Đồ án môn học Đồ án chuyên ngành phát triển xây dựng ứng dụng android app mobile nhà hàng ẩm thực 2

Tóm lại, việc chọn đề tài về AI trong trò chơi cờ vua là một quyết định hợp lý và mangtính thực tiễn, có thể giúp ta hiểu rõ hơn về khả năng của AI và tiềm năng ứng dụng của o Đánh giá h

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ



TIỂU LUẬN BÀI KIỂM TRA CUỐI KÌ

ĐỀ TÀI : AI CỜ VUA

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Hải Vĩnh Cường

SINH VIÊN THỰC HIỆN

NGUYỄN CÔNG SANG MSSV: 2025201140028 NGUYỄN TẤT THÀNH MSSV: 2024802010481 NGUYỄN QUỐC ĐẠT MSSV: 2024802010354

Bình Dương, ngày 28 tháng 3 năm 2023

PAGE \* MERGEFORMAT 6

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ



TIỂU LUẬN BÀI KIỂM TRA CUỐI KÌ

ĐỀ TÀI : AI CỜ VUA

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Hải Vĩnh Cường

SINH VIÊN THỰC HIỆN

NGUYỄN CÔNG SANG MSSV: 2025201140028

NGUYỄN TẤT THÀNH MSSV: 2024802010481

NGUYỄN QUỐC ĐẠT MSSV: 2024802010354

Bình Dương, ngày 28 tháng 3 năm 2023

LỜI MỞ ĐẦU

Trong một thời đại mà nền công nghiệp tự động hóa chiếm một vị trí khôngthể thiếu của một nền kinh tế phát triển, máy móc càng chứng tỏ những ưu thếvượt trội nhờ sự chính xác, độ ổn định cao, Nhưng đằng sau đó, mỗi chiếcmáy là do con người điều khiển, trí tuệ của máy móc cũng là do con người càiđặt mà có được Vì vậy,tri thức con người vẫn luôn là yếu tố then chốt

Từ những năm 50 của thế kỉ XX, trí tuệ nhân tạo mới bắt đầu nhen nhóm,vậy mà giờ đây, ta có thể thấy nó đã có những bước phát triển vượt bậc, khôngngừng

Để hiểu rõ hơn về Al, chúng em đã quyết định lựa chọn trò chơi cờ vua, mộttrò chơi cổ điển nhưng là một trong những trò chơi biểu tượng của trí tuệ đểhoàn thành bài tập lớn môn học này Dưới đây là phần trình bày báo cáo mônhọc thông qua đề tài đã nêu ở trên Hiện tại, chương trình của chúng em cònnhiều thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến góp ý và tư vấn từ thầy vàcác bạn để chúng em có thể trau dồi thêm cho bản thân những kiến thức hữuích

