]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/search.cpp
Remove depth dependence and use same limit (2000) as stat_bonus
[stockfish] / src / search.cpp
index 1d84102303989cce47a9e3ea2615ec623d8fd159..c4ed73372df2040ffee3bc7093e61e9301011ecd 100644 (file)
@@ -59,22 +59,19 @@ using namespace Search;
 namespace {
 
   // Different node types, used as a template parameter
-  enum NodeType { NonPV, PV };
-
-  constexpr uint64_t TtHitAverageWindow     = 4096;
-  constexpr uint64_t TtHitAverageResolution = 1024;
+  enum NodeType { NonPV, PV, Root };
 
   // Futility margin
   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
-    return Value(234 * (d - improving));
+    return Value(214 * (d - improving));
   }
 
   // Reductions lookup table, initialized at startup
   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
 
-  Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
+  Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, bool rangeReduction) {
     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
-    return (r + 503) / 1024 + (!i && r > 915);
+    return (r + 534) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
   }
 
   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
@@ -83,7 +80,7 @@ namespace {
 
   // History and stats update bonus, based on depth
   int stat_bonus(Depth d) {
-    return d > 14 ? 66 : 6 * d * d + 231 * d - 206;
+    return std::min((6 * d + 229) * d - 215 , 2000);
   }
 
   // Add a small random component to draw evaluations to avoid 3-fold blindness
@@ -91,64 +88,53 @@ namespace {
     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
   }
 
-  // Skill structure is used to implement strength limit
-  struct Skill {
-    explicit Skill(int l) : level(l) {}
-    bool enabled() const { return level < 20; }
-    bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + level; }
-    Move pick_best(size_t multiPV);
+  // Check if the current thread is in a search explosion
+  ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
 
-    int level;
-    Move best = MOVE_NONE;
-  };
+    uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
+    bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
+                     || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
 
-  // Breadcrumbs are used to mark nodes as being searched by a given thread
-  struct Breadcrumb {
-    std::atomic<Thread*> thread;
-    std::atomic<Key> key;
-  };
-  std::array<Breadcrumb, 1024> breadcrumbs;
-
-  // ThreadHolding structure keeps track of which thread left breadcrumbs at the given
-  // node for potential reductions. A free node will be marked upon entering the moves
-  // loop by the constructor, and unmarked upon leaving that loop by the destructor.
-  struct ThreadHolding {
-    explicit ThreadHolding(Thread* thisThread, Key posKey, int ply) {
-       location = ply < 8 ? &breadcrumbs[posKey & (breadcrumbs.size() - 1)] : nullptr;
-       otherThread = false;
-       owning = false;
-       if (location)
-       {
-          // See if another already marked this location, if not, mark it ourselves
-          Thread* tmp = (*location).thread.load(std::memory_order_relaxed);
-          if (tmp == nullptr)
-          {
-              (*location).thread.store(thisThread, std::memory_order_relaxed);
-              (*location).key.store(posKey, std::memory_order_relaxed);
-              owning = true;
-          }
-          else if (   tmp != thisThread
-                   && (*location).key.load(std::memory_order_relaxed) == posKey)
-              otherThread = true;
-       }
-    }
+    if (explosive)
+       thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
+    else
+       thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
 
-    ~ThreadHolding() {
-       if (owning) // Free the marked location
-           (*location).thread.store(nullptr, std::memory_order_relaxed);
-    }
+    if (   explosive
+        && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
+        && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
+        thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
+
+    if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
+        && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
+        thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
 
-    bool marked() { return otherThread; }
+    return thisThread->state;
+  }
+
+  // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
+  // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
+  // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
+  // results spanning a wide range of k values.
+  struct Skill {
+    Skill(int skill_level, int uci_elo) {
+        if (uci_elo)
+            level = std::clamp(std::pow((uci_elo - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0);
+        else
+            level = double(skill_level);
+    }
+    bool enabled() const { return level < 20.0; }
+    bool time_to_pick(Depth depth) const { return depth == 1 + int(level); }
+    Move pick_best(size_t multiPV);
 
-    private:
-    Breadcrumb* location;
-    bool otherThread, owning;
+    double level;
+    Move best = MOVE_NONE;
   };
 
-  template <NodeType NT>
+  template <NodeType nodeType>
   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode);
 
-  template <NodeType NT>
+  template <NodeType nodeType>
   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth = 0);
 
   Value value_to_tt(Value v, int ply);
@@ -195,7 +181,7 @@ namespace {
 void Search::init() {
 
   for (int i = 1; i < MAX_MOVES; ++i)
-      Reductions[i] = int((21.3 + 2 * std::log(Threads.size())) * std::log(i + 0.25 * std::log(i)));
+      Reductions[i] = int((21.9 + std::log(Threads.size()) / 2) * std::log(i));
 }
 
