]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/evaluate.cpp
Rook Mobility Tweak
[stockfish] / src / evaluate.cpp
index cd535d885fc2e617d42c90588f2127f69e6fedfd..34ebe6c3febbac4ac02771bdeef28424a2245fad 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
-  Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
 #include <algorithm>
 #include <cassert>
+#include <cstdlib>
 #include <cstring>   // For std::memset
+#include <fstream>
 #include <iomanip>
 #include <sstream>
+#include <iostream>
+#include <streambuf>
+#include <vector>
 
 #include "bitboard.h"
 #include "evaluate.h"
 #include "material.h"
+#include "misc.h"
 #include "pawns.h"
 #include "thread.h"
+#include "uci.h"
+#include "incbin/incbin.h"
+
+
+// Macro to embed the default NNUE file data in the engine binary (using incbin.h, by Dale Weiler).
+// This macro invocation will declare the following three variables
+//     const unsigned char        gEmbeddedNNUEData[];  // a pointer to the embedded data
+//     const unsigned char *const gEmbeddedNNUEEnd;     // a marker to the end
+//     const unsigned int         gEmbeddedNNUESize;    // the size of the embedded file
+// Note that this does not work in Microsof Visual Studio.
+#if !defined(_MSC_VER) && !defined(NNUE_EMBEDDING_OFF)
+  INCBIN(EmbeddedNNUE, EvalFileDefaultName);
+#else
+  const unsigned char        gEmbeddedNNUEData[1] = {0x0};
+  const unsigned char *const gEmbeddedNNUEEnd = &gEmbeddedNNUEData[1];
+  const unsigned int         gEmbeddedNNUESize = 1;
+#endif
+
+
+using namespace std;
+using namespace Eval::NNUE;
+
+namespace Eval {
+
+  bool useNNUE;
+  string eval_file_loaded = "None";
+
+  /// NNUE::init() tries to load a nnue network at startup time, or when the engine
+  /// receives a UCI command "setoption name EvalFile value nn-[a-z0-9]{12}.nnue"
+  /// The name of the nnue network is always retrieved from the EvalFile option.
+  /// We search the given network in three locations: internally (the default
+  /// network may be embedded in the binary), in the active working directory and
+  /// in the engine directory. Distro packagers may define the DEFAULT_NNUE_DIRECTORY
+  /// variable to have the engine search in a special directory in their distro.
+
+  void NNUE::init() {
+
+    useNNUE = Options["Use NNUE"];
+    if (!useNNUE)
+        return;
+
+    string eval_file = string(Options["EvalFile"]);
+
+    #if defined(DEFAULT_NNUE_DIRECTORY)
+    #define stringify2(x) #x
+    #define stringify(x) stringify2(x)
+    vector<string> dirs = { "<internal>" , "" , CommandLine::binaryDirectory , stringify(DEFAULT_NNUE_DIRECTORY) };
+    #else
+    vector<string> dirs = { "<internal>" , "" , CommandLine::binaryDirectory };
+    #endif
+
+    for (string directory : dirs)
+        if (eval_file_loaded != eval_file)
+        {
+            if (directory != "<internal>")
+            {
+                ifstream stream(directory + eval_file, ios::binary);
+                if (load_eval(eval_file, stream))
+                    eval_file_loaded = eval_file;
+            }
+
+            if (directory == "<internal>" && eval_file == EvalFileDefaultName)
+            {
+                // C++ way to prepare a buffer for a memory stream
+                class MemoryBuffer : public basic_streambuf<char> {
+                    public: MemoryBuffer(char* p, size_t n) { setg(p, p, p + n); setp(p, p + n); }
+                };
+
+                MemoryBuffer buffer(const_cast<char*>(reinterpret_cast<const char*>(gEmbeddedNNUEData)),
+                                    size_t(gEmbeddedNNUESize));
+
+                istream stream(&buffer);
+                if (load_eval(eval_file, stream))
+                    eval_file_loaded = eval_file;
+            }
+        }
+  }
+
+  /// NNUE::verify() verifies that the last net used was loaded successfully
+  void NNUE::verify() {
+
+    string eval_file = string(Options["EvalFile"]);
+
+    if (useNNUE && eval_file_loaded != eval_file)
+    {
+        UCI::OptionsMap defaults;
+        UCI::init(defaults);
+
+        string msg1 = "If the UCI option \"Use NNUE\" is set to true, network evaluation parameters compatible with the engine must be available.";
+        string msg2 = "The option is set to true, but the network file " + eval_file + " was not loaded successfully.";
+        string msg3 = "The UCI option EvalFile might need to specify the full path, including the directory name, to the network file.";
+        string msg4 = "The default net can be downloaded from: https://tests.stockfishchess.org/api/nn/" + string(defaults["EvalFile"]);
+        string msg5 = "The engine will be terminated now.";
+
+        sync_cout << "info string ERROR: " << msg1 << sync_endl;
+        sync_cout << "info string ERROR: " << msg2 << sync_endl;
+        sync_cout << "info string ERROR: " << msg3 << sync_endl;
+        sync_cout << "info string ERROR: " << msg4 << sync_endl;
+        sync_cout << "info string ERROR: " << msg5 << sync_endl;
+
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+
+    if (useNNUE)
+        sync_cout << "info string NNUE evaluation using " << eval_file << " enabled" << sync_endl;
+    else
+        sync_cout << "info string classical evaluation enabled" << sync_endl;
+  }
+}
 
 namespace Trace {
 
   enum Tracing { NO_TRACE, TRACE };
 
   enum Term { // The first 8 entries are reserved for PieceType
-    MATERIAL = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, SPACE, INITIATIVE, TOTAL, TERM_NB
+    MATERIAL = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, SPACE, WINNABLE, TOTAL, TERM_NB
   };
 