Chúng em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

BÀI KIỂM TRA CUỐI KÌ 1

ĐỀ TÀI : TRÒ CHƠI CỜ VUA THEO PHƯƠNG PHÁP CẮT TỈA ALPHAT-BETA 1

BÀI KIỂM TRA CUỐI KÌ 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : 6

1 Lý do 6

2 Mục đích chọn đề tài : 6

3.Công nghệ sử dụng : 6

II LÍ THUYẾT 6

1 Tổng quan về trò chơi cờ vua 7

1.1 Giới thiệu trò chơi 7

1.2 Các quy tắc của trò chơi 7

2 Một số khái niệm : 9

2.1 Dạng trò chơi: 9

2.2 Cây trò chơi: 9

2.3 Vét cạn: 9

2.4 Chiến lược tìm kiếm 10

3 THUẬT TOÁN 11

3.1 Phương pháp cắt tỉa Alpha-Beta 11

3.2 Code 12

III Giao diện ứng dụng 14

1.1 Biểu diễn bàn cờ và quân cờ 14

1.2 Sinh Nước Đi 15

1.3 Kiểm tra giới hạn bàn cờ 16

1.4 Dánh giá một thế cờ 16

1.5 Xử lí một nước đi "thủ" 17

1.6 Xử lí điều khiển của người chơi 19

1.7 Cập nhật một nước đi 20

1.8 Vòng lặp chính xử lí trò chơi 20

IV Kết luận và hướng phát truyển 20

1 Tổng kết 20

2 Hướng phát triển 21

V Tài liệu tham khảo 22

 Cờ vua yêu cầu sự tư duy chiến lược, khả năng dự đoán và tính toán tốt Vì vậy,nghiên cứu về AI trong trò chơi cờ vua sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khả năngcủa AI trong việc giải quyết các thách thức phức tạp.

 Nghiên cứu về AI trong trò chơi cờ vua có thể được áp dụng vào nhiều lĩnh vựckhác nhau, bao gồm tối ưu hóa quy trình sản xuất, quản lý tài nguyên và kinhdoanh

Tóm lại, việc chọn đề tài về AI trong trò chơi cờ vua là một quyết định hợp lý và mangtính thực tiễn, có thể giúp ta hiểu rõ hơn về khả năng của AI và tiềm năng ứng dụng của

o Đánh giá hiệu quả của phương pháp cắt tỉa Alpha-Beta trong trò chơi cờvua, bằng cách so sánh với các phương pháp khác và đưa ra kết luận vànhận xét về độ chính xác và tốc độ của thuật toán

o Áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế, đưa ra các khuyến nghị và ứngdụng trong lĩnh vực chơi cờ vua và trí tuệ nhân tạo

3 CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG

3.1 Giới thiệu về ngôn ngữ Python

- Python là một ngôn ngữ lập trình đa năng và dễ học, được sử dụng rộng rãitrong nhiều lĩnh vực như phát triển web, khoa học dữ liệu, trí tuệ nhân tạo

và nhiều ứng dụng khác Đây là một ngôn ngữ lập trình mã nguồn mở, có

sự phát triển liên tục từ cộng đồng lập trình viên toàn cầu

- Một số đặc điểm của Python:

 Cú pháp đơn giản và dễ đọc: Python có cú pháp rõ ràng và đơn giản, giúpcho người mới học dễ dàng tiếp cận và làm quen với ngôn ngữ này Điềunày cũng giúp cho code được viết bằng Python dễ đọc và hiểu

 Cú pháp không yêu cầu dấu chấm phẩy: Python không yêu cầu người lậptrình phải đặt dấu chấm phẩy ở cuối mỗi dòng code như nhiều ngôn ngữkhác Thay vào đó, Python sử dụng thụt lề để đánh dấu phạm vi của mộtkhối mã

 Kiểu dữ liệu động: Python cho phép các biến không cần phải được khaibáo trước khi sử dụng Nó cũng cho phép các biến có thể thay đổi kiểu dữliệu trong quá trình thực thi

 Hỗ trợ nhiều thư viện: Python có nhiều thư viện và framework mạnh mẽ

hỗ trợ cho việc phát triển web, xử lý dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và nhiều lĩnhvực khác Điều này giúp cho việc phát triển ứng dụng bằng Python trở nên

dễ dàng và nhanh chóng

 Hỗ trợ đa nền tảng: Python có thể chạy trên nhiều nền tảng khác nhau nhưWindows, MacOS, Linux, v.v

- Với những ưu điểm trên, Python là một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến vàđược sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực khoa học dữliệu và trí tuệ nhân tạo.