 
@@ -265,10 +251,11 @@ void MainThread::search() {
       Time.availableNodes += Limits.inc[us] - Threads.nodes_searched();
 
   Thread* bestThread = this;
+  Skill skill = Skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
 
   if (   int(Options["MultiPV"]) == 1
       && !Limits.depth
-      && !(Skill(Options["Skill Level"]).enabled() || int(Options["UCI_LimitStrength"]))
+      && !skill.enabled()
       && rootMoves[0].pv[0] != MOVE_NONE)
       bestThread = Threads.get_best_thread();
 
@@ -296,10 +283,10 @@ void Thread::search() {
   // To allow access to (ss-7) up to (ss+2), the stack must be oversized.
   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
   // which accesses its argument at ss-6, also near the root.
-  // The latter is needed for statScores and killer initialization.
+  // The latter is needed for statScore and killer initialization.
   Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
   Move  pv[MAX_PLY+1];
-  Value bestValue, alpha, beta, delta;
+  Value alpha, beta, delta;
   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
   Depth lastBestMoveDepth = 0;
   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
@@ -311,6 +298,9 @@ void Thread::search() {
   for (int i = 7; i > 0; i--)
       (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0]; // Use as a sentinel
 
+  for (int i = 0; i <= MAX_PLY + 2; ++i)
+      (ss+i)->ply = i;
+
   ss->pv = pv;
 
   bestValue = delta = alpha = -VALUE_INFINITE;
@@ -330,19 +320,7 @@ void Thread::search() {
   std::fill(&lowPlyHistory[MAX_LPH - 2][0], &lowPlyHistory.back().back() + 1, 0);
 
   size_t multiPV = size_t(Options["MultiPV"]);
-
-  // Pick integer skill levels, but non-deterministically round up or down
-  // such that the average integer skill corresponds to the input floating point one.
-  // UCI_Elo is converted to a suitable fractional skill level, using anchoring
-  // to CCRL Elo (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo
-  // for match (TC 60+0.6) results spanning a wide range of k values.
-  PRNG rng(now());
-  double floatLevel = Options["UCI_LimitStrength"] ?
-                      std::clamp(std::pow((Options["UCI_Elo"] - 1346.6) / 143.4, 1 / 0.806), 0.0, 20.0) :
-                        double(Options["Skill Level"]);
-  int intLevel = int(floatLevel) +
-                 ((floatLevel - int(floatLevel)) * 1024 > rng.rand<unsigned>() % 1024  ? 1 : 0);
-  Skill skill(intLevel);
+  Skill skill(Options["Skill Level"], Options["UCI_LimitStrength"] ? int(Options["UCI_Elo"]) : 0);
 
   // When playing with strength handicap enable MultiPV search that we will
   // use behind the scenes to retrieve a set of possible moves.
@@ -350,21 +328,16 @@ void Thread::search() {
       multiPV = std::max(multiPV, (size_t)4);
 
   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
-  ttHitAverage = TtHitAverageWindow * TtHitAverageResolution / 2;
-
-  int ct = int(Options["Contempt"]) * PawnValueEg / 100; // From centipawns
 
-  // In analysis mode, adjust contempt in accordance with user preference
-  if (Limits.infinite || Options["UCI_AnalyseMode"])
-      ct =  Options["Analysis Contempt"] == "Off"  ? 0
-          : Options["Analysis Contempt"] == "Both" ? ct
-          : Options["Analysis Contempt"] == "White" && us == BLACK ? -ct
-          : Options["Analysis Contempt"] == "Black" && us == WHITE ? -ct
-          : ct;
+  doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
+  doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
 
-  // Evaluation score is from the white point of view
-  contempt = (us == WHITE ?  make_score(ct, ct / 2)
-                          : -make_score(ct, ct / 2));
+  nodesLastExplosive = nodes;
+  nodesLastNormal    = nodes;
+  state              = EXPLOSION_NONE;
+  trend              = SCORE_ZERO;
+  optimism[ us]      = Value(25);
+  optimism[~us]      = -optimism[us];
 
   int searchAgainCounter = 0;
 
@@ -405,26 +378,29 @@ void Thread::search() {
           // Reset aspiration window starting size
           if (rootDepth >= 4)
           {
-              Value prev = rootMoves[pvIdx].previousScore;
-              delta = Value(17);
+              Value prev = rootMoves[pvIdx].averageScore;
+              delta = Value(17) + int(prev) * prev / 16384;
               alpha = std::max(prev - delta,-VALUE_INFINITE);
               beta  = std::min(prev + delta, VALUE_INFINITE);
 
