Stratego 首个超人类 AI:8000 美元训练成本,20 局仅输史上最强棋手一盘

2026-10-01

Ataraxos 用自博弈 RL、信念网络加测试时搜索,在 Stratego 上 15 胜 1 负 4 和击败史上最强棋手,训练成本不足 8,000 美元,同套方法还把 Hanabi 与斗地主推上 SOTA。

这篇在解决什么

不完全信息博弈的既有路线在 Stratego 面前失效了。扑克 AI(DeepStack、Libratus)靠公共信息变换把隐藏状态压缩掉,但开销随隐藏信息量增长,德州扑克每人只有 1,326 种起手牌才枚举得动;Stratego 是 10×10 棋盘、每方 40 枚暗置棋子,合法布阵超过 10^33 种,枚举路线直接出局。DeepMind 的 DeepNash 改用正则化自博弈,1,024 块 TPU 节点训练两到三个月,按 2025 年云价折算约 300 万到 450 万美元,2023 年世界冠军赛现场对人类 19 胜 9 负,对最高排名棋手输多赢少,其中包括 Pim Niemeijer。CMU、NYU、斯坦福、MIT 团队的 Ataraxos 用不到 8,000 美元把这个缺口补上了。

方法

三件套:策略-价值网络自博弈、信念网络、测试时搜索。Stratego 的隐藏状态出现在两个决策点(开局布阵与行棋),训练拆成两个互相喂招的自博弈过程:布阵网络是 decoder-only Transformer,按行优先顺序自回归摆出 40 枚棋子;行棋网络是 encoder-only Transformer,策略头用 key 与 query 的矩阵乘直接输出全动作分布。

自博弈的老问题是正反馈:某个套路被过拟合,对手照着学,两边一起锁死在可利用的均衡里。Ataraxos 的答案是动态阻尼(dynamically damped self-play),把正则强度与更新步长协同退火:早期强正则配大更新,先广撒网;后期弱正则配小步长,精修而不塌。正则侧,布阵网络用最大熵,行棋网络用指向均匀随机策略的反向 KL,按幂律退火;步长侧靠指向数据采集策略的反向 KL、PPO 式重要性裁剪、梯度范数裁剪和 Adam 学习率调度四重约束。

优势过滤是个反直觉设计:只在优势幅度大的走子上更新,小优势样本直接丢弃。直觉上这是浪费数据,实测迭代快 2.5 倍,样本效率和最终棋力反而更高。

信念网络负责猜对手暗子:在自博弈对局上做 teacher-forced 训练,按行优先顺序逐格输出对方隐藏棋子的类型分布,用 dropout 换对人类这类分布外对手的泛化。搜索时它当生成模型用:先采样若干套「对手暗子可能是什么」的实现,再对每个候选走子做深度受限 rollout(由行棋网络模拟双方),平均价值预测后,只对当前决策做一步表格式磁镜下降更新,同样挂上反向 KL 正则,然后采样行动。评估配置为 40 层深、1,000 条 rollout,平均每步 1.26 秒,比人类落子还快。

结果

正式评估是对 Pim 的 20 局:15 胜 1 负 4 和,有效胜率 85%(和棋计半胜),精确单侧二项检验 P < 2.6×10⁻⁴。Pim 手握 4 项世界冠军头衔(并列历史最多)、15 次荷兰全国冠军、2 次线上世界冠军,累计 600 多周世界第一,被同行视为史上最佳。2025 年世界冠军赛现场又下 40 局,38 胜 2 负 0 和。

对局指标结果
对 Pim,20 局有效胜率85%(15 胜 1 负 4 和),P < 2.6×10⁻⁴
2025 世界冠军赛演示,40 局有效胜率95%(38 胜 2 负 0 和)
Barrage 变体,四个 50 局系列系列胜负全胜,P < 1.3×10⁻⁵,首个超人类 Barrage
Hanabi 双人,满分 25平均分24.654 ± 0.007,2 到 5 人全部变体刷新 SOTA
斗地主,对 PerfectDou平均得分差+0.199 ± 0.015;对 DouZero +0.350 ± 0.016
训练成本美元低于 8,000;DeepNash 约 300 万至 450 万

算力与样本的对比同样悬殊:DeepNash 消耗约 55 亿局、5 万亿至 10 万亿训练样本;Ataraxos 约 1.6 亿局、500 亿样本,局数少约 30 倍、样本少约 100 倍,成本约为五百分之一。

搜索消融(扩展数据表 1,对固定参照对手的 Elo)是全文最值得展开的一张表:不搜索、直接从行棋网络采样,Elo 2095;完整搜索配置 2218;把搜索中挂向行棋网络的那项反向 KL 拿掉,Elo 崩到 1733,比完全不搜索还低 362 分。论文的解释是,搜索过拟合了行棋网络自身的怪癖,而这些怪癖换个对手就失效。没有锚定的搜索会顺着模型自身的偏差越走越偏,越搜越错。把学出的信念网络换成均匀随机策略的信念,Elo 从 2218 降到 2148,仍高于不搜索。

棋风上,布阵约三分之二把 Flag 用 Bomb(雷)围死,偏好激进布阵与后排角上的 Flag;行棋难以被读出棋子类型,Scout 留得比人类久,落后时缠斗得更凶,部分人类棋手觉得这种拖延失礼。

为什么重要

其一,这是 Stratego 首个经严格对局验证的超人类 AI,而配方便宜到大学实验室可复现:核心开销是 16 块 H100 一周。其二,同一套「自博弈加信念模型加一步搜索」在三种博弈形态都拿到顶尖结果:纯对抗(Stratego、Barrage)、完全合作(Hanabi,2 到 5 人全变体 SOTA)、合作与对抗混合(斗地主),更像通用设计模式,不是单游戏调参。其三,搜索消融的教训超出游戏:测试时计算不是免费的,没有正则锚定的搜索会比不搜索更糟,把测试时搜索当万灵药的人该把这张表贴在墙上。

局限与存疑

作者自述的局限包括:历史信息靠特征拼接而非时序模型;空间-时序注意力或循环结构能让信念网络更准,但直接放进 RL 流程没有带来提升;搜索只做一步更新,上限卡在模仿单步更新,下一步是知识受限的子博弈求解。评估侧的存疑点:20 局样本量不大,精确二项检验要求的各局独立同分布在真人对局里并不成立;与 DeepNash 的直接对局没做成,DeepMind 回复称 DeepNash 的代码已无法运行;Hanabi 与斗地主的对比沿用各自论文的设置而非统一重跑;搜索相对纯网络的优势在对 Pim 的经典 Stratego 对局里未单独测过,直接对照来自参照对手 Elo 与 Barrage。

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