3.2 Giới thiệu về Google Colab

- Google Colab (viết tắt của Google Colaboratory) là một nền tảng miễn phí trựctuyến của Google, được thiết kế để hỗ trợ cho việc học và phát triển các dự ántrong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), khoa học dữ liệu và các lĩnh vực liên quan Nềntảng này cung cấp cho người dùng một môi trường lập trình được đặt trên nền tảngđiện toán đám mây, cho phép người dùng truy cập vào các công cụ và tài nguyênmạnh mẽ như các GPU, TPU (Tensor Processing Unit), các thư viện mã nguồn mở

và các bộ dữ liệu lớn

- Với Google Colab, người dùng có thể tạo ra các notebook Jupyter, là một loại tàiliệu lập trình kết hợp giữa mã lệnh, các đoạn mã trực quan hóa dữ liệu, chú thích vàcác tài liệu hướng dẫn Các notebook này được lưu trữ trên Google Drive, cho phépngười dùng lưu trữ và quản lý các notebook của mình một cách dễ dàng

- Google Colab cũng hỗ trợ tích hợp với các dịch vụ của Google, bao gồm GoogleSheets, Google Drive và Google BigQuery, cho phép người dùng truy cập và xử lý

dữ liệu một cách thuận tiện

- Với tính linh hoạt, sức mạnh và độ dễ sử dụng, Google Colab là một trong nhữngcông cụ tuyệt vời cho các nhà phát triển, học sinh, sinh viên và những người đangquan tâm đến trí tuệ nhân tạo và khoa học dữ liệu

CHƯƠNG II: LÍ THUYẾT

1 Tổng quan về trò chơi cờ vua.

1.1 Giới thiệu trò chơi

Cờ vua (tên tiếng Anh: Chess), trước kia còn được gọi là Cờ quốc tế, làtrò chơi quốc tế và là môn thể thao trí tuệ cho 2 người chơi Ngày nay, cờ vua

là một trong những trò chơi phổ biến nhất thế giới với hàng triệu người tại nhàriêng, trong câu lạc bộ, trực tuyến, từ xa và trong các giải đấu Trò chơi nàydiễn ra trên một bảng hình vuông, gọi là bàn cờ, gồm 8 hàng (đánh số từ 1 đến8) và 8 cột (đánh các chữ cái từ a đến h), tạo ra 64 ô hình vuông với các màuđậm và nhạt xen kẽ nhau, với mỗi người chơi sẽ có ô màu nhạt ở hàng cuốicùng bên tay phải của mình khi ngồi vào bàn chơi cờ Mỗi người sẽ bắt đầu ván

cờ với 16 quân cờ và sẽ lần lượt đi các quân của mình sau khi đối phương đã đixong một nước (hoàn thành nước đi)

Các quân cờ của mỗi bên bao gồm 8 Tốt, 2 Mã, 2 Tượng, 2 Xe, 1 Hậu và 1Vua Người cầm quân trắng luôn là người đi đầu tiên; người kia cầm quân đen.Các quân Hậu và Xe được gọi là quân nặng, còn Tượng và Mã được gọi làquân nhẹ

1.2 Các quy tắc của trò chơi.

Khi một ván cờ vua bắt đầu, một người chơi sẽ cầm quân đen và người chơicòn lại cầm quân trắng Việc chọn lựa ai sẽ cầm quân đen hay trắng phụ thuộcvào thể thức chơi là giải trí hay thi đấu trong hệ thống có tổ chức Nó có thể là

do hai người thỏa thuận (giải trí) hoặc do quyết định của trọng tải trong giảiđấu Bên cầm quân trắng luôn luôn được đi trước và do đó có ưu thế nhỏ sovới bên cầm quân đen Các quân cờ cần phải xếp trên bàn cờ tiêu chuẩn với ônằm ở hàng cuối cùng bên tay phải người chơi bao giờ cũng có màu nhạt Cácquân cờ có nước đi khác nhau:

Xe (ký hiệu quốc tế R - Rook) di chuyển theo các đường thẳng dọc theocột hay hàng tới ô còn trống mà không có quân nào cản trên đường đi hay tới ô

bị quân đối phương chiếm giữ (ăn quân) nhưng không thể vượt qua quân đangđứng ở ô đó Ngoại lệ duy nhất là trường hợp nhập thành Khi đó nó có thểnhảy qua quân Vua của mình để đứng cạnh nó Chỉ có Xe mới có nước đi nhưvậy