-              // Adjust contempt based on root move's previousScore (dynamic contempt)
-              int dct = ct + (113 - ct / 2) * prev / (abs(prev) + 147);
+              // Adjust trend and optimism based on root move's previousScore
+              int tr = sigmoid(prev, 0, 0, 147, 113, 1);
+              trend = (us == WHITE ?  make_score(tr, tr / 2)
+                                   : -make_score(tr, tr / 2));
 
-              contempt = (us == WHITE ?  make_score(dct, dct / 2)
-                                      : -make_score(dct, dct / 2));
+              int opt = sigmoid(prev, 0, 25, 147, 14464, 256);
+              optimism[ us] = Value(opt);
+              optimism[~us] = -optimism[us];
           }
 
           // Start with a small aspiration window and, in the case of a fail
           // high/low, re-search with a bigger window until we don't fail
           // high/low anymore.
-          failedHighCnt = 0;
+          int failedHighCnt = 0;
           while (true)
           {
               Depth adjustedDepth = std::max(1, rootDepth - failedHighCnt - searchAgainCounter);
-              bestValue = Stockfish::search<PV>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
+              bestValue = Stockfish::search<Root>(rootPos, ss, alpha, beta, adjustedDepth, false);
 
               // Bring the best move to the front. It is critical that sorting
               // is done with a stable algorithm because all the values but the
@@ -520,8 +496,8 @@ void Thread::search() {
               totBestMoveChanges += th->bestMoveChanges;
               th->bestMoveChanges = 0;
           }
-          double bestMoveInstability = 1 + 2 * totBestMoveChanges / Threads.size();
-
+          double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
+                                              * totBestMoveChanges / Threads.size();
           double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
 
           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
@@ -567,18 +543,26 @@ namespace {
 
   // search<>() is the main search function for both PV and non-PV nodes
 
-  template <NodeType NT>
+  template <NodeType nodeType>
   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
 
-    constexpr bool PvNode = NT == PV;
-    const bool rootNode = PvNode && ss->ply == 0;
+    Thread* thisThread = pos.this_thread();
+
+    // Step 0. Limit search explosion
+    if (   ss->ply > 10
+        && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
+        && depth > (ss-1)->depth)
+       depth = (ss-1)->depth;
+
+    constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
+    constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
 
     // Check if we have an upcoming move which draws by repetition, or
     // if the opponent had an alternative move earlier to this position.
-    if (   pos.rule50_count() >= 3
+    if (   !rootNode
+        && pos.rule50_count() >= 3
         && alpha < VALUE_DRAW
-        && !rootNode
         && pos.has_game_cycle(ss->ply))
     {
         alpha = value_draw(pos.this_thread());
@@ -588,7 +572,7 @@ namespace {
 
     // Dive into quiescence search when the depth reaches zero
     if (depth <= 0)
-        return qsearch<NT>(pos, ss, alpha, beta);
+        return qsearch<PvNode ? PV : NonPV>(pos, ss, alpha, beta);
 
     assert(-VALUE_INFINITE <= alpha && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
@@ -604,18 +588,17 @@ namespace {
     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
     Depth extension, newDepth;
     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, probCutBeta;
-    bool formerPv, givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
+    bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning,
          ttCapture, singularQuietLMR;
     Piece movedPiece;
-    int moveCount, captureCount, quietCount;
+    int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement;
 
     // Step 1. Initialize node
-    Thread* thisThread = pos.this_thread();
     ss->inCheck        = pos.checkers();
     priorCapture       = pos.captured_piece();
     Color us           = pos.side_to_move();
-    moveCount          = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
+    moveCount          = bestMoveCount = captureCount = quietCount = ss->moveCount = 0;
     bestValue          = -VALUE_INFINITE;
     maxValue           = VALUE_INFINITE;
 
@@ -647,14 +630,20 @@ namespace {
         if (alpha >= beta)
             return alpha;
     }
+    else
+        thisThread->rootDelta = beta - alpha;
 
     assert(0 <= ss->ply && ss->ply < MAX_PLY);
 
-    (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
-    (ss+1)->ttPv = false;
+    (ss+1)->ttPv         = false;
     (ss+1)->excludedMove = bestMove = MOVE_NONE;
-    (ss+2)->killers[0] = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
-    Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
+    (ss+2)->killers[0]   = (ss+2)->killers[1] = MOVE_NONE;
+    ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions;
+    ss->depth            = depth;
+    Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
+
+    // Update the running average statistics for double extensions
+    thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
 
     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
@@ -673,9 +662,9 @@ namespace {
     ttValue = ss->ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply, pos.rule50_count()) : VALUE_NONE;
     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
             : ss->ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
+    ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
     if (!excludedMove)
         ss->ttPv = PvNode || (ss->ttHit && tte->is_pv());
-    formerPv = ss->ttPv && !PvNode;
 
