Théorie des jeux

Le bridge : cartes, probabilités et raisonnement

Le bridge se joue à quatre, en deux équipes de partenaires assis face à face : Nord-Sud contre Est-Ouest. Chaque joueur reçoit 13 cartes ; une enchère fixe le contrat — combien de levées l'équipe s'engage à faire, et dans quelle couleur d'atout —, puis on joue les 13 levées. C'est un jeu d'information incomplète : on ne voit que ses cartes et, après la première carte, celles du « mort ». Le bon joueur compte, calcule des probabilités et déduit ce qu'il ne voit pas. Cette page suit une donne, de la distribution à la dernière levée, et finit par une machine qui joue parfaitement, cartes ouvertes.

Vocabulaire

Les mots du bridge

MotSens
Levée (ou pli)Chacun joue une carte à tour de rôle, dans le sens des aiguilles d'une montre ; la plus forte gagne la levée.
FournirJouer une carte de la couleur demandée par la première carte : c'est obligatoire si l'on en a.
Atout, couperLa couleur d'atout bat toutes les autres. Si l'on n'a plus la couleur demandée, on peut couper (jouer atout) ou se défausser (jouer autre chose).
Sans atout (SA)Contrat sans couleur d'atout : seule la couleur demandée peut gagner.
Points d'honneurAs = 4, Roi = 3, Dame = 2, Valet = 1 : une mesure rapide de la force d'une main (40 points dans le jeu).
Déclarant, mortLe joueur qui joue le contrat ; son partenaire étale ses cartes sur la table (le mort), et le déclarant les joue aussi.
ImpasseManœuvre qui espère trouver une carte adverse bien placée, par exemple la Dame devant l'As-Valet.
Planche 1

La donne et les points d'honneur

Les 52 cartes sont distribuées une à une, en commençant par le joueur à gauche du donneur. Il existe C(52, 13) = 635 013 559 600 mains différentes pour un joueur : on ne reverra jamais deux fois la même. Pour juger sa main, on compte les points d'honneur — As 4, Roi 3, Dame 2, Valet 1 —, et l'on regarde sa distribution : le nombre de cartes dans chaque couleur. La page calcule exactement la loi des points d'une main (par dénombrement) et la compare aux donnes tirées au hasard.

La table : Nord en haut, Sud en bas, Ouest à gauche, Est à droite. Sous chaque main, ses points d'honneur.
Points d'honneur d'une main : loi exacte (barres) et fréquences observées sur les donnes tirées (points). Le trait rouge marque la main de Sud.
Les distributions les plus fréquentes : probabilité exacte (barres) et fréquence observée (points). Celle de Sud est entourée.
Points : Nord / Est / Sud / Ouest
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Nord-Sud / Est-Ouest (total 40)
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Distribution de Sud et sa probabilité
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Contrôle : P(12 points ou plus), exacte / observée
—
Une main moyenne vaut 10 points. Les 40 points se partagent entre quatre mains : en moyenne 10 chacune, avec un écart type d'environ 4,1. On ouvre les enchères à partir de 12 points environ, ce qui arrive à peu près une fois sur trois. La distribution compte autant : la plus fréquente est 4-4-3-2 (21,6 %), et la régulière 4-3-3-3 n'arrive qu'une fois sur dix. Une couleur longue fait des levées même sans honneurs : quand les autres n'en ont plus, ses petites cartes deviennent maîtresses.
Planche 2

La levée : fournir, couper, défausser

Sud est le déclarant, Nord le mort. Ouest entame, puis chacun joue dans le sens des aiguilles d'une montre. Trois règles suffisent : on fournit la couleur demandée si on le peut ; sinon on peut couper avec un atout ou se défausser ; la levée revient à la plus haute carte de la couleur demandée, sauf si un atout a été joué. Le gagnant de la levée joue le premier à la suivante. Regardez la machine jouer les quatre mains, ou prenez Nord et Sud en main : seules les cartes autorisées s'allument.