   Score scores[TERM_NB][COLOR_NB];
@@ -59,7 +172,7 @@ namespace Trace {
 
   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, Term t) {
 
-    if (t == MATERIAL || t == IMBALANCE || t == INITIATIVE || t == TOTAL)
+    if (t == MATERIAL || t == IMBALANCE || t == WINNABLE || t == TOTAL)
         os << " ----  ----"    << " | " << " ----  ----";
     else
         os << scores[t][WHITE] << " | " << scores[t][BLACK];
@@ -74,79 +187,97 @@ using namespace Trace;
 namespace {
 
   // Threshold for lazy and space evaluation
-  constexpr Value LazyThreshold  = Value(1400);
+  constexpr Value LazyThreshold1 =  Value(1400);
+  constexpr Value LazyThreshold2 =  Value(1300);
   constexpr Value SpaceThreshold = Value(12222);
+  constexpr Value NNUEThreshold1 =   Value(550);
+  constexpr Value NNUEThreshold2 =   Value(150);
 
   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
   constexpr int KingAttackWeights[PIECE_TYPE_NB] = { 0, 0, 81, 52, 44, 10 };
 
-  // Penalties for enemy's safe checks
-  constexpr int QueenSafeCheck  = 780;
-  constexpr int RookSafeCheck   = 1080;
-  constexpr int BishopSafeCheck = 635;
-  constexpr int KnightSafeCheck = 790;
+  // SafeCheck[PieceType][single/multiple] contains safe check bonus by piece type,
+  // higher if multiple safe checks are possible for that piece type.
+  constexpr int SafeCheck[][2] = {
+      {}, {}, {803, 1292}, {639, 974}, {1087, 1878}, {759, 1132}
+  };
 
 #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
   // MobilityBonus[PieceType-2][attacked] contains bonuses for middle and end game,
   // indexed by piece type and number of attacked squares in the mobility area.
   constexpr Score MobilityBonus[][32] = {
-    { S(-62,-81), S(-53,-56), S(-12,-30), S( -4,-14), S(  3,  8), S( 13, 15), // Knight
-      S( 22, 23), S( 28, 27), S( 33, 33) },
-    { S(-48,-59), S(-20,-23), S( 16, -3), S( 26, 13), S( 38, 24), S( 51, 42), // Bishop
-      S( 55, 54), S( 63, 57), S( 63, 65), S( 68, 73), S( 81, 78), S( 81, 86),
-      S( 91, 88), S( 98, 97) },
-    { S(-58,-76), S(-27,-18), S(-15, 28), S(-10, 55), S( -5, 69), S( -2, 82), // Rook
-      S(  9,112), S( 16,118), S( 30,132), S( 29,142), S( 32,155), S( 38,165),
-      S( 46,166), S( 48,169), S( 58,171) },
-    { S(-39,-36), S(-21,-15), S(  3,  8), S(  3, 18), S( 14, 34), S( 22, 54), // Queen
-      S( 28, 61), S( 41, 73), S( 43, 79), S( 48, 92), S( 56, 94), S( 60,104),
-      S( 60,113), S( 66,120), S( 67,123), S( 70,126), S( 71,133), S( 73,136),
-      S( 79,140), S( 88,143), S( 88,148), S( 99,166), S(102,170), S(102,175),
-      S(106,184), S(109,191), S(113,206), S(116,212) }
+    { S(-62,-79), S(-53,-57), S(-12,-31), S( -3,-17), S(  3,  7), S( 12, 13), // Knight
+      S( 21, 16), S( 28, 21), S( 37, 26) },
+    { S(-47,-59), S(-20,-25), S( 14, -8), S( 29, 12), S( 39, 21), S( 53, 40), // Bishop
+      S( 53, 56), S( 60, 58), S( 62, 65), S( 69, 72), S( 78, 78), S( 83, 87),
+      S( 91, 88), S( 96, 98) },
+    { S(-60,-82), S(-24,-15), S(  0, 17) ,S(  3, 43), S(  4, 72), S( 14,100), // Rook
+      S( 20,102), S( 30,122), S( 41,133), S(41 ,139), S( 41,153), S( 45,160),
+      S( 57,165), S( 58,170), S( 67,175) },
+    { S(-29,-49), S(-16,-29), S( -8, -8), S( -8, 17), S( 18, 39), S( 25, 54), // Queen
+      S( 23, 59), S( 37, 73), S( 41, 76), S( 54, 95), S( 65, 95) ,S( 68,101),
+      S( 69,124), S( 70,128), S( 70,132), S( 70,133) ,S( 71,136), S( 72,140),
+      S( 74,147), S( 76,149), S( 90,153), S(104,169), S(105,171), S(106,171),
+      S(112,178), S(114,185), S(114,187), S(119,221) }
+  };
+
+  // BishopPawns[distance from edge] contains a file-dependent penalty for pawns on
+  // squares of the same color as our bishop.
+  constexpr Score BishopPawns[int(FILE_NB) / 2] = {
+    S(3, 8), S(3, 9), S(1, 8), S(3, 7)
+  };
+
+  // KingProtector[knight/bishop] contains penalty for each distance unit to own king
+  constexpr Score KingProtector[] = { S(8, 9), S(6, 9) };
+
+  // Outpost[knight/bishop] contains bonuses for each knight or bishop occupying a
+  // pawn protected square on rank 4 to 6 which is also safe from a pawn attack.
+  constexpr Score Outpost[] = { S(56, 34), S(31, 23) };
+
+  // PassedRank[Rank] contains a bonus according to the rank of a passed pawn
+  constexpr Score PassedRank[RANK_NB] = {
+    S(0, 0), S(9, 28), S(15, 31), S(17, 39), S(64, 70), S(171, 177), S(277, 260)
   };
 