     // Update low ply history for previous move if we are near root and position is or has been in PV
     if (   ss->ttPv
@@ -685,14 +674,10 @@ namespace {
         && is_ok((ss-1)->currentMove))
         thisThread->lowPlyHistory[ss->ply - 1][from_to((ss-1)->currentMove)] << stat_bonus(depth - 5);
 
-    // thisThread->ttHitAverage can be used to approximate the running average of ttHit
-    thisThread->ttHitAverage =   (TtHitAverageWindow - 1) * thisThread->ttHitAverage / TtHitAverageWindow
-                                + TtHitAverageResolution * ss->ttHit;
-
     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
     if (  !PvNode
         && ss->ttHit
-        && tte->depth() >= depth
+        && tte->depth() > depth - (thisThread->id() % 2 == 1)
         && ttValue != VALUE_NONE // Possible in case of TT access race
         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
@@ -703,7 +688,7 @@ namespace {
             if (ttValue >= beta)
             {
                 // Bonus for a quiet ttMove that fails high
-                if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
+                if (!ttCapture)
                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth), depth);
 
                 // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
@@ -711,7 +696,7 @@ namespace {
                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
             }
             // Penalty for a quiet ttMove that fails low
-            else if (!pos.capture_or_promotion(ttMove))
+            else if (!ttCapture)
             {
                 int penalty = -stat_bonus(depth);
                 thisThread->mainHistory[us][from_to(ttMove)] << penalty;
@@ -785,6 +770,7 @@ namespace {
         // Skip early pruning when in check
         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
         improving = false;
+        improvement = 0;
         goto moves_loop;
     }
     else if (ss->ttHit)
@@ -805,46 +791,45 @@ namespace {
     }
     else
     {
-        // In case of null move search use previous static eval with a different sign
-        // and addition of two tempos
-        if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
-            ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
-        else
-            ss->staticEval = eval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
+        ss->staticEval = eval = evaluate(pos);
 
         // Save static evaluation into transposition table
-        tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
+        if (!excludedMove)
+            tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
     }
 
     // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
     {
-        int bonus = std::clamp(-depth * 4 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval - 2 * Tempo), -1000, 1000);
+        int bonus = std::clamp(-16 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -2000, 2000);
         thisThread->mainHistory[~us][from_to((ss-1)->currentMove)] << bonus;
     }
 
-    // Set up improving flag that is used in various pruning heuristics
-    // We define position as improving if static evaluation of position is better
-    // Than the previous static evaluation at our turn
-    // In case of us being in check at our previous move we look at move prior to it
-    improving =  (ss-2)->staticEval == VALUE_NONE
-               ? ss->staticEval > (ss-4)->staticEval || (ss-4)->staticEval == VALUE_NONE
-               : ss->staticEval > (ss-2)->staticEval;
+    // Set up the improvement variable, which is the difference between the current
+    // static evaluation and the previous static evaluation at our turn (if we were
+    // in check at our previous move we look at the move prior to it). The improvement
+    // margin and the improving flag are used in various pruning heuristics.
+    improvement =   (ss-2)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-2)->staticEval
+                  : (ss-4)->staticEval != VALUE_NONE ? ss->staticEval - (ss-4)->staticEval
+                  :                                    200;
 
-    // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo)
-    if (   !PvNode
+    improving = improvement > 0;
+
+    // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
+    // The depth condition is important for mate finding.
+    if (   !ss->ttPv
         &&  depth < 9
         &&  eval - futility_margin(depth, improving) >= beta
-        &&  eval < VALUE_KNOWN_WIN) // Do not return unproven wins
+        &&  eval < 15000) // 50% larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins.
         return eval;
 
     // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
     if (   !PvNode
         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
-        && (ss-1)->statScore < 24185
+        && (ss-1)->statScore < 23767
         &&  eval >= beta
         &&  eval >= ss->staticEval
-        &&  ss->staticEval >= beta - 24 * depth - 34 * improving + 162 * ss->ttPv + 159
+        &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 204
         && !excludedMove
         &&  pos.non_pawn_material(us)
         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
@@ -852,7 +837,7 @@ namespace {
         assert(eval - beta >= 0);
 
         // Null move dynamic reduction based on depth and value
-        Depth R = (1062 + 68 * depth) / 256 + std::min(int(eval - beta) / 190, 3);
+        Depth R = std::min(int(eval - beta) / 205, 3) + depth / 3 + 4;
 
         ss->currentMove = MOVE_NULL;
         ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[0][0][NO_PIECE][0];
@@ -890,7 +875,7 @@ namespace {
 
     probCutBeta = beta + 209 - 44 * improving;
 
