tation d’une configuration, les novices replacentenviron 4 pièces, les joueurs de club en replacentenviron 8, et les maîtres en replacent autour de 16.

Comment expliquer ces différences? Rappelonsqu’en règle générale, lorsqu’on effectue une tâchede mémoire de ce type, on restitue environ septéléments, sept étant le «nombre magique» supposécorrespondre à la taille de la mémoire à courtterme. Ainsi, quand on énonce successivement deschiffres dans un ordre aléatoire et quand ondemande à l’auditeur de les répéter immédiatementaprès, les performances de rappel sont de l’ordrede sept (plus ou moins deux éléments), quel quesoit le nombre de chiffres énoncés. Les performan-ces des novices dans le test des échiquiers cor-respondent bien au nombre d’élémentshabituellement retenus dans une tâche de mémoire(quatre pièces, mais il faut mémoriser leur natureet leur position sur l’échiquier), mais ce n’est pas lecas des experts, du moins dans une configurationréelle de jeu. Si les experts ont des performancesbien supérieures, avancent W. Chase et H. Simon,

c’est qu’ils disposent de connaissances particulièresdéjà mémorisées qui leur permettent d’analysertrès rapidement les configurations: des «chunks».

Des « chunks»structurent la perception

La mémoire des experts serait structurée par desgroupes de deux à cinq pièces qui apparaissent fré-quemment dans des positions déterminées et quientretiennent des relations d’attaque ou de défense.De tels groupes sont nommés chunks en anglais (voirla figure 3), et cette dénomination est passée dans lelangage courant en français. En 1973, H. Simon etKevin Gilmartin, à l’Université de Pitsburgh tententde réaliser une simulation informatique des perfor-mances des experts. Selon eux, pour en rendrecompte, il faut imaginer que leur mémoire contientenviron 50000chunks organisés en réseau. Ceschunks, porteurs de sens, permettraient une analyserapide des situations en autorisant une interpréta-tion des différentes zones des configurations. Par

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É Les joueurs d’échecs expérimentés et les novices se distinguent par leur découpage

visuel de l’échiquier. Un grand maître d’échecs regarde «entre les pièces».

Comment un grand maître d’échecs peut-iljouer en simultané de nombreuses parties etles gagner, jouer des parties «en aveugle»sans voir les échiquiers, ou battre des ordi-nateurs dont la puissance de calcul excède

très largement ses capacités cérébrales? A-t-il uneintelligence hors du commun? Une mémoire surhu-maine? Apparemment non. Récemment, l’imageriecérébrale a révélé que l’activité cérébrale des spécia-listes ne diffère pas notablement de celle des novi-ces. De plus, les tests de mémorisation usuels nemettent pas en lumière de capacités hors normechez ces grands maîtres.

Les psychologues se sont intéressés à la mémoiredes maîtres au jeu d’échecs depuis très longtemps(notamment un précurseur, Alfred Binet, en 1894),à tel point que ce jeu a été qualifié de «drosophiledes psychologues» (la mouche drosophile est l’objetd’étude par excellence des généticiens). Une deleurs questions favorites était : en quoi le «systèmecognitif» d’un expert se distingue-t-il de celui d’unnovice? Dès les années 1960, il est apparu que,contrairement à une idée reçue, ce n’était pas tantla capacité à calculer de nombreux coups à l’a-vance qui distinguait l’expert du novice, mais sacapacité à percevoir très vite les zones de l’échi-quier importantes et les coups pertinents.

Les connaissances de l’expert ont ainsi une dou-ble fonction: elles lui permettent d’analyser trèsrapidement la configuration observée et d’orienter laréflexion vers les meilleurs coups à jouer. Selon uneformule d’un des pionniers des travaux sur le jeud’échecs, Adriaan de Groot, en 1965, «Un maître dujeu d’échecs ne cherche pas le bon coup, il le voit.»Les psychologues se sont interrogés: quelle est lanature des connaissances dont dispose l’expert, maisdont ne dispose pas le novice? En quoi les connais-sances des maîtres les aident-elles à mieux percevoiret à mieux orienter leurs décisions?