La table de jeu. Au centre, la levée en cours ; en haut à droite, le décompte des levées. En mode « Je joue », touchez une carte allumée de Nord ou de Sud quand c'est à eux.
Levées : Nord-Sud / Est-Ouest
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Atout et levées de tête de Nord-Sud
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Cartes fournies / coupes / défausses
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Contrôle : cartes jouées illégalement
—
Compter, toujours compter. La machine de cette planche joue des règles simples : fournir petit, monter juste assez pour prendre, couper si le partenaire ne tient pas la levée. Un vrai joueur fait mieux : il compte les cartes tombées dans chaque couleur, devine qui détient les honneurs manquants, et prépare ses communications entre les deux mains. L'atout sert à deux choses : empêcher l'adversaire d'encaisser ses couleurs longues, et faire des levées supplémentaires en coupant dans la main courte.
Planche 3

Les enchères et la marque

Les enchères sont une montée : chaque annonce doit dépasser la précédente, d'abord par le niveau (de 1 à 7), puis, à niveau égal, par la dénomination (♣ < ♦ < ♥ < ♠ < SA). Annoncer « 4 ♥ », c'est s'engager à faire 6 + 4 = 10 levées avec cœur atout. La marque récompense l'ambition : un contrat qui vaut au moins 100 points de levées est une manche (3 SA, 4 ♥, 4 ♠, 5 ♣, 5 ♦) et rapporte une grosse prime ; douze levées annoncées font un petit chelem, treize un grand chelem. Le contre double la mise de l'adversaire qui ose un contrat jugé trop ambitieux.

L'échelle des 35 enchères possibles : partielles, manches, petits chelems, grands chelems. Le contrat choisi est entouré.
Marque du contrat choisi selon le nombre de levées réalisées : gain s'il est réussi, pénalité s'il chute.
Marque du déclarant
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Détail
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Points d'honneur habituellement nécessaires (Nord + Sud)
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Contrôle : 4♠ =, 3 SA +1 vuln., 6♥ =, 7 SA = vuln.
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La prime de manche change tout. 3 ♠ réussi avec dix levées rapporte 170 ; 4 ♠ réussi, 420. Une levée de plus annoncée vaut 250 points de plus. D'où un vrai calcul d'espérance : si 4 ♠ réussit une fois sur deux, on gagne en moyenne (420 − 50)/2 = 185, plus que les 170 de la partielle prudente — et la différence grandit quand on est vulnérable (620 contre −100). Les enchères ne servent donc pas seulement à choisir l'atout : c'est un langage codé entre partenaires pour décrire ses points et sa distribution avant de parier.
Planche 4

Les probabilités du déclarant

Le déclarant voit 26 cartes : les siennes et celles du mort. Les 26 autres sont partagées entre Est et Ouest, et c'est là que commencent les probabilités. Trois questions classiques : comment se répartissent les cartes qui me manquent dans une couleur ? Faut-il faire l'impasse à la Dame ou tirer As et Roi en espérant la faire tomber ? Et que nous apprend une carte que l'adversaire vient de jouer ? La réponse à la dernière est un raisonnement bayésien célèbre : le choix restreint.

Partage entre Est et Ouest des n cartes manquantes d'une couleur : probabilité exacte (barres) et fréquence sur des donnes simulées (points).
Avec As, Roi, Valet, 10 dans la couleur, chance de ne perdre aucune levée à la Dame selon le nombre de cartes tenues : tirer en tête (As puis Roi) ou impasse.
Le choix restreint. Vous tenez A R 10 9 x en face de x x x x ; il vous manque D, V et deux petites. Sur l'As, Est fournit la Dame. Deux explications : Est avait la Dame sèche (l'impasse au Valet gagne), ou Dame-Valet secs et il a choisi la Dame (tirer le Roi gagne). Les barres comparent leurs probabilités, avant et après avoir vu la Dame.
Partage le plus probable des n cartes
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Tirer en tête / impasse (exact)
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Choix restreint : impasse gagnante, exacte / simulée
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Contrôle : écarts simulation − exact (max)
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« Huit toujours, neuf jamais ». Avec huit cartes, l'impasse (50 %) bat le jeu en tête (33 %) ; avec neuf, le jeu en tête (53 %) l'emporte de peu : d'où l'adage des joueurs, que les calculs confirment. Le choix restreint est plus subtil. Avec D-V secs, Est aurait pu jouer l'un ou l'autre ; avec la Dame sèche, il n'avait pas le choix. Voir la Dame rend donc la Dame sèche presque deux fois plus probable : l'impasse gagne 11 fois sur 17 (65 %). C'est la formule de Bayes, appliquée à la table. Si Est jouait toujours la Dame avec D-V, la Dame ne dirait plus rien (glissez le curseur à 1) : l'information vient de ce qu'il aurait pu faire autrement.
Signature

Le jeu parfait, cartes ouvertes : la machine découvre le squeeze

Si l'on voyait les quatre jeux, le bridge deviendrait un jeu à information complète, comme les échecs : on pourrait le résoudre par le minimax, en explorant tous les déroulements possibles, Nord-Sud cherchant le maximum de levées et Est-Ouest le minimum. C'est l'analyse « à double mort », que font aujourd'hui les ordinateurs pour commenter chaque donne de compétition. Sur une fin de coup, la page résout le jeu exactement. Sous chaque carte de Nord-Sud jouable s'affiche le nombre de levées qu'elle garantit. La position proposée cache un squeeze : Nord-Sud n'ont que 3 levées sûres, mais en font 4, parce qu'Ouest doit garder deux couleurs avec trop peu de cartes.