-    // Step 9. ProbCut (~10 Elo)
+    // Step 9. ProbCut (~4 Elo)
     // If we have a good enough capture and a reduced search returns a value
     // much above beta, we can (almost) safely prune the previous move.
     if (   !PvNode
@@ -905,32 +890,19 @@ namespace {
              && ttValue != VALUE_NONE
              && ttValue < probCutBeta))
     {
-        // if ttMove is a capture and value from transposition table is good enough produce probCut
-        // cutoff without digging into actual probCut search
-        if (   ss->ttHit
-            && tte->depth() >= depth - 3
-            && ttValue != VALUE_NONE
-            && ttValue >= probCutBeta
-            && ttMove
-            && pos.capture_or_promotion(ttMove))
-            return probCutBeta;
-
         assert(probCutBeta < VALUE_INFINITE);
 
         MovePicker mp(pos, ttMove, probCutBeta - ss->staticEval, &captureHistory);
-        int probCutCount = 0;
         bool ttPv = ss->ttPv;
         ss->ttPv = false;
 
-        while (   (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
-               && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
+        while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
             {
                 assert(pos.capture_or_promotion(move));
                 assert(depth >= 5);
 
                 captureOrPromotion = true;
-                probCutCount++;
 
                 ss->currentMove = move;
                 ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
@@ -964,18 +936,23 @@ namespace {
          ss->ttPv = ttPv;
     }
 
-    // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2
+    // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
     if (   PvNode
         && depth >= 6
         && !ttMove)
         depth -= 2;
 
-moves_loop: // When in check, search starts from here
+    if (   cutNode
+        && depth >= 9
+        && !ttMove)
+        depth--;
 
-    ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
+moves_loop: // When in check, search starts here
+
+    int rangeReduction = 0;
 
     // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
-    probCutBeta = beta + 400;
+    probCutBeta = beta + 409;
     if (   ss->inCheck
         && !PvNode
         && depth >= 4
@@ -1006,8 +983,12 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     value = bestValue;
     singularQuietLMR = moveCountPruning = false;
 
-    // Mark this node as being searched
-    ThreadHolding th(thisThread, posKey, ss->ply);
+    // Indicate PvNodes that will probably fail low if the node was searched
+    // at a depth equal or greater than the current depth, and the result of this search was a fail low.
+    bool likelyFailLow =    PvNode
+                         && ttMove
+                         && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
+                         && tte->depth() >= depth;
 
     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
     // or a beta cutoff occurs.
@@ -1044,18 +1025,10 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       movedPiece = pos.moved_piece(move);
       givesCheck = pos.gives_check(move);
 
-      // Indicate PvNodes that will probably fail low if node was searched with non-PV search
-      // at depth equal or greater to current depth and result of this search was far below alpha
-      bool likelyFailLow =    PvNode
-                           && ttMove
-                           && (tte->bound() & BOUND_UPPER)
-                           && ttValue < alpha + 200 + 100 * depth
-                           && tte->depth() >= depth;
-
       // Calculate new depth for this move
       newDepth = depth - 1;
 
-      // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo)
+      // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
       if (  !rootNode
           && pos.non_pawn_material(us)
           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
@@ -1064,7 +1037,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
 
           // Reduced depth of the next LMR search
-          int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount), 0);
+          int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2), 0);
 
           if (   captureOrPromotion
               || givesCheck)
@@ -1081,24 +1054,25 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           }
           else
           {
-              // Countermoves based pruning (~20 Elo)
-              if (   lmrDepth < 4 + ((ss-1)->statScore > 0 || (ss-1)->moveCount == 1)
-                  && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
-                  && (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold)
+              int history =   (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
+                            + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
+                            + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
+
+              // Continuation history based pruning (~20 Elo)
+              if (   lmrDepth < 5
+                  && history < -3000 * depth + 3000)
                   continue;
 
+              history += thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
+
               // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
-              if (   lmrDepth < 7
-                  && !ss->inCheck
-                  && ss->staticEval + 174 + 157 * lmrDepth <= alpha
-                  &&  (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
-                    + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
-                    + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
-                    + (*contHist[5])[movedPiece][to_sq(move)] / 3 < 28255)
+              if (   !ss->inCheck
+                  && lmrDepth < 8
+                  && ss->staticEval + 142 + 139 * lmrDepth + history / 64 <= alpha)
                   continue;
 
               // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
-              if (!pos.see_ge(move, Value(-(30 - std::min(lmrDepth, 18)) * lmrDepth * lmrDepth)))
+              if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
                   continue;
           }
       }
@@ -1110,17 +1084,17 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
       // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
       // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
-      if (    depth >= 7
+      if (   !rootNode
+          &&  depth >= 7
           &&  move == ttMove
-          && !rootNode
           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
        /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
           &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
           &&  tte->depth() >= depth - 3)
       {
-          Value singularBeta = ttValue - ((formerPv + 4) * depth) / 2;
-          Depth singularDepth = (depth - 1 + 3 * formerPv) / 2;
+          Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
+          Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
 
           ss->excludedMove = move;
           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
@@ -1130,6 +1104,12 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           {
               extension = 1;
               singularQuietLMR = !ttCapture;
+
+              // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
+              if (   !PvNode
+                  && value < singularBeta - 75
+                  && ss->doubleExtensions <= 6)
+                  extension = 2;
           }
 
           // Multi-cut pruning
@@ -1140,26 +1120,33 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           else if (singularBeta >= beta)
               return singularBeta;
 
-          // If the eval of ttMove is greater than beta we try also if there is another
-          // move that pushes it over beta, if so also produce a cutoff.
+          // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
           else if (ttValue >= beta)
-          {
-              ss->excludedMove = move;
-              value = search<NonPV>(pos, ss, beta - 1, beta, (depth + 3) / 2, cutNode);
-              ss->excludedMove = MOVE_NONE;
-
-              if (value >= beta)
-                  return beta;
-          }
+              extension = -2;
       }
 
-      // Check extension (~2 Elo)
-      else if (    givesCheck
-               && (pos.is_discovered_check_on_king(~us, move) || pos.see_ge(move)))
+      // Capture extensions for PvNodes and cutNodes
+      else if (   (PvNode || cutNode)
+               && captureOrPromotion
+               && moveCount != 1)
+          extension = 1;
+
+      // Check extensions
+      else if (   givesCheck
+               && depth > 6
+               && abs(ss->staticEval) > 100)
+          extension = 1;
+
+      // Quiet ttMove extensions
+      else if (   PvNode
+               && move == ttMove
+               && move == ss->killers[0]
+               && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
           extension = 1;
 
       // Add extension to new depth
       newDepth += extension;
+      ss->doubleExtensions = (ss-1)->doubleExtensions + (extension == 2);
 
       // Speculative prefetch as early as possible
       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
@@ -1180,105 +1167,71 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
       if (    depth >= 3
           &&  moveCount > 1 + 2 * rootNode
-          && (  !captureOrPromotion
-              || moveCountPruning
-              || ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] <= alpha
-              || cutNode
-              || (!PvNode && !formerPv && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.captured_piece())] < 3678)
-              || thisThread->ttHitAverage < 432 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024))
+          && (   !ss->ttPv
+              || !captureOrPromotion
+              || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
       {
-          Depth r = reduction(improving, depth, moveCount);
+          Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2);
 
-          // Decrease reduction if the ttHit running average is large
-          if (thisThread->ttHitAverage > 537 * TtHitAverageResolution * TtHitAverageWindow / 1024)
+          // Decrease reduction at some PvNodes (~2 Elo)
+          if (   PvNode
+              && bestMoveCount <= 3
+              && beta - alpha >= thisThread->rootDelta / 4)
               r--;
 
-          // Increase reduction if other threads are searching this position
-          if (th.marked())
-              r++;
-
           // Decrease reduction if position is or has been on the PV
-          // and node is not likely to fail low. (~10 Elo)
+          // and node is not likely to fail low. (~3 Elo)
           if (   ss->ttPv
               && !likelyFailLow)
               r -= 2;
 
           // Increase reduction at root and non-PV nodes when the best move does not change frequently
           if (   (rootNode || !PvNode)
-              && thisThread->rootDepth > 10
               && thisThread->bestMoveChanges <= 2)
               r++;
 
-          // More reductions for late moves if position was not in previous PV
-          if (   moveCountPruning
-              && !formerPv)
-              r++;
-
-          // Decrease reduction if opponent's move count is high (~5 Elo)
+          // Decrease reduction if opponent's move count is high (~1 Elo)
           if ((ss-1)->moveCount > 13)
               r--;
 
-          // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~3 Elo)
+          // Decrease reduction if ttMove has been singularly extended (~1 Elo)
           if (singularQuietLMR)
               r--;
 
