将棋AIの世界は非常に複雑で奥深いものです。近年、将棋AIはプロ棋士をも凌駕する強さを持つようになりました。なぜそれほど強くなったのか？その鍵は「探索アルゴリズム」と「評価関数」にあります。本記事では、将棋エンジンの基本的な仕組みから最新技術まで、わかりやすく解説していきます。AIの世界に興味がある方も、将棋ファンの方も、ぜひ最後までお読みください。
将棋AIの基本構造
将棋AIの内部構造は、大きく分けて「探索アルゴリズム」と「評価関数」という2つの要素から成り立っています。この2つは車の両輪のように連携して動作し、強いAIを支えています。
将棋AIは探索アルゴリズムと評価関数で構成されます。探索アルゴリズムは次の一手を予測するために局面を先読みし、評価関数は局面の有利不利を数値化して最適な手を選ぶ指標となります。これらが組み合わさることで、AIは膨大な手の可能性の中から最善手を選び出すことができるのです。AIがどの手を指すかを決める際には、「この手を指した場合、10手先までの局面はどうなるか」を考え、それぞれの局面の有利・不利を評価関数で数値化します。そして、自分にとって最も有利になる手を選ぶというシンプルな原理で動作しています。
ゲーム木探索の基本概念
将棋などのゲームでは、指せる手とその結果としての局面を木構造として表現します。この「ゲーム木」をどのように効率的に探索するかが、AIの性能を左右する重要な要素です。
ゲーム木探索では、ミニマックス法やαβ探索が基本的な手法です。αβ探索は枝刈りを行い、効率的に最善手を見つける仕組みです。ミニマックス法は、自分の手番では最も評価値が高くなる手を選び、相手の手番では最も評価値が低くなる手を選ぶという方法です。しかし、単純なミニマックス法では探索量が膨大になるため、αβ法という枝刈り手法を用いて効率化します。このαβ法によって、探索する局面数を大幅に削減しながらも、最適な手を見つけることが可能になります。将棋のように複雑なゲームでは、すべての手を読み切るのは現実的ではないため、ある程度の深さまで探索したら打ち切り、その時点での評価値を使用します。
将棋特有の探索テクニック
将棋は他のボードゲームに比べて可能な手が多く、探索空間が広大です。そのため、将棋AIには特有の探索テクニックが必要となります。
静止探索やSEE（Static Exchange Evaluation）など、局面を正確に評価するための技術が用いられます。また、指し手オーダリングにより探索効率を向上させる工夫がされています。探索を途中で打ち切ると、「駒を取られそうな局面」での評価が不安定になります。そこで用いられるのが「静止探索」で、駒の取り合いが一段落するまで局面を読み進めることで、より安定した評価を得ます。また、「指し手オーダリング」は、有望そうな手から優先的に探索することで、αβ法の効率を高める技術です。歴史統計や過去の類似局面の情報を活用して、探索順序を最適化します。さらに、将棋特有の「詰み探索」も重要で、勝敗が確定する局面を見つけるための専用アルゴリズムを持っています。
評価関数の基本設計
AIが局面の良し悪しを判断するためには、評価関数という「ものさし」が必要です。この評価関数をどう設計するかが、AIの棋力を大きく左右します。
評価関数は局面の価値を数値化するもので、駒の価値や盤上の配置を基に設計されます。初期の評価関数は人間の棋譜を基に調整されていましたが、現在は機械学習による自動調整が主流です。最も基本的な評価要素は「駒の価値」で、歩なら1点、飛車なら10点といった具合に点数化します。しかし実際には、単純な駒の価値だけでなく、「駒の利き」「玉の安全度」「陣形の堅さ」など様々な要素を考慮します。これらの要素をどう重み付けするかが評価関数設計の腕の見せどころです。かつては人間の経験則に基づいて手作業で調整していましたが、現在は機械学習によって自動的に最適化するのが一般的です。
機械学習による評価関数の自動獲得
近年の将棋AIの飛躍的な進化は、機械学習技術の導入によってもたらされました。特に評価関数の自動学習は、AIの棋力向上に大きく貢献しています。
AlphaZeroのような強化学習を用いて、自己対局から教師データを生成し、評価関数を学習する手法が一般的です。この方法では、AIが自分自身と対局を繰り返し、勝敗の結果から「良い局面」「悪い局面」を学習していきます。人間の知識に依存せず、AIが独自に将棋の知識を獲得できるのが大きな特徴です。さらに進んだ手法では、強化学習とディープラーニングを組み合わせることで、より高度な局面認識能力を身につけます。例えば「dlshogi」は、ディープニューラルネットワークを用いて局面の特徴を自動的に抽出し、高精度な評価を可能にしました。この技術革新により、人間には思いもよらない新たな定跡や戦略が発見されています。
探索と評価のバランス
強い将棋AIを作るためには、探索の深さと評価の精度のバランスが重要です。限られた計算リソースをどう配分するかという問題に対する、エンジン開発者の解答が現れています。
探索と評価のバランスは、局面の評価精度と探索効率のトレードオフを考慮して調整されます。NNUE型評価関数はCPUで高速に動作し、探索効率を高めています。より精密な評価関数を使えば局面の判断精度は上がりますが、計算に時間がかかるため探索深度が浅くなります。逆に、単純な評価関数なら探索は深くできますが、局面の判断が粗くなります。この相反する要素のバランスをどう取るかが重要です。現代の将棋AIでは、NNUE（Efficiently Updatable Neural Network-based Evaluation Function）という革新的な手法が用いられています。これは、ニューラルネットワークの表現力と従来の評価関数の高速性を両立させた技術で、「やねうら王」などのトップエンジンに採用されています。また、GPUを活用したディープラーニング型の評価関数と、CPUベースの探索を組み合わせるハイブリッド方式も登場しています。
まとめ
将棋AIの技術は日進月歩で発展しており、人間を超える思考能力を獲得するに至っています。その背景には、探索アルゴリズムと評価関数の絶え間ない進化があります。
現代将棋エンジンの最先端技術は、NNUE型評価関数やディープラーニングを活用したDL型評価関数を中心に急速に発展しています。これにより、プロ棋士を凌駕する強さを持つAIが誕生しました。そして今後は、単に強いだけでなく「説明可能なAI」の研究も進んでいます。なぜその手を選んだのか、どのような戦略を考えているのかを言語で説明できるようになれば、AIは将棋学習の良きパートナーになるでしょう。また、限られた計算リソースでも高い性能を発揮する軽量モデルの研究も進んでおり、スマートフォンなどでも強力なAIが動作する日も近いかもしれません。将棋AIの技術は、他のゲームAIだけでなく、様々な意思決定問題にも応用可能な知見をもたらしています。限られた時間と情報の中で最適な選択を行うという点で、将棋AIの研究は人工知能全体の発展に貢献しているのです。
