中国象棋电脑应用规范(四) 中国象棋通用引擎协议

中国象棋电脑应用规范(四) 中国象棋通用引擎协议
更新时间：2012-12-4、浏览次数：

一、概述

　　中国象棋通用引擎协议(Universal Chinese Chess Protocol，简称UCCI)，是一种象棋界面和象棋引擎之间的基于文本的通讯协议。设立中国象棋通用引擎协议的目的有：

　　(1) 使一个“可视化象棋软件”可以使用不同的“核心智能部件”，这些核心智能部件称为“引擎”，凡是遵循UCCI的引擎，都可以被该可视化象棋软件(也称为“界面”)所调用；

　　(2) 针对所有遵循UCCI的引擎，都可以开发不同的界面，使其具有不同的功能。

　　这样，“可视化象棋软件”和“核心智能部件”实现了分离，使得一部分程序设计师能专注于前者(界面)的开发，而另一部分程序设计师能专注于后者(引擎)的开发，让中国象棋软件的设计工作系统化、分工化，提高软件设计效率。

　　UCCI是模仿国际象棋的UCI来制定的。UCCI是开放式的协议，并且具有UCI的所有特点，具体反映在象棋百科全书网所收录的以下文章中：

　　(1) 国际象棋引擎：穿越困惑(转载自《国际象棋译文苑》)；

　　(2) 国际象棋引擎协议历史(转载自《国际象棋译文苑》)；

　　(3) 国际象棋通用引擎协议。

　　UCCI自诞生以来不断在发展和更新，但保持了对早期版本的兼容。

　　3.0版较2.3版改进的内容有：

建议取消option反馈中的repetition和drawmoves选项，将selectivity选项改成randomness，增加promotion选项。

　　2.3版较2.2版改进的内容有：

建议采用“毫秒”作为唯一的时间单位，参阅option反馈中的usemillisec选项。

　　以后UCCI还会不定期地更新，并继续保持对早期版本的兼容。UCCI界面和引擎设计者可访问以下资源，来获得最新的UCCI版本：

　　　　http://www.xqbase.com/protocol/cchess_ucci.htm

　

二、通讯方法

　

　　不管是Windows还是UNIX平台，能被界面调用的引擎都必须是编译过的可执行文件，它跟界面之间通过“标准输入”和“标准输出”(即C/C++语言中的stdin和stdout)通道来通讯。如果引擎从Windows平台移植到UNIX平台，那么需要重新编译源代码(管道操作的程序也需要作适当修改)，或使用跨平台接口。

　　作为界面的设计，要启动一个引擎，Windows平台下可用CreateProcess()函数，UNIX平台下可用fork()和exec()函数，然后重定向到一个输入管道和一个输出管道，具体操作可参阅WinBoard/XBoard源程序的StartChildProcess()函数，或参阅中国象棋引擎ElephantEye源程序的<pipe.cpp>模块。

　　作为引擎的设计，通讯比界面略为简单(只需要对stdin和stdout操作)，只在检查stdin是否有输入时较为麻烦，具体操作可参阅Crafty源程序的<utility.c>模块的CheckInput()函数，或参阅中国象棋引擎ElephantEye源程序的<pipe.cpp>模块。

　

　　通常，界面向引擎发送的信息称为“指令”，而引擎向界面发送的信息称为“反馈”。在UCCI中，不管是指令还是反馈，都是以“行”为单位的，即每条指令和反馈都必须以“回车”(即C/C++语言中的'\n')结束。

　　注意：引擎用缓冲方式发出反馈(即C/C++语言中直接将字符串写入stdout)，那么每输出一行都必须用fflush()语句刷新缓冲区。

　

三、引擎的状态

　

　　UCCI引擎在启动后，有三种状态。

　

　　(1) 引导状态。

　　引擎启动时，即进入引导状态。此时引擎只是等待和捕捉界面的输入，而界面必须用ucci指令让引擎进入接收其他UCCI指令的空闲状态(稍后会提到)。当然，引擎也可以保留使用其他协议的权利，例如引擎允许第一条有效指令是cxboard，这样引擎就转而进入CXBoard状态。

　　收到ucci只后，引擎要完成一系列初始化工作，以输出ucciok的反馈作为初始化结束的标志，进入空闲状态。如果引导状态下UCCI引擎收到其他指令，则可以退出。

　

　　(2) 空闲状态。

　　该状态下引擎没有思考(即几乎不占用CPU资源)，而只是等待和捕捉界面的输入(和引导状态类似)，接收这样几类指令：A. 设置引擎选项(setoption指令)，B. 设置引擎的内置局面(即让引擎思考的局面)及其禁止着法(position和banmoves指令)，C. 让引擎思考(go指令)，D. 退出(quit指令)。