   // RookOnFile[semiopen/open] contains bonuses for each rook when there is
   // no (friendly) pawn on the rook file.
-  constexpr Score RookOnFile[] = { S(21, 4), S(47, 25) };
+  constexpr Score RookOnFile[] = { S(19, 7), S(48, 27) };
 
   // ThreatByMinor/ByRook[attacked PieceType] contains bonuses according to
   // which piece type attacks which one. Attacks on lesser pieces which are
   // pawn-defended are not considered.
   constexpr Score ThreatByMinor[PIECE_TYPE_NB] = {
-    S(0, 0), S(5, 32), S(57, 41), S(77, 56), S(88, 119), S(79, 161)
+    S(0, 0), S(5, 32), S(55, 41), S(77, 56), S(89, 119), S(79, 162)
   };
 
   constexpr Score ThreatByRook[PIECE_TYPE_NB] = {
-    S(0, 0), S(2, 44), S(36, 71), S(36, 61), S(0, 38), S(51, 38)
-  };
-
-  // PassedRank[Rank] contains a bonus according to the rank of a passed pawn
-  constexpr Score PassedRank[RANK_NB] = {
-    S(0, 0), S(10, 28), S(17, 33), S(15, 41), S(62, 72), S(168, 177), S(276, 260)
+    S(0, 0), S(3, 44), S(37, 68), S(42, 60), S(0, 39), S(58, 43)
   };
 
   // Assorted bonuses and penalties
-  constexpr Score BishopPawns         = S(  3,  7);
+  constexpr Score BadOutpost          = S( -7, 36);
+  constexpr Score BishopOnKingRing    = S( 24,  0);
+  constexpr Score BishopXRayPawns     = S(  4,  5);
   constexpr Score CorneredBishop      = S( 50, 50);
   constexpr Score FlankAttacks        = S(  8,  0);
   constexpr Score Hanging             = S( 69, 36);
-  constexpr Score KingProtector       = S(  7,  8);
-  constexpr Score KnightOnQueen       = S( 16, 12);
+  constexpr Score KnightOnQueen       = S( 16, 11);
   constexpr Score LongDiagonalBishop  = S( 45,  0);
   constexpr Score MinorBehindPawn     = S( 18,  3);
-  constexpr Score Outpost             = S( 30, 21);
   constexpr Score PassedFile          = S( 11,  8);
   constexpr Score PawnlessFlank       = S( 17, 95);
+  constexpr Score ReachableOutpost    = S( 31, 22);
   constexpr Score RestrictedPiece     = S(  7,  7);
-  constexpr Score RookOnQueenFile     = S(  7,  6);
-  constexpr Score SliderOnQueen       = S( 59, 18);
+  constexpr Score RookOnKingRing      = S( 16,  0);
+  constexpr Score SliderOnQueen       = S( 60, 18);
   constexpr Score ThreatByKing        = S( 24, 89);
   constexpr Score ThreatByPawnPush    = S( 48, 39);
   constexpr Score ThreatBySafePawn    = S(173, 94);
-  constexpr Score TrappedRook         = S( 52, 10);
-  constexpr Score WeakQueen           = S( 49, 15);
+  constexpr Score TrappedRook         = S( 55, 13);
   constexpr Score WeakQueenProtection = S( 14,  0);
+  constexpr Score WeakQueen           = S( 56, 15);
+
 
 #undef S
 
@@ -167,8 +298,7 @@ namespace {
     template<Color Us> Score threats() const;
     template<Color Us> Score passed() const;
     template<Color Us> Score space() const;
-    ScaleFactor scale_factor(Value eg) const;
-    Score initiative(Score score) const;
+    Value winnable(Score score) const;
 
     const Position& pos;
     Material::Entry* me;
@@ -210,6 +340,7 @@ namespace {
 
   // Evaluation::initialize() computes king and pawn attacks, and the king ring
   // bitboard for a given color. This is done at the beginning of the evaluation.
+
   template<Tracing T> template<Color Us>
   void Evaluation<T>::initialize() {
 
@@ -230,15 +361,15 @@ namespace {
     mobilityArea[Us] = ~(b | pos.pieces(Us, KING, QUEEN) | pos.blockers_for_king(Us) | pe->pawn_attacks(Them));
 
     // Initialize attackedBy[] for king and pawns
-    attackedBy[Us][KING] = pos.attacks_from<KING>(ksq);
+    attackedBy[Us][KING] = attacks_bb<KING>(ksq);
     attackedBy[Us][PAWN] = pe->pawn_attacks(Us);
     attackedBy[Us][ALL_PIECES] = attackedBy[Us][KING] | attackedBy[Us][PAWN];
     attackedBy2[Us] = dblAttackByPawn | (attackedBy[Us][KING] & attackedBy[Us][PAWN]);
 
     // Init our king safety tables
-    Square s = make_square(Utility::clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G),
-                           Utility::clamp(rank_of(ksq), RANK_2, RANK_7));
-    kingRing[Us] = PseudoAttacks[KING][s] | s;
+    Square s = make_square(std::clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G),
+                           std::clamp(rank_of(ksq), RANK_2, RANK_7));
+    kingRing[Us] = attacks_bb<KING>(s) | s;
 
     kingAttackersCount[Them] = popcount(kingRing[Us] & pe->pawn_attacks(Them));
     kingAttacksCount[Them] = kingAttackersWeight[Them] = 0;
@@ -249,6 +380,7 @@ namespace {
 
