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Improvements in Evaluation
[stockfish] / src / evaluate.cpp
index 538214d32291c701ef39e3954a914a30d9d2b21a..e9376aa670c6ebd46a7ee0a16ee79e5a661005c2 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
+  Copyright (C) 2004-2022 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
@@ -61,7 +61,7 @@ namespace Stockfish {
 namespace Eval {
 
   bool useNNUE;
-  string eval_file_loaded = "None";
+  string currentEvalFileName = "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"
@@ -78,6 +78,8 @@ namespace Eval {
         return;
 
     string eval_file = string(Options["EvalFile"]);
+    if (eval_file.empty())
+        eval_file = EvalFileDefaultName;
 
     #if defined(DEFAULT_NNUE_DIRECTORY)
     #define stringify2(x) #x
@@ -88,13 +90,13 @@ namespace Eval {
     #endif
 
     for (string directory : dirs)
-        if (eval_file_loaded != eval_file)
+        if (currentEvalFileName != eval_file)
         {
             if (directory != "<internal>")
             {
                 ifstream stream(directory + eval_file, ios::binary);
                 if (load_eval(eval_file, stream))
-                    eval_file_loaded = eval_file;
+                    currentEvalFileName = eval_file;
             }
 
             if (directory == "<internal>" && eval_file == EvalFileDefaultName)
@@ -106,10 +108,11 @@ namespace Eval {
 
                 MemoryBuffer buffer(const_cast<char*>(reinterpret_cast<const char*>(gEmbeddedNNUEData)),
                                     size_t(gEmbeddedNNUESize));
+                (void) gEmbeddedNNUEEnd; // Silence warning on unused variable
 
                 istream stream(&buffer);
                 if (load_eval(eval_file, stream))
-                    eval_file_loaded = eval_file;
+                    currentEvalFileName = eval_file;
             }
         }
   }
@@ -118,16 +121,16 @@ namespace Eval {
   void NNUE::verify() {
 
     string eval_file = string(Options["EvalFile"]);
+    if (eval_file.empty())
+        eval_file = EvalFileDefaultName;
 
-    if (useNNUE && eval_file_loaded != eval_file)
+    if (useNNUE && currentEvalFileName != 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 msg4 = "The default net can be downloaded from: https://tests.stockfishchess.org/api/nn/" + std::string(EvalFileDefaultName);
         string msg5 = "The engine will be terminated now.";
 
         sync_cout << "info string ERROR: " << msg1 << sync_endl;
@@ -190,8 +193,8 @@ using namespace Trace;
 namespace {
 
   // Threshold for lazy and space evaluation
-  constexpr Value LazyThreshold1    =  Value(3130);
-  constexpr Value LazyThreshold2    =  Value(2204);
+  constexpr Value LazyThreshold1    =  Value(3631);
+  constexpr Value LazyThreshold2    =  Value(2084);
   constexpr Value SpaceThreshold    =  Value(11551);
 
   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
@@ -226,58 +229,58 @@ namespace {
   // 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(2, 8), S(3, 8)
+    S(3, 8), S(3, 9), S(2, 7), S(3, 7)
   };
 
   // KingProtector[knight/bishop] contains penalty for each distance unit to own king
-  constexpr Score KingProtector[] = { S(8, 9), S(6, 9) };
+  constexpr Score KingProtector[] = { S(9, 9), S(7, 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(57, 38), S(31, 24) };
+  constexpr Score Outpost[] = { S(54, 34), S(31, 25) };
 
   // PassedRank[Rank] contains a bonus according to the rank of a passed pawn
   constexpr Score PassedRank[RANK_NB] = {
-    S(0, 0), S(7, 27), S(16, 32), S(17, 40), S(64, 71), S(170, 174), S(278, 262)
+    S(0, 0), S(2, 38), S(15, 36), S(22, 50), S(64, 81), S(166, 184), S(284, 269)
   };
 
   constexpr Score RookOnClosedFile = S(10, 5);
-  constexpr Score RookOnOpenFile[] = { S(19, 6), S(47, 26) };
+  constexpr Score RookOnOpenFile[] = { S(18, 8), S(49, 26) };
 