La prodigieuse mémoiredes joueurs d’échecs… aux échecs

Les maîtres au jeu d’échecs auraient-ils unemémoire supérieure à la moyenne? En 1973, lespsychologues William Chase et Herbert Simon, à lasuite des travaux d’A. de Groot, ont soumis desjoueurs d’échecs de différents niveaux à une tâchede mémorisation. Le groupe étudié comprenait desexperts (des maîtres), des joueurs avancés (desjoueurs de club), et des débutants. Les joueursdevaient mémoriser, en 5 secondes, un échiquiercomprenant 25 pièces, puis le reproduire au mieuxsur un échiquier vierge. Si toutes les pièces n’a-vaient pas été replacées, on les retirait toutes de l’é-chiquier et les joueurs avaient droit à un nouvelessai. Sept essais de cinq secondes sont ainsi effec-tués pour une même configuration.

Dans leur recherche, W. Chase et H. Simon pré-sentaient deux sortes de configurations à mémori-ser: des configurations issues de parties réelles etdes configurations où les pièces étaient disposéesaléatoirement sur l’échiquier. Pour bien comprendrela tâche, imaginez que vous deviez mémoriser pen-dant cinq secondes l’une des deux configurations(réelle ou aléatoire) de la figure 2, puis replacer lespièces pour reconstituer la position.

Les résultats obtenus par W. Chase et H. Simonmontrent en premier lieu que les joueurs de niveauxdifférents ne se distinguent pas par leur capacité demémoire pure. En effet, lorsque les configurationsprésentées sont aléatoires, les performances demémorisation des maîtres, des joueurs de club et desnovices sont équivalentes (environ quatre pièces sontreplacées après cinq secondes). En revanche, lorsqueles configurations sont empruntées à des parties réel-les, les performances des trois groupes diffèrentnotablement: les experts replacent beaucoup plus depièces que les autres. Après cinq secondes de présen-

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André DIDIERJEAN,Vincent FERRARI et Évelyne MARMÈCHE

La stratégiedu joueur d’échecs

2. La mémoire de l’expert.

Un novice mémoriseavec la même rapidité

ces deux configurations(celle de droite

correspond à unesituation de jeu réelle,

l’autre non). Un expertmémorise plus vite laconfiguration réelle.

1. Les joueursd’échecs, d’Honoré

Daumier. Il y a un siècleet demi, les maîtres

d’échecs utilisaient-ilsdéjà des «chunks» et

des « templates» pouranalyser le jeu?

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chunks et de templates. Dans son cerveau, ces diffé-rentes connaissances sont progressivement connec-tées les unes aux autres par des liens sémantiquesacquis au fil des parties. La répétition de situationsde jeu a établi des relations entre les templates sou-vent associés au cours d’une partie. Ces associationsévitent au joueur de passer en revue tout le champd’exploration des possibles comme le ferait un ordi-nateur. Ainsi, pendant l’analyse d’une configurationde jeu, le joueur expert va piocher dans sa «base dedonnées de templates» et saura très rapidementcomment doit être transformé un chunk présentdans une phase N du jeu, en un chunk adapté à laphase N+1. De cette façon, les templates pré-acti-vent les meilleurs coups à considérer à partir de laconfiguration en cours.

La mémoire des joueurs d’échecs serait-elle denature anticipatoire? Pour le vérifier, nous avonsmené deux expériences. Dans une première expé-rience, nous avons soumis des experts et des novicesau jeu d’échecs à une tâche de comparaison à courtterme. Des paires de configurations leur étaient pré-sentées successivement: la première configurationde chaque paire était présentée pendant cinq secon-des et les joueurs devaient juger le plus rapidementpossible, dès l’apparition de la seconde configura-tion, si elle était identique ou non à la première.