 
   // Evaluation::pieces() scores pieces of a given color and type
+
   template<Tracing T> template<Color Us, PieceType Pt>
   Score Evaluation<T>::pieces() {
 
@@ -268,10 +400,10 @@ namespace {
         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
         b = Pt == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN))
           : Pt ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN) ^ pos.pieces(Us, ROOK))
-                         : pos.attacks_from<Pt>(s);
+                         : attacks_bb<Pt>(s, pos.pieces());
 
         if (pos.blockers_for_king(Us) & s)
-            b &= LineBB[pos.square<KING>(Us)][s];
+            b &= line_bb(pos.square<KING>(Us), s);
 
         attackedBy2[Us] |= attackedBy[Us][ALL_PIECES] & b;
         attackedBy[Us][Pt] |= b;
@@ -284,37 +416,54 @@ namespace {
             kingAttacksCount[Us] += popcount(b & attackedBy[Them][KING]);
         }
 
+        else if (Pt == ROOK && (file_bb(s) & kingRing[Them]))
+            score += RookOnKingRing;
+
+        else if (Pt == BISHOP && (attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces(PAWN)) & kingRing[Them]))
+            score += BishopOnKingRing;
+
         int mob = popcount(b & mobilityArea[Us]);
 
         mobility[Us] += MobilityBonus[Pt - 2][mob];
 
         if (Pt == BISHOP || Pt == KNIGHT)
         {
-            // Bonus if piece is on an outpost square or can reach one
-            bb = OutpostRanks & attackedBy[Us][PAWN] & ~pe->pawn_attacks_span(Them);
-            if (bb & s)
-                score += Outpost * (Pt == KNIGHT ? 2 : 1);
-
+            // Bonus if the piece is on an outpost square or can reach one
+            // Reduced bonus for knights (BadOutpost) if few relevant targets
+            bb = OutpostRanks & (attackedBy[Us][PAWN] | shift<Down>(pos.pieces(PAWN)))
+                              & ~pe->pawn_attacks_span(Them);
+            Bitboard targets = pos.pieces(Them) & ~pos.pieces(PAWN);
+
+            if (   Pt == KNIGHT
+                && bb & s & ~CenterFiles // on a side outpost
+                && !(b & targets)        // no relevant attacks
+                && (!more_than_one(targets & (s & QueenSide ? QueenSide : KingSide))))
+                score += BadOutpost;
+            else if (bb & s)
+                score += Outpost[Pt == BISHOP];
             else if (Pt == KNIGHT && bb & b & ~pos.pieces(Us))
-                score += Outpost;
+                score += ReachableOutpost;
 
             // Bonus for a knight or bishop shielded by pawn
             if (shift<Down>(pos.pieces(PAWN)) & s)
                 score += MinorBehindPawn;
 
             // Penalty if the piece is far from the king
-            score -= KingProtector * distance(pos.square<KING>(Us), s);
+            score -= KingProtector[Pt == BISHOP] * distance(pos.square<KING>(Us), s);
 
             if (Pt == BISHOP)
             {
-                // Penalty according to number of pawns on the same color square as the
+                // Penalty according to the number of our pawns on the same color square as the
                 // bishop, bigger when the center files are blocked with pawns and smaller
                 // when the bishop is outside the pawn chain.
                 Bitboard blocked = pos.pieces(Us, PAWN) & shift<Down>(pos.pieces());
 
-                score -= BishopPawns * pos.pawns_on_same_color_squares(Us, s)
+                score -= BishopPawns[edge_distance(file_of(s))] * pos.pawns_on_same_color_squares(Us, s)
                                      * (!(attackedBy[Us][PAWN] & s) + popcount(blocked & CenterFiles));
 
+                // Penalty for all enemy pawns x-rayed
+                score -= BishopXRayPawns * popcount(attacks_bb<BISHOP>(s) & pos.pieces(Them, PAWN));
+
                 // Bonus for bishop on a long diagonal which can "see" both center squares
                 if (more_than_one(attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces(PAWN)) & Center))
                     score += LongDiagonalBishop;
@@ -336,10 +485,6 @@ namespace {
 
         if (Pt == ROOK)
         {
-            // Bonus for rook on the same file as a queen
-            if (file_bb(s) & pos.pieces(QUEEN))
-                score += RookOnQueenFile;
-
             // Bonus for rook on an open or semi-open file
             if (pos.is_on_semiopen_file(Us, s))
                 score += RookOnFile[pos.is_on_semiopen_file(Them, s)];
@@ -369,6 +514,7 @@ namespace {
 
 
   // Evaluation::king() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
+
   template<Tracing T> template<Color Us>
   Score Evaluation<T>::king() const {
 
@@ -397,41 +543,33 @@ namespace {
     b2 = attacks_bb<BISHOP>(ksq, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
 
     // Enemy rooks checks
-    rookChecks = b1 & safe & attackedBy[Them][ROOK];
-
+    rookChecks = b1 & attackedBy[Them][ROOK] & safe;
     if (rookChecks)
-        kingDanger += RookSafeCheck;
+        kingDanger += SafeCheck[ROOK][more_than_one(rookChecks)];
     else
         unsafeChecks |= b1 & attackedBy[Them][ROOK];
 