-          if (captureOrPromotion)
-          {
-              // Increase reduction for non-checking captures likely to be bad
-              if (   !givesCheck
-                  && ss->staticEval + PieceValue[EG][pos.captured_piece()] + 210 * depth <= alpha)
-                  r++;
-          }
-          else
-          {
-              // Increase reduction if ttMove is a capture (~5 Elo)
-              if (ttCapture)
-                  r++;
-
-              // Increase reduction at root if failing high
-              r += rootNode ? thisThread->failedHighCnt * thisThread->failedHighCnt * moveCount / 512 : 0;
-
-              // Increase reduction for cut nodes (~10 Elo)
-              if (cutNode)
-                  r += 2;
-
-              // Decrease reduction for moves that escape a capture. Filter out
-              // castling moves, because they are coded as "king captures rook" and
-              // hence break reverse_move() (~2 Elo)
-              else if (    type_of(move) == NORMAL
-                       && !pos.see_ge(reverse_move(move)))
-                  r -= 2 + ss->ttPv - (type_of(movedPiece) == PAWN);
-
-              ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
-                             + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
-                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
-                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
-                             - 4741;
-
-              // Decrease/increase reduction by comparing opponent's stat score (~10 Elo)
-              if (ss->statScore >= -89 && (ss-1)->statScore < -116)
-                  r--;
-
-              else if ((ss-1)->statScore >= -112 && ss->statScore < -100)
-                  r++;
-
-              // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
-              // If we are not in check use statScore, but if we are in check we use
-              // the sum of main history and first continuation history with an offset.
-              if (ss->inCheck)
-                  r -= (thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
-                     + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] - 3833) / 16384;
-              else
-                  r -= ss->statScore / 14790;
-          }
+          // Increase reduction for cut nodes (~3 Elo)
+          if (cutNode && move != ss->killers[0])
+              r += 2;
+
+          // Increase reduction if ttMove is a capture (~3 Elo)
+          if (ttCapture)
+              r++;
+
+          ss->statScore =  thisThread->mainHistory[us][from_to(move)]
+                         + (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)]
+                         + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
+                         + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)]
+                         - 4923;
+
+          // Decrease/increase reduction for moves with a good/bad history (~30 Elo)
+          r -= ss->statScore / 14721;
 
-          // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if
-          // reductions are really negative and movecount is low, we allow this move
-          // to be searched deeper than the first move.
-          Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + (r < -1 && moveCount <= 5));
+          // In general we want to cap the LMR depth search at newDepth. But if reductions
+          // are really negative and movecount is low, we allow this move to be searched
+          // deeper than the first move (this may lead to hidden double extensions).
+          int deeper =   r >= -1                   ? 0
+                       : moveCount <= 5            ? 2
+                       : PvNode && depth > 6       ? 1
+                       : cutNode && moveCount <= 7 ? 1
+                       :                             0;
+
+          Depth d = std::clamp(newDepth - r, 1, newDepth + deeper);
 
           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
 
+          // Range reductions (~3 Elo)
+          if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
+              rangeReduction++;
+
           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
           didLMR = true;
@@ -1333,6 +1286,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           RootMove& rm = *std::find(thisThread->rootMoves.begin(),
                                     thisThread->rootMoves.end(), move);
 
+          rm.averageScore = rm.averageScore != -VALUE_INFINITE ? (2 * value + rm.averageScore) / 3 : value;
+
           // PV move or new best move?
           if (moveCount == 1 || value > alpha)
           {
@@ -1345,9 +1300,11 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
               for (Move* m = (ss+1)->pv; *m != MOVE_NONE; ++m)
                   rm.pv.push_back(*m);
 
-              // We record how often the best move has been changed in each
-              // iteration. This information is used for time management and LMR
-              if (moveCount > 1)
+              // We record how often the best move has been changed in each iteration.
+              // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
+              // we must take care to only do this for the first PV line.
+              if (   moveCount > 1
+                  && !thisThread->pvIdx)
                   ++thisThread->bestMoveChanges;
           }
           else
@@ -1369,11 +1326,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
                   update_pv(ss->pv, move, (ss+1)->pv);
 
               if (PvNode && value < beta) // Update alpha! Always alpha < beta
+              {
                   alpha = value;
+                  bestMoveCount++;
+              }
               else
               {
                   assert(value >= beta); // Fail high
-                  ss->statScore = 0;
                   break;
               }
           }
@@ -1418,7 +1377,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     // Bonus for prior countermove that caused the fail low
     else if (   (depth >= 3 || PvNode)
              && !priorCapture)
-        update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth));
+        update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, stat_bonus(depth) * (1 + (PvNode || cutNode)));
 
     if (PvNode)
         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
@@ -1447,10 +1406,11 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
   // qsearch() is the quiescence search function, which is called by the main search
   // function with zero depth, or recursively with further decreasing depth per call.
-  template <NodeType NT>
+  template <NodeType nodeType>
   Value qsearch(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth) {
 