La tâche comportait en outre une particularitéimportante: tantôt la seconde configuration étaitune configuration qui, pour un expert, était prévisi-ble à partir de la première (constituant une suitelogique du jeu), tantôt c’était une configuration quiaurait pu la précéder. Les résultats montrent que lesexperts détectent plus rapidement la différenceentre deux configurations lorsqu’elles sont présen-tées dans l’ordre chronologique naturel du jeu quedans l’ordre temporel inverse, à «contre-jeu». Ainsi,tout se passe comme si les experts, mais non lesnovices, faisaient dès la présentation de la premièreconfiguration une prévision sur le déroulement dujeu. Une telle prévision, confirmée lorsque ladeuxième configuration constitue la suite attenduedu jeu, permettrait de repérer très rapidement la dif-férence entre les deux configurations.

Un tremplin vers le coup suivantDans une deuxième expérience, de reconnais-

sance à plus long terme, nous avons présenté auxsujets des configurations de jeu à mémoriser. Puison leur présentait une nouvelle série de configura-tions, de deux types: d’une part, les configurationsanciennes censées être mémorisées et, d’autre part,des nouvelles. Ces nouvelles configurations pou-vaient correspondre à la suite attendue de configu-rations déjà présentées, ou à des configurations quiauraient pu les précéder. Nous avons observé queles experts ont tendance à confondre les configu-rations anciennes et les nouvelles si celles-ci enconstituent la suite logique. Tout se passe commesi, dès la première présentation d’une configura-tion, les experts activaient déjà dans leur mémoirela configuration pouvant être anticipée.

Ces résultats révèlent que, face à une configura-tion de jeu, l’expert utilise ses connaissances,chunks et templates, pour une analyse rapide etsélective, mais qu’il accède aussi à des informa-tions sur le sens du jeu qui pourraient activer les

coups probables. Cette activation automatique deséquences de jeu conduirait les experts à une ana-lyse plus rapide des configurations dans la tâchede comparaison, mais aussi à des fausses recon-naissances, les maîtres croyant reconnaître desconfigurations qu’ils n’ont pourtant pas vues.

Les attributs du bon joueurQu’en est-il de notre question initiale : qu’est-ce

qui distingue un joueur avancé d’un novice? Chezle joueur avancé, les connaissances sont hiérarchi-sées. Le groupement des pièces en chunks et entemplates fait gagner du temps, augmente la lisi-bilité du jeu et oriente le choix des coups sansqu’il soit nécessaire d’explorer la multitude descombinaisons de pièces susceptibles de constituerle coup suivant. Les chunks sont des entités tac-tiques relativement statiques : on les définit par laproximité spatiale des pièces sur l’échiquier, leurcouleur, ou par les relations d’attaque ou dedéfense qu’elles entretiennent. Les templates sontdes figures dynamiques, des motifs de connais-sance plus larges, pouvant intégrer plus d’unedizaine de pièces, et permettant d’interpréter l’his-toire d’une configuration de jeu : les états anté-rieurs dont celle-ci est issue, et surtoutl’anticipation des actions pertinentes. L’activationde chunks caractérise les configurations de jeu,tandis que l’activation de templates identifie leszones stratégiques pertinentes. Ce qui compte,dans cette organisation des connaissances, c’est larestriction de l’espace de recherche des coups.

L’être humain ne peut pas jouer comme un ordi-nateur: ses capacités de calcul ne l’autorisent pas àcalculer les conséquences de chaque coup piècepar pièce. Il doit donc avoir recours à des astucesdu type «numéro de téléphone». Le plus étonnantest peut-être que cela fonctionne très bien, puisqueles dernières confrontations entre l’ordinateur etl’humain (Deep Fritz contre Vladimir Kramnik, enoctobre dernier) se sont soldées par un résultat nul.Le jeu d’échecs est-il vraiment la drosophile despsychologues? En génétique, les découverteseffectuées sur la drosophile ont ouvert de largesvoies de recherche dans le domaine de la biologiede l’homme et d’autres organismes. Les mécanis-mes d’expertise cognitive au jeu d’échecs pour-raient également inspirer des analyses similairesdans des activités a priori très différentes: F. Gobeta récemment montré que lors de l’acquisition dulangage, certains motifs sonores de la voix pour-raient être regroupés à la façon des chunks. �

© Cerveau&Psycho - N° 1 61

exemple, la position du roi roqué (chunk de la ligne dubas de l’échiquier de la figure 3) est une configurationfamilière signifiant que le roi est en sécurité (les piècesse protègent entre elles tout en protégeant le roi).