-    // Enemy queen safe checks: we count them only if they are from squares from
-    // which we can't give a rook check, because rook checks are more valuable.
-    queenChecks =  (b1 | b2)
-                 & attackedBy[Them][QUEEN]
-                 & safe
-                 & ~attackedBy[Us][QUEEN]
-                 & ~rookChecks;
-
+    // Enemy queen safe checks: count them only if the checks are from squares from
+    // which opponent cannot give a rook check, because rook checks are more valuable.
+    queenChecks =  (b1 | b2) & attackedBy[Them][QUEEN] & safe
+                 & ~(attackedBy[Us][QUEEN] | rookChecks);
     if (queenChecks)
-        kingDanger += QueenSafeCheck;
+        kingDanger += SafeCheck[QUEEN][more_than_one(queenChecks)];
 
-    // Enemy bishops checks: we count them only if they are from squares from
-    // which we can't give a queen check, because queen checks are more valuable.
-    bishopChecks =  b2
-                  & attackedBy[Them][BISHOP]
-                  & safe
+    // Enemy bishops checks: count them only if they are from squares from which
+    // opponent cannot give a queen check, because queen checks are more valuable.
+    bishopChecks =  b2 & attackedBy[Them][BISHOP] & safe
                   & ~queenChecks;
-
     if (bishopChecks)
-        kingDanger += BishopSafeCheck;
+        kingDanger += SafeCheck[BISHOP][more_than_one(bishopChecks)];
+
     else
         unsafeChecks |= b2 & attackedBy[Them][BISHOP];
 
     // Enemy knights checks
-    knightChecks = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & attackedBy[Them][KNIGHT];
-
+    knightChecks = attacks_bb<KNIGHT>(ksq) & attackedBy[Them][KNIGHT];
     if (knightChecks & safe)
-        kingDanger += KnightSafeCheck;
+        kingDanger += SafeCheck[KNIGHT][more_than_one(knightChecks & safe)];
     else
         unsafeChecks |= knightChecks;
 
@@ -441,21 +579,21 @@ namespace {
     b2 = b1 & attackedBy2[Them];
     b3 = attackedBy[Us][ALL_PIECES] & KingFlank[file_of(ksq)] & Camp;
 
-    int kingFlankAttack = popcount(b1) + popcount(b2);
+    int kingFlankAttack  = popcount(b1) + popcount(b2);
     int kingFlankDefense = popcount(b3);
 
-    kingDanger +=        kingAttackersCount[Them] * kingAttackersWeight[Them]
-                 + 185 * popcount(kingRing[Us] & weak)
-                 + 148 * popcount(unsafeChecks)
-                 +  98 * popcount(pos.blockers_for_king(Us))
-                 +  69 * kingAttacksCount[Them]
-                 +   3 * kingFlankAttack * kingFlankAttack / 8
-                 +       mg_value(mobility[Them] - mobility[Us])
-                 - 873 * !pos.count<QUEEN>(Them)
-                 - 100 * bool(attackedBy[Us][KNIGHT] & attackedBy[Us][KING])
-                 -   6 * mg_value(score) / 8
-                 -   4 * kingFlankDefense
-                 +  37;
+    kingDanger +=        kingAttackersCount[Them] * kingAttackersWeight[Them] // (~10 Elo)
+                 + 185 * popcount(kingRing[Us] & weak)                        // (~15 Elo)
+                 + 148 * popcount(unsafeChecks)                               // (~4 Elo)
+                 +  98 * popcount(pos.blockers_for_king(Us))                  // (~2 Elo)
+                 +  69 * kingAttacksCount[Them]                               // (~0.5 Elo)
+                 +   3 * kingFlankAttack * kingFlankAttack / 8                // (~0.5 Elo)
+                 +       mg_value(mobility[Them] - mobility[Us])              // (~0.5 Elo)
+                 - 873 * !pos.count<QUEEN>(Them)                              // (~24 Elo)
+                 - 100 * bool(attackedBy[Us][KNIGHT] & attackedBy[Us][KING])  // (~5 Elo)
+                 -   6 * mg_value(score) / 8                                  // (~8 Elo)
+                 -   4 * kingFlankDefense                                     // (~5 Elo)
+                 +  37;                                                       // (~0.5 Elo)
 
     // Transform the kingDanger units into a Score, and subtract it from the evaluation
     if (kingDanger > 100)
@@ -477,6 +615,7 @@ namespace {
 
   // Evaluation::threats() assigns bonuses according to the types of the
   // attacking and the attacked pieces.
+
   template<Tracing T> template<Color Us>
   Score Evaluation<T>::threats() const {
 
@@ -551,17 +690,21 @@ namespace {
     // Bonus for threats on the next moves against enemy queen
     if (pos.count<QUEEN>(Them) == 1)
     {
+        bool queenImbalance = pos.count<QUEEN>() == 1;
+
         Square s = pos.square<QUEEN>(Them);
-        safe = mobilityArea[Us] & ~stronglyProtected;
+        safe =   mobilityArea[Us]
+              & ~pos.pieces(Us, PAWN)
+              & ~stronglyProtected;
 
-        b = attackedBy[Us][KNIGHT] & pos.attacks_from<KNIGHT>(s);
+        b = attackedBy[Us][KNIGHT] & attacks_bb<KNIGHT>(s);
 
-        score += KnightOnQueen * popcount(b & safe);
+        score += KnightOnQueen * popcount(b & safe) * (1 + queenImbalance);
 