-    constexpr bool PvNode = NT == PV;
+    static_assert(nodeType != Root);
+    constexpr bool PvNode = nodeType == PV;
 
     assert(alpha >= -VALUE_INFINITE && alpha < beta && beta <= VALUE_INFINITE);
     assert(PvNode || (alpha == beta - 1));
@@ -1464,19 +1424,17 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     Key posKey;
     Move ttMove, move, bestMove;
     Depth ttDepth;
-    Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
+    Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase;
     bool pvHit, givesCheck, captureOrPromotion;
     int moveCount;
 
     if (PvNode)
     {
-        oldAlpha = alpha; // To flag BOUND_EXACT when eval above alpha and no available moves
         (ss+1)->pv = pv;
         ss->pv[0] = MOVE_NONE;
     }
 
     Thread* thisThread = pos.this_thread();
-    (ss+1)->ply = ss->ply + 1;
     bestMove = MOVE_NONE;
     ss->inCheck = pos.checkers();
     moveCount = 0;
@@ -1529,10 +1487,9 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
         }
         else
             // In case of null move search use previous static eval with a different sign
-            // and addition of two tempos
             ss->staticEval = bestValue =
             (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL ? evaluate(pos)
-                                             : -(ss-1)->staticEval + 2 * Tempo;
+                                             : -(ss-1)->staticEval;
 
         // Stand pat. Return immediately if static value is at least beta
         if (bestValue >= beta)
@@ -1557,7 +1514,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
-    // queen and checking knight promotions, and other checks(only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
+    // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
     // will be generated.
     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
                                       &thisThread->captureHistory,
@@ -1569,6 +1526,10 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     {
       assert(is_ok(move));
 
+      // Check for legality
+      if (!pos.legal(move))
+          continue;
+
       givesCheck = pos.gives_check(move);
       captureOrPromotion = pos.capture_or_promotion(move);
 
@@ -1607,20 +1568,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       // Speculative prefetch as early as possible
       prefetch(TT.first_entry(pos.key_after(move)));
 
-      // Check for legality just before making the move
-      if (!pos.legal(move))
-      {
-          moveCount--;
-          continue;
-      }
-
       ss->currentMove = move;
       ss->continuationHistory = &thisThread->continuationHistory[ss->inCheck]
                                                                 [captureOrPromotion]
                                                                 [pos.moved_piece(move)]
                                                                 [to_sq(move)];
 
-      // CounterMove based pruning
+      // Continuation history based pruning
       if (  !captureOrPromotion
           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold
@@ -1629,7 +1583,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
       // Make and search the move
       pos.do_move(move, st, givesCheck);
-      value = -qsearch<NT>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
+      value = -qsearch<nodeType>(pos, ss+1, -beta, -alpha, depth - 1);
       pos.undo_move(move);
 
       assert(value > -VALUE_INFINITE && value < VALUE_INFINITE);
@@ -1665,8 +1619,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
     // Save gathered info in transposition table
     tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
-              bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
-              PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
+              bestValue >= beta ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER,
               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
 
     assert(bestValue > -VALUE_INFINITE && bestValue < VALUE_INFINITE);
@@ -1742,8 +1695,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     PieceType captured = type_of(pos.piece_on(to_sq(bestMove)));
 
     bonus1 = stat_bonus(depth + 1);
-    bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1                                 // larger bonus
-                                            : std::min(bonus1, stat_bonus(depth));   // smaller bonus
+    bonus2 = bestValue > beta + PawnValueMg ? bonus1               // larger bonus
+                                            : stat_bonus(depth);   // smaller bonus
 
     if (!pos.capture_or_promotion(bestMove))
     {
@@ -1809,10 +1762,6 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     thisThread->mainHistory[us][from_to(move)] << bonus;
     update_continuation_histories(ss, pos.moved_piece(move), to_sq(move), bonus);
 
-    // Penalty for reversed move in case of moved piece not being a pawn
-    if (type_of(pos.moved_piece(move)) != PAWN)
-        thisThread->mainHistory[us][from_to(reverse_move(move))] << -bonus;
-
     // Update countermove history
     if (is_ok((ss-1)->currentMove))
     {
@@ -1836,8 +1785,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     // RootMoves are already sorted by score in descending order
     Value topScore = rootMoves[0].score;
     int delta = std::min(topScore - rootMoves[multiPV - 1].score, PawnValueMg);
-    int weakness = 120 - 2 * level;
     int maxScore = -VALUE_INFINITE;
+    double weakness = 120 - 2 * level;
 
     // Choose best move. For each move score we add two terms, both dependent on
     // weakness. One is deterministic and bigger for weaker levels, and one is
@@ -1845,8 +1794,8 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     for (size_t i = 0; i < multiPV; ++i)
     {
         // This is our magic formula
-        int push = (  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
-                    + delta * (rng.rand<unsigned>() % weakness)) / 128;
+        int push = int((  weakness * int(topScore - rootMoves[i].score)
+                        + delta * (rng.rand<unsigned>() % int(weakness))) / 128);
 
         if (rootMoves[i].score + push >= maxScore)
         {