La fin de coup, cartes ouvertes. Les nombres sous les cartes de Nord-Sud jouables indiquent le total de levées que Nord-Sud feront si elles jouent cette carte (puis parfaitement). Est-Ouest jouent toujours au mieux.
Valeur de la position au fil des cartes jouées : nombre de levées que Nord-Sud sont sûrs de faire. Elle ne baisse que sur une faute de Nord-Sud (rouge).
Ce que vaut chaque carte du joueur au trait, en levées finales pour Nord-Sud. Quand Ouest doit défausser sur l'As de trèfle, toutes ses cartes mènent au même total : il est « squeezé ».
Levées sûres de tête / valeur exacte du jeu
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Levées déjà faites par Nord-Sud / Est-Ouest
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Positions examinées par le minimax
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Contrôle : levées finales = valeur initiale sous jeu parfait
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Une carte de trop à garder. Au moment où Sud encaisse son As de trèfle, Ouest doit défausser. Il protège deux couleurs : le Roi de pique, gardé par le Valet contre l'As-Dame du mort, et le Roi de cœur, gardé par le Valet contre l'As-Dame partagés entre les deux mains. Avec trois cartes, il ne peut plus tout garder : quoi qu'il jette, une Dame de Nord devient maîtresse. Personne n'a mal joué : c'est la position elle-même qui le condamne. La machine ne connaît pas le mot « squeeze » ; elle le trouve en explorant toutes les suites de cartes. Le minimax, inventé pour les jeux à information complète (Zermelo 1913, von Neumann 1928), résout ainsi le bridge cartes ouvertes ; le vrai bridge, où l'on ne voit pas tout, reste un défi pour les machines.
Synthèse

Ce qu'il faut retenir

Évaluer

Points d'honneur et distribution résument une main. 40 points dans le jeu, 10 en moyenne par main ; environ 25 points à deux pour une manche à sans atout, 33 pour un petit chelem.

Calculer

Le déclarant joue avec des probabilités : répartitions des couleurs, impasse ou jeu en tête, et ce que révèlent les cartes jouées par l'adversaire (le choix restreint).

Résoudre

Cartes ouvertes, le bridge se résout par le minimax ; la machine retrouve seule les techniques des experts, comme le squeeze. Cartes cachées, il faut aussi deviner.

Pour aller plus loin

La marque. Levées demandées : 20 par levée à ♣ ou ♦, 30 à ♥ ou ♠, 40 pour la première à sans atout puis 30 ; doublées si contré, quadruplées si surcontré. Prime de manche 300 (non vulnérable) ou 500 (vulnérable), de partielle 50 ; petit chelem 500 ou 750, grand chelem 1 000 ou 1 500 ; prime du contre 50, du surcontre 100. Chutes non contrées : 50 ou 100 par levée ; contrées non vulnérable : 100, 300, 500, puis 300 de plus par levée ; contrées vulnérable : 200, puis 300 par levée ; surcontrées : le double.

Les calculs de la planche 4. La probabilité qu'Est ait k des n cartes manquantes est C(n, k)·C(26 − n, 13 − k)/C(26, 13). Le jeu en tête réussit si la Dame est sèche ou seconde ; l'impasse, si elle est du bon côté (on suppose assez de communications). Pour le choix restreint, une Dame sèche précise chez Est pèse C(22, 12), une paire D-V précise C(22, 11), soit 12/11 fois plus : la probabilité de l'impasse vaut 1/(1 + r·12/11), soit 11/17 pour r = 1/2.

Repères. Le contrat bridge a été codifié par Harold Vanderbilt en 1925 ; la marque actuelle date de cette époque, le compte des points d'honneur 4-3-2-1 a été popularisé par Milton Work puis Charles Goren. Le principe du choix restreint, esquissé par Alan Truscott, a été exposé par Terence Reese dans The Expert Game (1958). Les solveurs à double mort modernes (comme celui de Bo Haglund) résolvent une donne complète en une fraction de seconde grâce à de nombreuses astuces d'élagage.

Pages voisines. Les jeux bayésiens (raisonner sur ce que l'autre sait), le poker de Kuhn (information cachée et bluff), le calcul des équilibres de Nash.