   // 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(55, 41), S(77, 56), S(89, 119), S(79, 162)
+    S(0, 0), S(6, 37), S(64, 50), S(82, 57), S(103, 130), S(81, 163)
   };
 
   constexpr Score ThreatByRook[PIECE_TYPE_NB] = {
-    S(0, 0), S(3, 44), S(37, 68), S(42, 60), S(0, 39), S(58, 43)
+    S(0, 0), S(3, 44), S(36, 71), S(44, 59), S(0, 39), S(60, 39)
   };
 
   constexpr Value CorneredBishop = Value(50);
 
   // Assorted bonuses and penalties
-  constexpr Score UncontestedOutpost  = S(  1, 10);
+  constexpr Score UncontestedOutpost  = S(  0, 10);
   constexpr Score BishopOnKingRing    = S( 24,  0);
   constexpr Score BishopXRayPawns     = S(  4,  5);
   constexpr Score FlankAttacks        = S(  8,  0);
-  constexpr Score Hanging             = S( 69, 36);
+  constexpr Score Hanging             = S( 72, 40);
   constexpr Score KnightOnQueen       = S( 16, 11);
   constexpr Score LongDiagonalBishop  = S( 45,  0);
   constexpr Score MinorBehindPawn     = S( 18,  3);
-  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 PassedFile          = S( 13,  8);
+  constexpr Score PawnlessFlank       = S( 19, 97);
+  constexpr Score ReachableOutpost    = S( 33, 19);
+  constexpr Score RestrictedPiece     = S(  6,  7);
   constexpr Score RookOnKingRing      = S( 16,  0);
-  constexpr Score SliderOnQueen       = S( 60, 18);
-  constexpr Score ThreatByKing        = S( 24, 89);
+  constexpr Score SliderOnQueen       = S( 62, 21);
+  constexpr Score ThreatByKing        = S( 24, 87);
   constexpr Score ThreatByPawnPush    = S( 48, 39);
-  constexpr Score ThreatBySafePawn    = S(173, 94);
+  constexpr Score ThreatBySafePawn    = S(167, 99);
   constexpr Score TrappedRook         = S( 55, 13);
   constexpr Score WeakQueenProtection = S( 14,  0);
-  constexpr Score WeakQueen           = S( 56, 15);
+  constexpr Score WeakQueen           = S( 57, 19);
 
 
 #undef S
@@ -986,7 +989,9 @@ namespace {
 
     // Early exit if score is high
     auto lazy_skip = [&](Value lazyThreshold) {
-        return abs(mg_value(score) + eg_value(score)) > lazyThreshold + pos.non_pawn_material() / 32;
+        return abs(mg_value(score) + eg_value(score)) >   lazyThreshold
+                                                        + std::abs(pos.this_thread()->bestValue) * 5 / 4
+                                                        + pos.non_pawn_material() / 32;
     };
 
     if (lazy_skip(LazyThreshold1))
@@ -1051,26 +1056,22 @@ make_v:
 
     if (   pos.piece_on(SQ_A1) == W_BISHOP
         && pos.piece_on(SQ_B2) == W_PAWN)
-        correction += !pos.empty(SQ_B3) ? -CorneredBishop * 4
-                                        : -CorneredBishop * 3;
+        correction -= CorneredBishop;
 
     if (   pos.piece_on(SQ_H1) == W_BISHOP
         && pos.piece_on(SQ_G2) == W_PAWN)
-        correction += !pos.empty(SQ_G3) ? -CorneredBishop * 4
-                                        : -CorneredBishop * 3;
+        correction -= CorneredBishop;
 
     if (   pos.piece_on(SQ_A8) == B_BISHOP
         && pos.piece_on(SQ_B7) == B_PAWN)
-        correction += !pos.empty(SQ_B6) ? CorneredBishop * 4
-                                        : CorneredBishop * 3;
+        correction += CorneredBishop;
 
     if (   pos.piece_on(SQ_H8) == B_BISHOP
         && pos.piece_on(SQ_G7) == B_PAWN)
-        correction += !pos.empty(SQ_G6) ? CorneredBishop * 4
-                                        : CorneredBishop * 3;
+        correction += CorneredBishop;
 