-        b =  (attackedBy[Us][BISHOP] & pos.attacks_from<BISHOP>(s))
-           | (attackedBy[Us][ROOK  ] & pos.attacks_from<ROOK  >(s));
+        b =  (attackedBy[Us][BISHOP] & attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces()))
+           | (attackedBy[Us][ROOK  ] & attacks_bb<ROOK  >(s, pos.pieces()));
 
-        score += SliderOnQueen * popcount(b & safe & attackedBy2[Us]);
+        score += SliderOnQueen * popcount(b & safe & attackedBy2[Us]) * (1 + queenImbalance);
     }
 
     if (T)
@@ -584,25 +727,22 @@ namespace {
       return std::min(distance(pos.square<KING>(c), s), 5);
     };
 
-    Bitboard b, bb, squaresToQueen, unsafeSquares, candidatePassers, leverable;
+    Bitboard b, bb, squaresToQueen, unsafeSquares, blockedPassers, helpers;
     Score score = SCORE_ZERO;
 
     b = pe->passed_pawns(Us);
 
-    candidatePassers = b & shift<Down>(pos.pieces(Them, PAWN));
-    if (candidatePassers)
+    blockedPassers = b & shift<Down>(pos.pieces(Them, PAWN));
+    if (blockedPassers)
     {
-        // Can we lever the blocker of a candidate passer?
-        leverable =  shift<Up>(pos.pieces(Us, PAWN))
-                   & ~pos.pieces(Them)
-                   & (~attackedBy2[Them] | attackedBy[Us][ALL_PIECES])
-                   & (~(attackedBy[Them][KNIGHT] | attackedBy[Them][BISHOP])
-                     | (attackedBy[Us  ][KNIGHT] | attackedBy[Us  ][BISHOP]));
-
-        // Remove candidate otherwise
-        b &= ~candidatePassers
-            | shift<WEST>(leverable)
-            | shift<EAST>(leverable);
+        helpers =  shift<Up>(pos.pieces(Us, PAWN))
+                 & ~pos.pieces(Them)
+                 & (~attackedBy2[Them] | attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
+
+        // Remove blocked candidate passers that don't have help to pass
+        b &=  ~blockedPassers
+            | shift<WEST>(helpers)
+            | shift<EAST>(helpers);
     }
 
     while (b)
@@ -621,8 +761,8 @@ namespace {
             Square blockSq = s + Up;
 
             // Adjust bonus based on the king's proximity
-            bonus += make_score(0, (  (king_proximity(Them, blockSq) * 19) / 4
-                                     - king_proximity(Us,   blockSq) *  2) * w);
+            bonus += make_score(0, (  king_proximity(Them, blockSq) * 19 / 4
+                                    - king_proximity(Us,   blockSq) *  2) * w);
 
             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
             if (r != RANK_7)
@@ -665,16 +805,15 @@ namespace {
   }
 
 
-  // Evaluation::space() computes the space evaluation for a given side. The
-  // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
-  // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
-  // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
-  // twice. Finally, the space bonus is multiplied by a weight. The aim is to
-  // improve play on game opening.
+  // Evaluation::space() computes a space evaluation for a given side, aiming to improve game
+  // play in the opening. It is based on the number of safe squares on the four central files
+  // on ranks 2 to 4. Completely safe squares behind a friendly pawn are counted twice.
+  // Finally, the space bonus is multiplied by a weight which decreases according to occupancy.
 
   template<Tracing T> template<Color Us>
   Score Evaluation<T>::space() const {
 
+    // Early exit if, for example, both queens or 6 minor pieces have been exchanged
     if (pos.non_pawn_material() < SpaceThreshold)
         return SCORE_ZERO;
 
@@ -695,7 +834,7 @@ namespace {
     behind |= shift<Down+Down>(behind);
 
     int bonus = popcount(safe) + popcount(behind & safe & ~attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
-    int weight = pos.count<ALL_PIECES>(Us) - 2 + pe->blocked_count() / 2;
+    int weight = pos.count<ALL_PIECES>(Us) - 3 + std::min(pe->blocked_count(), 9);
     Score score = make_score(bonus * weight * weight / 16, 0);
 
     if (T)
@@ -705,12 +844,12 @@ namespace {
   }
 
 
-  // Evaluation::initiative() computes the initiative correction value
-  // for the position. It is a second order bonus/malus based on the
-  // known attacking/defending status of the players.
+  // Evaluation::winnable() adjusts the midgame and endgame score components, based on
+  // the known attacking/defending status of the players. The final value is derived
+  // by interpolation from the midgame and endgame values.
 
   template<Tracing T>
-  Score Evaluation<T>::initiative(Score score) const {
+  Value Evaluation<T>::winnable(Score score) const {
 
     int outflanking =  distance<File>(pos.square<KING>(WHITE), pos.square<KING>(BLACK))
                      - distance<Rank>(pos.square<KING>(WHITE), pos.square<KING>(BLACK));
@@ -721,12 +860,12 @@ namespace {
     bool almostUnwinnable =   outflanking < 0
                            && !pawnsOnBothFlanks;
 
-    bool infiltration = rank_of(pos.square<KING>(WHITE)) > RANK_4
-                     || rank_of(pos.square<KING>(BLACK)) < RANK_5;
+    bool infiltration =   rank_of(pos.square<KING>(WHITE)) > RANK_4
+                       || rank_of(pos.square<KING>(BLACK)) < RANK_5;
 