Tượng (ký hiệu quốc tế B - Bishop) di chuyển theo đường chéo tới ô cócùng màu với nguyên lý tương tự như Xe tới ô còn trống hay ô bị quân đốiphương chiếm giữ (ăn quân)

Hậu (ký hiệu quốc tế Q - Queen) có nước đi là tổ hợp đơn giản của chuyểnđộng của Xe và Tượng Trong một nước đi nó có thể di chuyển theo đườngchéo hoặc đường thẳng dọc theo cột hay hàng, với nguyên lý đi và ăn quângiống như Tượng và Xe

Mã (ký hiệu quốc tế N - Knight) có thể di chuyển tới ô còn trống hay ô bịquân đối phương chiếm giữ (ăn quân) theo dạng hình chữ L (hình chữ nhật 3×2hay 2×3) Quân Mã không bị cản như trong cờ tướng

Tốt (không cần ký hiệu) có thể di chuyển thẳng về phía trước chỉ một ô một

lần tới ô còn trống (đi mà không ăn quân), nhưng khi di chuyển quân để ănquân đối phương thì đi chéo Ví dụ, Tốt trắng tại ô c4 có quyền ăn quân đốiphương tại b5 hoặc dĩ nếu một trong hai ô này có quân đối phương chiếm hoặc

di chuyển xuống ô c5 nếu ô này còn trống, trừ hai trường hợp sau:

Nó có thể di chuyển 1 hoặc 2 ô nếu nó đi từ vị trí xuất phát ban đầu tới ôchưa bị chiếm giữ, nhưng không thể nhảy qua một quân khác Để tới ô đó Ví

dụ Tốt trắng tại g2 có thể đi tới g3 hoặc g4 nếu đây là nước đi đầu tiên của nó

và các ô này chưa bị chiếm giữ, nhưng nó không thể đi tới g4 nếu ô g3 đã cómột quân nào đó chiếm giữ

Trong trường hợp khi một quân Tốt nào đó của bên trắng đạt tới hảng 5 (ví

dụ tới ô e5) và quân Tốt thuộc một trong hai cột của bên đen nằm ngay bêncạnh cột mà Tốt trắng này đang chiếm giữ (trong trường hợp đã cho là cột d vàcột f) đi từ vị trí xuất phát đầu tiên (17 hay f7) nhảy liền 2 ô tới ô d5/f5 thì Tốttrắng tại vị trí e5 ngay tại nước đi sau đó có quyền ăn Tốt đen tại ô d5/f5 và dichuyển tiếp tới ô d6/16 Quyền này sẽ tự động mất, nếu tại nước đi ngay sau đóquân trắng di chuyển quân khác Tương tự như vậy cho Tốt đen khi nó đãchiếm giữ hàng 4 Đây là trường hợp mà trong cờ vua người ta gọi là bắt tốtqua đường (en passant)

Tốt còn một đặc điểm nữa là khi nó di chuyển đến hàng cuối cùng thì ngườichơi có quyền phong cấp cho nó thành bất kỳ quân nặng hay nhẹ nào (Hậu, Xe,Tượng, Mã)

Vua (ký hiệu quốc tế là K - King) là quân quan trọng nhất, nếu mất Vua thìngười chơi thua cuộc Mỗi lần đi nó có thể ăn quân hoặc di chuyển sang các ôbao quanh ô mà nó hiện tại đang chiếm giữ, nhưng không thể tới ô mà quân củamình đang chiếm giữ hay các ô bị quân đối phương kiểm soát Ngoại lệ duy

nhất là trường hợp nhập thảnh Khi đó nó có thể di chuyển qua hai ô đồng thờivới việc di chuyển quân Xe của mình để quân Xe đó đứng bên cạnh nó về phíacột trung tâm Ký hiệu của nhập thành