　

　　(3) 思考状态。

　　引擎收到go指令后，即进入思考状态，以输出bestmove或nobestmove的反馈作为思考状态结束的标志(回到空闲状态)。该状态下引擎将满负荷运转(CPU资源占用率接近100%)，但仍旧需要捕捉界面的输入(只有在批处理模式下不会捕捉界面的输入)，接收两类指令：A. 中止思考(stop指令)，B. 改变思考方式(ponderhit指令)。

　　go指令只决定了引擎将按照什么思考方式来思考(即限定思考的深度，或限定思考的局面个数，或限定思考的时间)，而思考的局面则必须通过前面输入的position指令来告诉引擎。

　

　　其他注意事项有：

　　(1) 引擎只有在接收到go指令后才开始思考。即便引擎支持后台思考，在输出着法(反馈bestmove)后也不会自动进行，而是要由界面发送go ponder指令，让引擎以后台思考方式进行思考。

　　(2) bestmove的反馈并不改变引擎的内置局面，如果界面让引擎走棋，就必须读取bestmove反馈的着法，并在界面的局面上走完这一步(当然，界面也可以走别的着法)，再由position指令把新的局面告诉引擎。

　　(3) 如果对局是计时的，那么每次思考时都必须用go指令设定时钟，引擎仅仅根据时钟来决定分配多少时间来思考，回到空闲状态后时钟就失效了，必须由界面扣去引擎思考的时间(从发送go指令起到收到bestmove反馈结束)，在下次发送go指令时把新的时钟告诉引擎。

　　(4) 启用“批处理”模式时，引擎在思考状态下就不接收指令。批处理模式适合用重定向方式调试引擎，例如一个输入文件含有以下指令集：

1: ucci

2: setoption batch true

3: position fen <fen_1>

4: go depth 10

5: position fen <fen_2>

6: go depth 10

7: quit

　

　　第4行以后引擎即进入思考状态，由于处于批处理模式，引擎反馈bestmove后回到空闲状态，才会继续接收以后的指令。如果没有第2行的启用批处理模式，那么第4行以后的指令都将在思考状态接收，而对于思考状态，这些指令都是无效的。

　　(5) 如果界面搞错了引擎的状态，在引擎的思考状态向界面发送quit指令，那么引擎最好能终止思考并立即退出，以避免界面无休止地等待引擎的退出。

　　(6) 如果界面搞错了引擎的状态，在引擎的空闲状态向引擎发送stop指令，那么引擎最好能反馈一个nobestmove，以避免界面无休止地等待引擎的反馈。

　

四、着法和棋盘的表示

　

　　界面告诉引擎哪些着法是禁手(banmoves指令)，或者引擎回答界面应该走哪个着法(bestmove反馈)，这样的着法都用4个字符(简化的ICCS格式，参阅《中国象棋电脑应用规范(二)：着法表示》一文)表示，即ICCS格式去掉中间的横线，并改成小写，例如h2e2。

　　界面用position指令把局面告诉引擎时，应该使用FEN串(写法参阅《中国象棋电脑应用规范(三)：FEN文件格式》一文)。但是对局中会遇到循环局面，引擎也必须考虑其对策，因此FEN串并不能完全反映局面信息，必须使用FEN串(当前局面前第一个不吃子的局面)和后续着法相结合的方法表示局面。例如，开局以后走了以下4步：

1. 炮二平五

炮8平5

2. 炮五进四

士4进5

　　如果把这4步棋涉及的5个局面都告诉引擎，那么指令依次是：: 　; 1: position fen rnbakabnr/9/1c5c1/p1p1p1p1p/9/9/P1P1P1P1P/1C5C1/9/RNBAKABNR w - - 0 1; 2: position fen rnbakabnr/9/1c5c1/p1p1p1p1p/9/9/P1P1P1P1P/1C5C1/9/RNBAKABNR w - - 0 1 moves h2e2; 3: position fen rnbakabnr/9/1c5c1/p1p1p1p1p/9/9/P1P1P1P1P/1C5C1/9/RNBAKABNR w - - 0 1 moves h2e2 h7e7; 4: position fen rnbakabnr/9/1c2c4/p1p1C1p1p/9/9/P1P1P1P1P/1C7/9/RNBAKABNR b - - 0 2; 5: position fen rnbakabnr/9/1c2c4/p1p1C1p1p/9/9/P1P1P1P1P/1C7/9/RNBAKABNR b - - 0 2 moves d9e8
　
　　其中第4行更换了FEN串，因为该局面前一个着法是吃子着法。
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