     // Compute the initiative bonus for the attacking side
     int complexity =   9 * pe->passed_count()
-                    + 11 * pos.count<PAWN>()
+                    + 12 * pos.count<PAWN>()
                     +  9 * outflanking
                     + 21 * pawnsOnBothFlanks
                     + 24 * infiltration
@@ -740,37 +879,54 @@ namespace {
     // Now apply the bonus: note that we find the attacking side by extracting the
     // sign of the midgame or endgame values, and that we carefully cap the bonus
     // so that the midgame and endgame scores do not change sign after the bonus.
-    int u = ((mg > 0) - (mg < 0)) * std::max(std::min(complexity + 50, 0), -abs(mg));
+    int u = ((mg > 0) - (mg < 0)) * std::clamp(complexity + 50, -abs(mg), 0);
     int v = ((eg > 0) - (eg < 0)) * std::max(complexity, -abs(eg));
 
-    if (T)
-        Trace::add(INITIATIVE, make_score(u, v));
-
-    return make_score(u, v);
-  }
-
-
-  // Evaluation::scale_factor() computes the scale factor for the winning side
-
-  template<Tracing T>
-  ScaleFactor Evaluation<T>::scale_factor(Value eg) const {
+    mg += u;
+    eg += v;
 
+    // Compute the scale factor for the winning side
     Color strongSide = eg > VALUE_DRAW ? WHITE : BLACK;
     int sf = me->scale_factor(pos, strongSide);
 
-    // If scale is not already specific, scale down the endgame via general heuristics
+    // If scale factor is not already specific, scale down via general heuristics
     if (sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
     {
-        if (   pos.opposite_bishops()
-            && pos.non_pawn_material() == 2 * BishopValueMg)
-            sf = 22;
+        if (pos.opposite_bishops())
+        {
+            if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
+                && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
+                sf = 18 + 4 * popcount(pe->passed_pawns(strongSide));
+            else
+                sf = 22 + 3 * pos.count<ALL_PIECES>(strongSide);
+        }
+        else if (  pos.non_pawn_material(WHITE) == RookValueMg
+                && pos.non_pawn_material(BLACK) == RookValueMg
+                && pos.count<PAWN>(strongSide) - pos.count<PAWN>(~strongSide) <= 1
+                && bool(KingSide & pos.pieces(strongSide, PAWN)) != bool(QueenSide & pos.pieces(strongSide, PAWN))
+                && (attacks_bb<KING>(pos.square<KING>(~strongSide)) & pos.pieces(~strongSide, PAWN)))
+            sf = 36;
+        else if (pos.count<QUEEN>() == 1)
+            sf = 37 + 3 * (pos.count<QUEEN>(WHITE) == 1 ? pos.count<BISHOP>(BLACK) + pos.count<KNIGHT>(BLACK)
+                                                        : pos.count<BISHOP>(WHITE) + pos.count<KNIGHT>(WHITE));
         else
-            sf = std::min(sf, 36 + (pos.opposite_bishops() ? 2 : 7) * pos.count<PAWN>(strongSide));
+            sf = std::min(sf, 36 + 7 * pos.count<PAWN>(strongSide)) - 4 * !pawnsOnBothFlanks;
 
-        sf = std::max(0, sf - (pos.rule50_count() - 12) / 4);
+        sf -= 4 * !pawnsOnBothFlanks;
     }
 
-    return ScaleFactor(sf);
+    // Interpolate between the middlegame and (scaled by 'sf') endgame score
+    v =  mg * int(me->game_phase())
+       + eg * int(PHASE_MIDGAME - me->game_phase()) * ScaleFactor(sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
+    v /= PHASE_MIDGAME;
+
+    if (T)
+    {
+        Trace::add(WINNABLE, make_score(u, eg * ScaleFactor(sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL - eg_value(score)));
+        Trace::add(TOTAL, make_score(mg, eg * ScaleFactor(sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL));
+    }
+
+    return Value(v);
   }
 
 
@@ -801,16 +957,19 @@ namespace {
     score += pe->pawn_score(WHITE) - pe->pawn_score(BLACK);
 
     // Early exit if score is high
-    Value v = (mg_value(score) + eg_value(score)) / 2;
-    if (abs(v) > LazyThreshold + pos.non_pawn_material() / 64)
-       return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
+    auto lazy_skip = [&](Value lazyThreshold) {
+        return abs(mg_value(score) + eg_value(score)) / 2 > lazyThreshold + pos.non_pawn_material() / 64;
+    };
 
-    // Main evaluation begins here
+    if (lazy_skip(LazyThreshold1))
+        goto make_v;
 
+    // Main evaluation begins here
     initialize<WHITE>();
     initialize<BLACK>();
 
-    // Pieces should be evaluated first (populate attack tables)
+    // Pieces evaluated first (also populates attackedBy, attackedBy2).
+    // Note that the order of evaluation of the terms is left unspecified.
     score +=  pieces<WHITE, KNIGHT>() - pieces<BLACK, KNIGHT>()
             + pieces<WHITE, BISHOP>() - pieces<BLACK, BISHOP>()
             + pieces<WHITE, ROOK  >() - pieces<BLACK, ROOK  >()
@@ -818,19 +977,19 @@ namespace {
 
     score += mobility[WHITE] - mobility[BLACK];
 
+    // More complex interactions that require fully populated attack bitboards
     score +=  king<   WHITE>() - king<   BLACK>()
-            + threats<WHITE>() - threats<BLACK>()
-            + passed< WHITE>() - passed< BLACK>()
-            + space<  WHITE>() - space<  BLACK>();
+            + passed< WHITE>() - passed< BLACK>();
 
-    score += initiative(score);
+    if (lazy_skip(LazyThreshold2))
+        goto make_v;
 