Khi ăn quân đối phương, quân tấn công sẽ di chuyển tới ô đó và thay thếcho quân đối phương tại vị trí này, bắt tốt qua đường (en passant) là ngoại lệduy nhất Quân bị ăn được loại ra khỏi bàn cờ Vua không thể không bảo vệkhỏi nước chiếu, do đó khi bị chiếu thì người chơi phải thực hiện các biện phápnhằm cứu Vua (di chuyển Vua khỏi vị trí bị chiếu, ăn quân đang chiếu haydùng quân khác của mình cản đường chiếu nếu có thể) Nếu không thể có nước

đi để cứu Vua thì người chơi bị chiếu bí và thua cuộc Các ván cờ không phảibao giờ cũng kết thúc bằng chiếu bí Có thể một bên xin thua, có thể thua dohết giờ Có thể xảy ra các ván cờ hòa Một ván cờ vua là hòa khi: do thỏa thuậncủa hai bên do không bên nào dám mạo hiểm hay khi không đủ lực lượng đểchiếu hết, rơi vào trạng thái hết nước đi (stalemate), cả hai bên lặp lại nước đi

về tình trạng trận đấu Trận đấu không kéo dài vô tận, phải diễn ra hài hoà,hoặc một bên thắng và bên kia thua

2.2 Cây trò chơi:

Các trạng thái bàn cờ khác nhau trong quá trình chơi có thể biểu diễn thànhmột cây tìm kiếm và ta sẽ tiến hành tìm kiếm trên cây để tìm được nước đi tốtnhất Ở cây này, các nút của cây là các tình huống khác nhau của bàn cờ, cácnhánh nối sẽ cho ta biết từ một tỉnh huống cờ thế này chuyển sang tình huống

cờ như thế khác thông qua một nước đi đơn nào đó Các nước đi này diễn ratheo cặp do hai đấu thủ lần lượt tiến hành Độ sâu của cây trò chơi là số tầngcủa cây

2.3 Vét cạn:

Thuật toán vét cạn có thể hiểu đơn giản là sinh ra hết tất cả mọi khả năng

có thể xảy ra trong trò chơi Sau đó tiến hành lựa chọn đánh giá trên từng khảnăng, từ đó chọn ra phương án tối ưu nhất Trong cờ vua, nếu bạn áp dụngthuật toán này để tính toán nước đi, kết quả trả về sẽ rất chính xác Nếu vậy thìviệc cho máy tính chơi cờ vua chẳng có gì gọi là khó khăn

Tuy nhiên, may mắn thay cách làm này không thể thực hiện được do mộthiện tượng gọi là bùng nổ tổ hợp Ví dụ nếu một thế cờ trung bình với khả năng

đi được 16 nước khác nhau (ta gọi hệ số nhánh con tại mỗi nút là b=16) Nhưvậy, sau một tầng ta sẽ có 16 nút con, mỗi nút có thể có 16 nút con nữa Tổng

số nút con tại độ sâu thứ hai là 16*16 = 16^2 Cứ như vậy ở độ sâu d sẽ có b^dnút

Thử làm một phép toán nhỏ, nếu giả sử độ sâu của cây là 100 (hệ số nhánh

16 và độ sâu 100 đều là những con số nhỏ hơn con số thường gặp trong cá tròchơi cờ), áp dụng thuật toán vét cạn, ta phải duyệt 16 100 nhánh hay xấp xải10^120 nhánh —một con số lớn khủng khiếp

Qua phân tích trên ta thấy không thể áp dụng hoàn toàn thuật toán vét cạnvào trò chơi được Dể tạo ra một thuật toán đánh cờ vua tối ưu cho máy tính,chúng ta phải xác định được chiến lược tìm kiếm trong trò chơi rồi dựa vào đóxây dựng nên những thuật toán tối ưu cho máy tính