Dans la perspective de W. Chase et H. Simon,alors que les novices stockeraient dans les sept«cases» de leur mémoire à court terme sept pièces(ou même 4 pièces associées à des informationscomplémentaires: c’est un roi; il est noir; il est surla deuxième case en bas…), les experts pourraientstocker sept chunks de deux à cinq pièces chacun.De la même façon, si vous devez mémoriser uneliste de 70 chiffres et si vous réussissez à regrouperces 70 chiffres en numéros de téléphone que vousconnaissez déjà par cœur, vous ne mémoriserezplus sept chiffres mais sept numéros de téléphone,à savoir la totalité des chiffres à mémoriser. Leschunks aux échecs seraient un outil équivalent auxnuméros de téléphone: ils accélèrent la mémorisa-tion des positions des pièces. De telles structures deconnaissance sont également porteuses d’informa-tions susceptibles d’orienter la lecture du jeu.

Le rôle des chunks dans la perception échi-quéenne est bien illustré par une recherche publiéeen 2001 par les psychologues Eyal Reingold, NeilCharness, Marc Pomplun et Dave Stampe. Dans cesexpériences, des échiquiers réduits à trois cases decôté sont présentés sur un ordinateur: ils contien-nent quatre ou cinq pièces. Des joueurs d’échecs(experts ou novices) ont pour consigne de décider leplus rapidement possible si le roi présent sur l’écranest mis en échec, ou non, par les pièces adverses. Lesjoueurs donnent leur réponse très rapidement surdes dizaines de configurations se succédant à l’é-cran. Dans cette expérience, on a mesuré les fixa-tions oculaires des joueurs: un appareillagespécifique permet de mesurer très précisément oùsur l’écran se porte le regard des joueurs, et pendantcombien de millisecondes (voir la figure 4). Lesrésultats montrent que les joueurs experts et lesjoueurs novices ne regardent pas de la même façonles configurations de jeu. Les novices fixent briève-ment chacune des pièces alors que les experts arrê-tent leur regard moins souvent, mais pluslongtemps, et surtout entre les pièces.

Ce dernier résultat confirme que les experts dispo-sent en mémoire de blocs de pièces, les chunks. Atravers les chunks, ils perçoivent des ensembles depièces comme des touts. Ce sentiment d’unité d’unensemble de pièces est tel que les experts n’ont plusbesoin de regarder les pièces isolément, mais obser-vent seulement le centre du chunk.

Comment W. Chase et H. Simon définissent-ilsles groupes de pièces formant des chunks? La défi-nition d’un chunk est fondée sur la vitesse à laquelleles joueurs placent les pièces sur l’échiquier et sur lanature des relations entre les pièces. Si un joueurplace très rapidement trois pièces de la même cou-leur, entretenant des relations d’attaque (ou dedéfense) ou étant voisines sur l’échiquier, et si lejoueur marque une pause avant de disposer d’autrespièces qui diffèrent sur ces critères, alors W. Chase etH. Simon considèrent que les trois pièces constituentun chunk. À partir de critères d’analyse de ce type,ils mesurent le nombre de chunks restitués par lesexperts et observent alors un résultat curieux: lesmaîtres rappellent entre huit et neuf chunks, valeursupérieure au fameux chiffre 7.