-    // Interpolate between a middlegame and a (scaled by 'sf') endgame score
-    ScaleFactor sf = scale_factor(eg_value(score));
-    v =  mg_value(score) * int(me->game_phase())
-       + eg_value(score) * int(PHASE_MIDGAME - me->game_phase()) * sf / SCALE_FACTOR_NORMAL;
+    score +=  threats<WHITE>() - threats<BLACK>()
+            + space<  WHITE>() - space<  BLACK>();
 
-    v /= PHASE_MIDGAME;
+make_v:
+    // Derive single value from mg and eg parts of score
+    Value v = winnable(score);
 
     // In case of tracing add all remaining individual evaluation terms
     if (T)
@@ -839,10 +998,15 @@ namespace {
         Trace::add(IMBALANCE, me->imbalance());
         Trace::add(PAWN, pe->pawn_score(WHITE), pe->pawn_score(BLACK));
         Trace::add(MOBILITY, mobility[WHITE], mobility[BLACK]);
-        Trace::add(TOTAL, score);
     }
 
-    return  (pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v) + Tempo; // Side to move point of view
+    // Evaluation grain
+    v = (v / 16) * 16;
+
+    // Side to move point of view
+    v = (pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v) + Tempo;
+
+    return v;
   }
 
 } // namespace
@@ -852,28 +1016,68 @@ namespace {
 /// evaluation of the position from the point of view of the side to move.
 
 Value Eval::evaluate(const Position& pos) {
-  return Evaluation<NO_TRACE>(pos).value();
-}
 
+  Value v;
+
+  if (!Eval::useNNUE)
+      v = Evaluation<NO_TRACE>(pos).value();
+  else
+  {
+      // Scale and shift NNUE for compatibility with search and classical evaluation
+      auto  adjusted_NNUE = [&](){
+         int mat = pos.non_pawn_material() + PieceValue[MG][PAWN] * pos.count<PAWN>();
+         return NNUE::evaluate(pos) * (720 + mat / 32) / 1024 + Tempo;
+      };
+
+      // If there is PSQ imbalance use classical eval, with small probability if it is small
+      Value psq = Value(abs(eg_value(pos.psq_score())));
+      int   r50 = 16 + pos.rule50_count();
+      bool  largePsq = psq * 16 > (NNUEThreshold1 + pos.non_pawn_material() / 64) * r50;
+      bool  classical = largePsq || (psq > PawnValueMg / 4 && !(pos.this_thread()->nodes & 0xB));
+
+      v = classical ? Evaluation<NO_TRACE>(pos).value() : adjusted_NNUE();
+
+      // If the classical eval is small and imbalance large, use NNUE nevertheless.
+      // For the case of opposite colored bishops, switch to NNUE eval with
+      // small probability if the classical eval is less than the threshold.
+      if (   largePsq
+          && (abs(v) * 16 < NNUEThreshold2 * r50
+          || (   pos.opposite_bishops()
+              && abs(v) * 16 < (NNUEThreshold1 + pos.non_pawn_material() / 64) * r50
+              && !(pos.this_thread()->nodes & 0xB))))
+          v = adjusted_NNUE();
+  }
+
+  // Damp down the evaluation linearly when shuffling
+  v = v * (100 - pos.rule50_count()) / 100;
+
+  // Guarantee evaluation does not hit the tablebase range
+  v = std::clamp(v, VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY + 1, VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY - 1);
+
+  return v;
+}
 
 /// trace() is like evaluate(), but instead of returning a value, it returns
 /// a string (suitable for outputting to stdout) that contains the detailed
 /// descriptions and values of each evaluation term. Useful for debugging.
+/// Trace scores are from white's point of view
 
 std::string Eval::trace(const Position& pos) {
 
   if (pos.checkers())
-      return "Total evaluation: none (in check)";
+      return "Final evaluation: none (in check)";
+
+  std::stringstream ss;
+  ss << std::showpoint << std::noshowpos << std::fixed << std::setprecision(2);
+
+  Value v;
 
   std::memset(scores, 0, sizeof(scores));
 
   pos.this_thread()->contempt = SCORE_ZERO; // Reset any dynamic contempt
 
-  Value v = Evaluation<TRACE>(pos).value();
-
-  v = pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v; // Trace scores are from white's point of view
+  v = Evaluation<TRACE>(pos).value();
 
-  std::stringstream ss;
   ss << std::showpoint << std::noshowpos << std::fixed << std::setprecision(2)
      << "     Term    |    White    |    Black    |    Total   \n"
      << "             |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG    EG \n"
@@ -890,11 +1094,24 @@ std::string Eval::trace(const Position& pos) {
      << "     Threats | " << Term(THREAT)
      << "      Passed | " << Term(PASSED)
      << "       Space | " << Term(SPACE)
-     << "  Initiative | " << Term(INITIATIVE)
+     << "    Winnable | " << Term(WINNABLE)
      << " ------------+-------------+-------------+------------\n"
      << "       Total | " << Term(TOTAL);
 
-  ss << "\nTotal evaluation: " << to_cp(v) << " (white side)\n";
+  v = pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
+
+  ss << "\nClassical evaluation: " << to_cp(v) << " (white side)\n";
+
+  if (Eval::useNNUE)
+  {
+      v = NNUE::evaluate(pos);
+      v = pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
+      ss << "\nNNUE evaluation:      " << to_cp(v) << " (white side)\n";
+  }
+
+  v = evaluate(pos);
+  v = pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
+  ss << "\nFinal evaluation:     " << to_cp(v) << " (white side)\n";
 
   return ss.str();
 }