2.4 Chiến lược tìm kiếm.

Chiến lược tìm kiếm: Một chiến lược thưởng được cả người lẫn máy dùng

là phân tích thể cở chỉ sau một số nước đi nào đó của cả hai bên Sau khi “nhìnxa” xem bản cớ có những khả năng biến đổi như thế nào sau một số nước, ta sẽđánh giá độ tốt xấu của các thế cở nhận được Tiếp theo, ta sẽ chọn nước đi sẽdẫn tới một thế cờ tốt nhất trong đó số đó có cân nhắc đến cách đi của cả haibên (thưởng chúng ta xem như cả hai người đều đưa ra những lựa chọn tối ưu).Với máy thế cở này được đánh giá tối hơn thế cở kia nhờ so sánh điểm của thế

đó do bộ lượng giả đáp trả lại Qua phân tích trên ta thấy không thể áp dụnghoàn toàn thuật toán vét cạn vào trò chơi được Dể tạo ra một thuật toán đánh

cờ vua tối ưu cho máy tính, chúng ta phải xác định được chiến lược tìm kiếmtrong trò chơi rồi dựa vào đó xây dựng nên những thuật toán tối ưu cho máytính

Việc lượng giá quân cờ có thể hiểu đơn giản rằng, gán mỗi quân cờ một sốđiểm, trong khuôn khổ bài tập này đề cập đến thì là như sau: Hậu trị giá 9điểm, Xe trị giá 5 điểm, Tượng và Mã đều trị giá 3 điểm và Tốt trị giá 1 điểm

Do việc mất Vua tương đương với thua cở nên giá trị của nó là vô hạn, trong cởtản nó khoảng 3,5 điểm, trong bài tập này, giá trị của tưởng là 900 điểm Tuynhiên, giá trị thực sự và tầm quan trọng của một quân cờ không thể chỉ đơngiản như vậy Nó còn phụ thuộc vào thế cờ Ví dụ một quân Xe đang nằm ở vịtrí xấu không có giá trị bằng một con Mã đang có thể đứng tốt Nếu một ngườichơi thực hiện việc thí quân (cho phép đối phương bắt quân có trị giá cao củamình) thì thông thường họ sẽ bỏ qua các giá trị danh định dành cho quân đó đểđổi lấy các ưu thế về chiến lược hay ưu thế về vị trí của các quân đang tấncông.

Khi chơi cờ, chắc chắn bạn phải xét trước một số hữu hạn các nước đi, đề

tự tìm chiến thuật cho riêng mình Người bình thường xét 2-4 nước đi, trongkhi các đại kiện tướng có thể xét từ 8-10 nước đi Rõ ràng nếu cảng xét sâu,nước đi cảng chắc chắn và cơ hội chiến thắng cảng cao

Như vậy, dựa vào chiến lược tìm kiếm ta hiểu ra rằng thay vì xét hết toàn

bộ quá trình chơi, các nước đi từ khi bắt đầu đến khi kết thúc, ta có thể xéttrong một số hữu hạn các nước Điều này đảm bảo về mặt thời gian, nhưngcũng góp phần tăng độ chắc chắn trong các nước đi của chúng ta

3 THUẬT TOÁN

3.1 Phương pháp cắt tỉa Alpha-Beta

Dưới đây là thuật toán của phương pháp cắt tỉa Alpha-Beta trong trò chơi

cờ vua:

1 Đi đến một nút trên cây trò chơi (ví dụ: trạng thái hiện tại của bàn cờ)

2 Nếu nút đó là một nút lá (tức không còn nước đi nào khả dĩ), đánh giá giátrị của nút đó

3 Nếu nút đó là nút cắt, tức là giá trị beta của đối thủ nhỏ hơn hoặc bằng giátrị alpha của người chơi hiện tại, cắt bỏ nhánh cây đó và trở lại nút cha

4 Nếu nút đó là nút cắt, tức là giá trị alpha của người chơi hiện tại lớn hơnhoặc bằng giá trị beta của đối thủ, cắt bỏ nhánh cây đó và trở lại nút cha

5 Nếu nút đó không phải là nút lá và không phải là nút cắt, tiến hành duyệtcây con tương ứng với nút đó

6 Nếu đang xét đến nút của đối thủ, cập nhật giá trị beta