eliminiert werden.

Die technischen Aspekte

In Verbindung mit der Ziel-Vorgabe war ein weiteres Problem zu lösen. - Die Wahl der Programmiersprache. Assemblerprogrammierung kam nicht in Frage, denn unsere Zielvorgaben enthalten insbesondere die Forderung nach viel Schachwissen, welches aber in adäquater Zeit nur mit einer angepaßten höheren Sprache zu lösen ist. PASCAL, von uns in anderen Bereichen bevorzugt, schied aus, dazu ineffiziente ablauffähige Programme entstehen (Faktor 5-6 gegenüber Assembler), ebenso "Nicht-Sprachen" wie BASIC, FORTRAN etc. In einem kleinen Fachzeitungs-Artikel stießen wir auf CDL2, das unseren Forderungen sehr nahe kam:

Effizienz

nur Faktor 1,5-2,0 langsamer als Assembler.

Möglichkeit der angepaßten Formulierung

hohe Sprach-Konstrukte, wie etwa Freibauer, rückständiger Bauer etc. sind direkt und bequem, nach einmaliger Definition, im Programm als Begriffe verfügbar.

Portabilität

Die Anpaßbarkeit an neue Prozessoren ist mit vertretbarem Aufwand möglich, so daß MEPHISTO 3 gleichzeitig in der jeweils neuesten Programm-Version auf 3 verschiedenen Ziel-Prozessoren läuft: DEC PDP11 (als Test-und Trace-Version), RCA 1806 (als Markt-Normal-Version) und Motorola 68000 (als Spitzen-Version).

Einige Sätze zu den mehr technischen Teilen des Programms. Sicherlich stellt die Art der legalen Zuggenerierung mit all ihren Facetten (schnell/langsam, legal/pseudolegal) ein Problem dar. Dies ist aber bei MEPHISTO 3 im Vergleich zu der schachlichen Seite stark in den Hintergrund getreten; schließlich wußten wir nach M1 und M 2 ziemlich genau, wie ein effizienter Zuggenerator auszusehen hat. Etwas aufwendiger war da schon die EA-Konzeption. Der Ruf nach Systematik, Klarheit und Einfachheit wurde laut.

Folgende gänzlich neue Zielvorgaben waren zu beachten

  • Die Information über das Spielgeschehen ist jederzeit, (unabhängig, ob der Computer am Zug ist oder nicht) abrufbar.
  • Die Benutzereingaben sind durch eine Menüwahl gekennzeichnet, die klar unterschiedene Bereiche des Programms ansprechen.
MEMO: Spielhistorie, Züge vor und zurück etc.
POS: Kontrolle der aktuellen Spielsituation, neue Stellung aufsetzen etc.
LEV: Kontrolle der Spielweise Level, Problem, Zufall, Zeitverhalten etc.
INFO: Information über die aktuelle Zugentscheidung, Hauptvariante, Wert, Zeit, Knoten, Tiefe etc.

Menschliche Spielweise und der erste Blick

Stellen Sie sich vor, Sie rechnen eine Schach-Kombination durch. Sie haben einen netten Schlüsselzug gefunden, etwa eine Gabel mit Opfer, und der Gegner hat nur wenige Antworten. Bei ihnen und bei Mephisto wird jetzt vor allen Dingen eine Fähigkeit gefordert:

  • Auf einen "ersten Blick" zu entscheiden, welche vernünftigen Züge es für den Gegner gibt und was es darauf lohnt, weiterzuspielen.

Gibt es in einer Stellung lohnende Züge, so müssen diese weiterverfolgt werden, gibt es keine, so muß die Stellung bewertet werden und damit die hinzuführende Zugfolge. Man hat dafür nur wenig Zeit. Nach De Groot bewerten Großmeister etwa 180 Stellungen pro Zug, haben also für diesen ersten Blick jeweils nur eine Sekunde Zeit. Das Problem des ersten Blickes ist nicht trivial. Werden in einer Stellung systematisch zu viele "interessante" Züge ausgewählt, so verliert man sich im Dschungel der Kombinationen, werden aber zu wenige ausgesucht, so übersieht man evt. eine gewinnversprechende Variante. D.h. die ausgewählten Züge sollen möglichst exakt bewertet werden und sollte ein Zug mit interessanten Möglichkeiten vorkommen, so sollte er auch mit hoher Sicherheit gefunden und entsprechend bewertet werden.


