Entwicklung einer flexiblen Schach-Engine zur Unterstützung nichtstandardisierter Brettkonfigurationen mit Untersuchung der Nutzerakzeptanz

Abstract

Diese Arbeit untersucht, wie sich grundlegende Verfahren von Schachengines auf nicht standardisierte Brettgeometrien übertragen lassen und wie sich das Spielen auf polymorphen Brettern hinsichtlich subjektiver Belastung, Spielverhalten und Spielerleben vom Spiel auf einem Standardbrett unterscheidet. Hierzu wurde mit Uncy eine in C#/.NET implementierte Engine entwickelt, die unterschiedliche Brettgrößen und inaktive Felder zur Laufzeit verarbeitet. Sie kombiniert eine flexible Brettrepräsentation mit geometrieabhängiger Zuggenerierung, etablierten Suchverfahren und einer adaptiven Bewertungsfunktion. Ein Vergleich der Zuggenerierung mit der etablierten Variantenengine Fairy-Stockfish ergab für exemplarische Brettkonfigurationen übereinstimmende Knotenzahlen. Laufzeitmessungen zeigten außerdem, dass die Suchzeiten für den Einsatz als interaktiver Spielgegner ausreichend kurz waren. Eine Webanwendung diente zugleich als Spieloberfläche und Erhebungsinstrument. In einer Remote-Nutzerstudie im Within-Subject-Design spielten 23 Personen zunächst auf einem Standardbrett und anschließend auf polymorphen Brettern. Dabei war die subjektiv empfundene Belastung in der polymorphen Phase signifikant höher. Entgegen der Erwartung trafen die Teilnehmenden ihre Entscheidungen jedoch schneller; eine statistisch belastbare Verschlechterung der Zugqualität zeigte sich nicht. Der durchschnittliche Spielspaß blieb nahezu unverändert, während die individuellen Bewertungen stärker auseinanderfielen. Die Ergebnisse zeigen, dass flexible Schachengines für polymorphe Brettgeometrien technisch realisierbar sind und solche Geometrien vor allem das subjektive Spielerleben verändern. Aufgrund der begrenzten Stichprobe und der festen Versuchsreihenfolge sind die empirischen Befunde als erste Hinweise zu verstehen.

This thesis investigates how fundamental chess-engine methods can be transferred to nonstandard board geometries and how playing on polymorphic boards differs from playing on a standard board in terms of subjective workload, playing behavior, and player experience. To this end, Uncy was developed, a C#/.NET chess engine capable of processing different board sizes and inactive squares at runtime. It combines a flexible board representation with geometry-dependent move generation, established search methods, and an adaptive evaluation function. A comparison of its move generation with the established chess-variant engine Fairy-Stockfish produced identical node counts for representative board configurations. Runtime measurements further showed that search times were sufficiently short for the engine to serve as an interactive opponent. A web application functioned as both the playing interface and the study instrument. In a remote user study with a within-subject design, 23 participants first played on a standard board and then on polymorphic boards. Subjective workload was significantly higher during the polymorphic phase. Contrary to expectations, participants made their decisions faster, while no statistically reliable deterioration in move quality was observed. Average enjoyment remained almost unchanged, although individual ratings became more polarized. The findings demonstrate that flexible chess engines for polymorphic board geometries are technically feasible and that such geometries primarily alter the subjective experience of play. Given the limited sample and fixed order of conditions, the empirical findings should be regarded as preliminary evidence.