オセロの終盤ソルバーを心をこめて高速化して100以上速くしました。 高速化のために行った主な工夫について述べています。 OSC 2015 Kansai@Kyoto にて行ったKMC学習発表会でLTしたスライドです。

1. オセロの終盤ソルバーを 100 倍以上
高速化した話
KMC-ID: prime (KMC3 回生 )
Twitter: @_primenumber

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自己紹介
KMC-ID: prime (KMC3 回生 )
Twitter: @_primenumber
GitHub: primenumber
Hatena: PrimeNumber
Web: http://prime.fam.cx/

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過去の発表
「実用 Brainf*ck プログラミング」
「明日使えないすごいビット演算」
「プログラムを高速化する話」
「 BFmeta の話」
等

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オセロの終盤ソルバー
最後から 20 数手の盤面が与えられるので、そこから両プ
レイヤーが最善を尽くした場合に、最終結果がどうなる
かを求める
|abcdefgh
-+--------
1|o..oooox
2|.oooooox
3|ooxxooox
4|ooxoooxx
5|ooooooxx
6|...oooox
7|....o..x
8|........
|abcdefgh
-+--------
1|xxoooooo
2|oxoooooo
3|oxoxoooo
4|oxoooooo
5|oooooooo
6|oooxoooo
7|oooooxxo
8|ooooxxxx

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終盤ソルバーの高速化
単純に残り 20 マス全通り試すと 20! ≒ 2.43x10^18
現実的な時間では終わらない
様々な工夫により高速化した
そのうち主要なものを紹介
GitHub
https://github.com/primenumber/issen

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アルゴリズム的高速化
αβ 探索
探索の途中で「この手は選ばれない」とわかった手を読み
飛ばす
置換表
手順は違うが同じ盤面になるものをまとめる
さらに
Negascout 法 / 速さ優先探索

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評価関数の工夫
αβ 法では「良手」をうまく見つけられると効率が上がる
「盤面がどれだけ良いか」を計算する評価関数を使う
精度が良ければ効率が上がる
しかし、評価関数の計算に時間がかかると遅くなる
単純だが効果の高い評価関数を作成

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データ構造の工夫
盤面を黒石・白石それぞれの有無を 64 ビットで表す
128 ビット =16 バイトで盤面を表現できる
メモリ使用量を減らしキャッシュヒット率を上げる
最初の数手をメモリ上に展開、評価関数順に手を並べる

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定数倍高速化を頑張る
盤面に対する操作をビット演算 +SIMD 命令で計算
盤面が 128 ビットなので SSE 命令セットで一括処理できる
盤面の回転・石のおける場所等すべてビット演算
最終一手に対する高速化
おける候補が一手しか無いことを利用
探索の多くの時間を最後の手の計算に使うので効果が高い
手番生成の遅延評価
必要になるまで次の盤面を生成しない

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定数倍高速化を頑張る
コンパイルオプション
-O3 -flto -march=native -mtune=native
関数の呼び出し回数を減らす
一度計算した結果を可能な限り使いまわす
スーパースカラプロセッサに合わせた最適化
実行ポートが被らないように気をつける
等々…

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成果
開発初期 ( 今年 3/20 頃 ): 20 手読みを約 15 分
現在 : 20 手読みを約 6 秒、 24 手読みで 30 秒程度

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今後の展望
反復深化深さ優先探索による盤面の並べ替え
さらに探索を効率的に
統計的評価関数の導入
大量の棋譜を元に統計的手法で評価関数を作成
並列化
効率の良い並列探索アルゴリズムの実装
さらなる定数倍高速化を頑張る
AVX 命令セットの使用
頭のいいビット演算