Die Zieleinengung

Wesentlich beim Erfolg dieser Idee ist das Konzept der Zieleinengung: "Je tiefer man sich in einer Kombination befindet, desto weniger wird nach sensationellen Zügen gesucht." Es gilt jedoch der Grundsatz, daß ein Zug, der den Gegner zu einer einzigen klar definierten Reaktion zwingt, immer angeschaut wird. - Der Entscheidungsbaum (Darstellung der untersuchten Varianten) wird durch solche Züge nicht wesentlich (exponentiell) größer.


MEPHISTO 3 unterteilt den Entscheidungsbaum in 3 Abschnitte

  • Utopische Züge (gut, falls der Gegner nichts tut):

Eine Stellung kommt in einer Tiefe von etwa 1-3 vor. Der Beginn einer Kombination. Fast jeder irgendwie erfolgversprechende Zug wird selektiert, auch wenn die Wahrscheinlichkeit des Erfolges recht gering ist. Der Mensch nennt manche dieser Züge Opfer.

  • Optimistische Züge (gut, falls der Gegner nur die zweitbeste Antwort hat):

Die Kombination hat eine Tiefe von 4-8 erreicht. Nur noch Züge mit einer Trefferwahrscheinlichkeit von größer als 30% werden selektiert. I.A. sind dies Züge, bei denen hohe Figuren angegriffen werden, Schach gedroht wird, etc. Diese Züge sollen aber selbst nichts opfern.

  • Realistische Züge (gut, falls der Gegner den besten Gegenzug wählt):

Die Stellung kommt in einer Tiefe größer als 8 vor. Nur noch klare Abwicklungen werden untersucht. D.h. das Programm greift nicht mehr auf Verdacht an, sondern verfolgt Züge mit hoher Trefferrate. Etwa eine angegriffene Figur in Sicherheit bringen, d.h. realisieren, daß die Figur auch wirklich sicher ist und nicht etwa gefesselt oder überlastet ist.

Noch eine kurze Bemerkung zum Wesen der Kombination beim Schachspiel

"Finde einen Schlüsselzug, der dem Gegner zu einer oder zu wenigen Antworten zwingt; setze 1-2 Züge mit Druck fort; rechne sie i.A. klare Abwicklung durch." Wenn Sie als Leser die mehr oder weniger berühmten Kombinationen unter diesem Gesichtspunkt betrachten, so werden Sie feststellen, daß sich 90%-95% unter diesem Schema subsumieren lassen.

Die "Kopec-7-Teststellung"

Zur Klarheit wird an folgendem Beispiel, welches sicherlich vielen bereits aus Bild der Wissenschaft bekannt ist, die Arbeitsweise von MEPHISTO 3 verdeutlicht. 2-3 Gründe machen das Beispiel interessant.

1.) Als die Stellung etwa 30 menschlichen Schachspielern vorgelegt wurde (es war nicht klar, ob die Lösung taktischer oder positioneller Natur sei), war nur ein einziger, ein Großmeister, in der Lage, den Schlüsselzug innerhalb der vorgegebenen Zeit zu finden.

2.) Alle mir bisher bekannten Brute-Force Programme scheitern an dieser Stellung wegen eines interessanten "Horizonteffektes". Der Zwischenzug - La4xc2 (Horizont) schiebt den für dei Kombination entscheidenden Zug - Bf6-f7 (Gabel- und kein Schlagzug) in die Tiefe 7 und das Ansetzen der Schlagfolgen in dieTiefe9. Ein Brute-Force Programm braucht somit eine Tiefe von 8, um den Schlüsselzug zu finden (BELLE, das bisher schnellste Brute-Force Programm, schafft im Mittelspiel etwa die Tiefe 7).

3.) Für uns war es diejenige Stellung, in der MEPHISTO 3 das erste Mal sein ganzes Können unter Beweis stellen konnte.

Partie: Golyak - Gaiduk

M3-Kopec-7.png


Sh5-f6  Bg7xf6  Be5xf6  Se7-g6  Bf6-f7  0,53
                        -0,54
                        Se7-c6  Bf6-f7  0,53
                        -0,54
                        La4xc2  Dd1xc2  Se7-g6  Bf6-f7  -0,53
                                        -0,54
                                        Se7-c6  Bf6-f7  -5,70
                        -0,54   0,53    -5,70
                        Sb8-c6  Bf6-f7  2,14
                0,53    -2,14
                La3-b4  -0,14
        -0,54
        Sb8-d7  Sf6xe8  0,53
        -0,54
        La4xc2  La3xe7  Lc2xd1  Ta1xa5  Ld1xe2  Sf6xg8  Le2xf3  Ta5-c5  Kc8-d7  -0,35
                                                0,34    -0,35   0,34
                                                Sf6xe8  Tg8xe8  Tf3-e3  0,12
                                                                Tf3-f2  0,00
                                0,34    -0,35   0,34    -0,35
                                Le2xd1  Da5xa1  -0,35
                0,34    -0,35   0,34
                Sf6xe8  Lc2xd1  -0,35
                0,34
                Dd1xc2  Bg7xf6  Be5xf6  Se7-g6  Bf6-f7  0,53
                                        -0,54
                                        Se7-c6  Bf6-f7  5,70
        -0,54   0,53    -0,54   0,53    -5,70
        Bh7-h6  Sf6xe8  0,53
        -0,54
        Te8-f8  Sf6xg8  0,53
        -0,54
        Tg8-h8  Sf6xe8  0,53
        -0,54
        Tg8-f8  Sf6xe8  0,53
0,53    -0,54
h5xf6   g7f6    e5f6
Le2xc4  d5xc4   La3-b4  Da5-b5  -0,54
                0,53
                La3xe7  Te8xe7  -0,54