-    return pos.side_to_move() == WHITE ?  Value(correction)
-                                       : -Value(correction);
+    return pos.side_to_move() == WHITE ?  Value(3 * correction)
+                                       : -Value(3 * correction);
   }
 
 } // namespace Eval
@@ -1082,38 +1083,36 @@ make_v:
 Value Eval::evaluate(const Position& pos) {
 
   Value v;
+  bool useClassical = false;
 
-  if (!Eval::useNNUE)
-      v = Evaluation<NO_TRACE>(pos).value();
-  else
+  // Deciding between classical and NNUE eval (~10 Elo): for high PSQ imbalance we use classical,
+  // but we switch to NNUE during long shuffling or with high material on the board.
+  if (  !useNNUE
+      || abs(eg_value(pos.psq_score())) * 5 > (856 + pos.non_pawn_material() / 64) * (5 + pos.rule50_count()))
   {
-      // Scale and shift NNUE for compatibility with search and classical evaluation
-      auto  adjusted_NNUE = [&]()
-      {
-         int scale =   903
-                     + 32 * pos.count<PAWN>()
-                     + 32 * pos.non_pawn_material() / 1024;
-
-         Value nnue = NNUE::evaluate(pos, true) * scale / 1024;
-
-         if (pos.is_chess960())
-             nnue += fix_FRC(pos);
-
-         return nnue;
-      };
-
-      // If there is PSQ imbalance we use the classical eval, but we switch to
-      // NNUE eval faster when shuffling or if the material on the board is high.
-      int r50 = pos.rule50_count();
-      Value psq = Value(abs(eg_value(pos.psq_score())));
-      bool classical = psq * 5 > (750 + pos.non_pawn_material() / 64) * (5 + r50);
+      v = Evaluation<NO_TRACE>(pos).value();          // classical
+      useClassical = abs(v) >= 297;
+  }
 
-      v = classical ? Evaluation<NO_TRACE>(pos).value()  // classical
-                    : adjusted_NNUE();                   // NNUE
+  // If result of a classical evaluation is much lower than threshold fall back to NNUE
+  if (useNNUE && !useClassical)
+  {
+       Value nnue     = NNUE::evaluate(pos, true);     // NNUE
+       int scale      = 1036 + 20 * pos.non_pawn_material() / 1024;
+       Color stm      = pos.side_to_move();
+       Value optimism = pos.this_thread()->optimism[stm];
+       Value psq      = (stm == WHITE ? 1 : -1) * eg_value(pos.psq_score());
+       int complexity = 35 * abs(nnue - psq) / 256;
+
+       optimism = optimism * (44 + complexity) / 31;
+       v = (nnue + optimism) * scale / 1024 - optimism;
+
+       if (pos.is_chess960())
+           v += fix_FRC(pos);
   }
 
   // Damp down the evaluation linearly when shuffling
-  v = v * (100 - pos.rule50_count()) / 100;
+  v = v * (207 - pos.rule50_count()) / 207;
 
   // 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);
@@ -1138,7 +1137,11 @@ std::string Eval::trace(Position& pos) {
 
   std::memset(scores, 0, sizeof(scores));
 
-  pos.this_thread()->trend = SCORE_ZERO; // Reset any dynamic contempt
+  // Reset any global variable used in eval
+  pos.this_thread()->trend           = SCORE_ZERO;
+  pos.this_thread()->bestValue       = VALUE_ZERO;
+  pos.this_thread()->optimism[WHITE] = VALUE_ZERO;
+  pos.this_thread()->optimism[BLACK] = VALUE_ZERO;
 
   v = Evaluation<TRACE>(pos).value();