Par ailleurs, les résultats obtenus récemment en1996 par Fernand Gobet et H. Simon à l’Universitéde Pittsburgh sont encore plus surprenants. Dansces expériences, les joueurs sont confrontés à cinqconfigurations de jeu présentées successivement, etnon plus à une seule. Ils doivent ensuite recréer surun échiquier les configurations qu’ils ont vues. Ils’avère qu’après avoir observé cinq secondes cha-cun des échiquiers, les experts sont capables dereplacer une cinquantaine de pièces, donc bien plusde sept chunks - même si l’on admet qu’un chunkpuisse comporter jusqu’à cinq pièces. Ce résultat aconduit à réviser la théorie de l’expertise proposéepar W. Chase et H. Simon. Pour rendre compte dunombre de pièces anormalement élevé mémorisépar les experts, F. Gobet et H. Simon ont proposéune nouvelle hypothèse: la mémoire des expertsrenfermerait d’autres connaissances que leschunks: il s’agirait de templates, un terme anglaissignifiant «modèle», ou «patron», ce qui sous-entend l’existence d’un plan d’organisation.

Des templates pourcomprendre et orienter le jeu

Les templates seraient constitués d’une douzainede pièces. De telles structures de connaissance neconstitueraient pas uniquement un découpage« instantané» de la scène du jeu d’échecs. Ils reflé-teraient également « l’histoire» d’une position, parexemple l’ouverture (phase initiale du jeu) dont estissue la configuration observée, ainsi que les mou-vements potentiels probables qui peuvent êtreeffectués à partir de la position. En outre, à la dif-férence des simples chunks, ces structures renfer-meraient également des variables : par exemple,dans telle ouverture, une case donnée peut êtreremplie soit par une tour, soit par un fou… Dèslors, le template constitue un cadre de penséeabstrait qui guide le joueur dans l’évolution de lapartie. Il sait que s’il met une tour à cet endroit, lejeu évoluera de telle façon, mais que s’il met unfou, il évoluera de telle autre. Outre leur fonctiond’analyse très rapide des configurations de jeu, lestemplates rempliraient une deuxième fonction:orienter le jeu et identifier les meilleurs coups.

Dans notre équipe, nous avons récemment mis enévidence l’aspect anticipatoire de la perception desmaîtres. Notre hypothèse était la suivante: lorsqu’unexpert analyse une situation connue, il accède demanière automatique aux connaissances enmémoire à long terme qu’il détient sous forme de

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3. Sur cet échiquier,trois groupes de piècesliées par descaractéristiquesfonctionnelles sontidentifiés par le joueur.De tels groupes sontnommés chunks, termeanglais signifiant«groupement».

4. Vision de novice etvision d’expert.

Lorsque des novicesregardent des groupesde cinq pièces (quatre

attaquants A et unroi K), leur regard passed’une pièce à l’autre : ils

ont besoin de toutobserver pour savoir si

la situation estdangereuse (schéma de

gauche). Les experts, aucontraire, fixent

davantage le centre de lazone. Ils identifient

visuellement desschémas de jeu globaux

qu’ils ont déjà stockés enmémoire.

Bibliographie

Fernand GOBET et al.,Chunking mechanisms inhuman learning in Trendsin Cognitive Sciences,vol. 5, p. 236, 2001. E.M. REINGOLD et al.,Visual Span in ExpertChess Players : Evidencefrom Eye Movements, inPsychological Science,vol. 12, p. 48, 2001.Fernand GOBET et H.A.SIMON, Templates in chessmemory : A mechanism forrecalling several boards, inCognitive Psychology,vol. 31, p. 1, 1996.W. G. CHASE etH. A. SIMON, Perceptionin chess in CognitivePsychology, vol. 4, p. 55,1973.

André DIDIERJEANest maître de conférences,

Vincent FERRARIdoctorant et

Évelyne MARMÈCHEchargée de recherches

au CNRS ; tous troistravaillent au Laboratoirede Psychologie Cognitive

de l'Université deProvence, à Aix-en-

Provence. Andre.Didierjean@up.univ-mrs.fr