Baum: 1 127.194 0,53 0287

Folgendermaßen findet MEPHISTO 3 die Lösung

  • "Utopischer Zug": MEPHISTO 3 opfert zwar den Springer, erwartet aber bei "Nichtstun" die Qualität.

M3-U.png

  • "Optimistischer Zug": MEPHISTO 3 steht zwar 2 Bauern schlechter, erwartet aber bei "Nichtstun" einen Springer als Gewinn.

M3-O.png

  • "Realistischer Zug": Das Ergebnis der Gabel am Schluß ist bei Springer-Wegzug 2 Bauern, sonst 1 Bauer.

M3-R.png


Die Knotenentscheidung

In einer gegebenen Stellung findet MEPHISTO 3 unabhängig von der Tiefe folgende taktisch motivierten Züge in etwa einer halben Sekunde (1806-Modular) bzw. einer zehntel Sekunde (68000-Excalibur).

Gabel

M3-1.png


Abzugsangriff

M3-2.png


Angriff auf eingesperrte Figur

M3-3.png


Gegenpläne: "Gegen-Bauern-durchmarsch"

M3-4.png


Angriff auf überlastete Figur

M3-5.png


Angriff auf gefesselte Figur

M3-6.png


Schlagzug mit rückschlagen einer unbeweglichen Figur

M3-7.png


Bauern aufhalten

M3-8.png


Schach mit "0 Antworten"

M3-9.png


Schach mit "1 Antwort"

M3-10.png


MEPHISTO 3-Endspielpläne: Plan: Bauerndurchmarsch

M3-11.png


König ins Quadrat

M3-12.png


Weitere Kriterien

Zusätzlich zum prinzipiellen Finden dieser taktischen Züge muß MEPHISTO 3 aber noch einiges mehr bewältigen:

Stellungsbewertung

Die Stellung wird nach positionellen Kriterien bewertet (Stellungsbewertung)

In jeder Tiefe, aber in Abhängigkeit von Eröffnung, Mittel- und Endspiel:

  • Bauer: Zentrum, Doppel, isoliert, Frei, Duo, rückständig, Vorposten, Hebel, blockiert, etc.
  • Springer: Zentrum, Vorposten, Entwicklung, etc.
  • Läufer: Lange Diagonalen, Fianchetto, Vorposten, Entwicklung, Paar, etc.
  • Turm: Offene-, Halboffene-Linien, Verdoppelung, hinter Frei-Bauern, hinter potentielle Hebel, 7.Reihe etc.
  • Dame: Aktivität, siehe partiell Turm, etc.
  • König: Sichere Rochadenstellung (Muster der Bauern, Kontrolle der Umfelder durch Figuren), Angriff auf den König, etc.
  • Zusammenspiel der Figuren: Druck auf unbewegliche Figuren (gefesselt, direkt unbeweglich, überlastet),Deckung, Fesselung, Eröffnungstempi, spezielle Endspielregeln, etc.

Suche

Für jeden einzelnen Zug muß neu entschieden werden, ob er weiterverfolgt werden soll oder ob dies keinen Sinn mehr macht. Einige Fälle sind vorstellbar:

  • Bis jetzt ist noch nichts passiert,
- alle taktisch interessanten Züge werden weiter analysiert.
  • Eine nette Kombination ist gefunden, mit der dem Gegner z.B. die Qualität abgenommen wird.
- Nur Züge, die mehr als diese Qualität erwarten lassen, z.B. einen Bauerndurchmarsch oder eine Mattdrohung, werden selektiert.
  • Das Programm hat bereits z.B. einen Springergeopfert.
- Es werden nur noch Züge angeschaut, die diesen Springer oder mehr zurückgewinnen.
Weltmeister 1984 in Glasgow