25

Содержание

Введение…………………………………………………………………….…3

1. Что такое искусственный интеллект для игр, его задачи……………....4

1.1. Специфика игрового искусственного интеллекта…………………….6

1.2. Основа искусственного интеллекта в играх…………………………..6

1.3. Типы систем игрового искусственного интеллекта……………………8

1.4. Основные виды систем ИИ в компьютерных играх…………………9

1.5. Основные технологии создания игрового ИИ………………………10

1.6. Тактический и стратегический ИИ……………………………………..13

1.7. Восприятие окружающего мира игровым искусственным

интеллектом……………………………………………………………14

2. Роль искусственного интеллекта в компьютерных играх ……………..16

2.1. Искусственный интеллект в FPS играх………………………………17

2.2. Искусственный интеллект в RTS играх………………………………..18

2.3. Искусственный интеллект в файтингах………………………………..18

3. История……………………………………………………………………..19

3.1. Читерский искусственный интеллект………………………………......20

3.2. Применение игрового искусственного интеллекта………………......21

Заключение…………………………………………………………………….23

Список литературы……………………………………………………………24

ВВЕДЕНИЕ

Искусственный интеллект является одним из важнейших компонентов любой успешной игры. За более чем пятьдесят лет своего развития, искусственный интеллект был достаточно глубоко проработан и изучен. Создано множество алгоритмов для решения самых разнообразных задач. Поскольку в настоящее время компьютерные игры – весьма быстроразвивающаяся, прибыльная и перспективная отрасль, то одной из приоритетных отраслей в изучении ИИ, является разработка искусственного интеллекта для игр (игрового искусственного интеллекта). Разработчики уделяют все больше внимания реалистичности выпускаемых ими игр. И это относится не только к игровой графике и озвучиванию игрового процесса, но и поведение персонажей, управляемых компьютером, становится все более похоже на поведение реальных людей. Для этого огромное внимание уделяется разработке игрового искусственного интеллекта, поиску новых алгоритмов в этой области, а также оптимизация и совершенствование уже существующих и проверенных временем.

Игровой ИИ является одной из ключевых составляющих любой успешной игры. Он привносит дух соревнования, делает игру интересной и увлекательной. К тому же, эта тема весьма хороша сама по себе, как область компьютерной науки, потому как затрагивает важные вопросы в целом. Ведь в отличие от классического ИИ, главной целью которого является решение поставленной задачи, игровой ИИ должен обладать высокой производительностью и действовать наиболее похожим на человеческое мышление образом, что, безусловно, очень любопытно [6].

Цель данной работы проследить историю развития искусственного интеллекта в играх, рассмотреть, как устроен игровой ИИ, каковы его задачи, принцип работы, а так же основные технологии создания.

За несколько последних десятилетий отрасль компьютерных игр проделала гигантский путь. Все началось с простейших игр, таких как Pong и Pac-Man, благодаря которым игроки могли на короткое время забыть о реальном мире. Мощнейшие игровые проекты, такие как World of  Warcraft  и Call of Duty 4, до сих пор являются весьма серьезным хобби для игроков. По данным Ассоциации развлекательного программного обеспечения (ESA), современные геймеры обладают в среднем 13-летним опытом компьютерных игр, они привыкли к тому, что новые игры становятся все более сложными, увлекательными и умными. Для разработчиков основная проблема состоит в том, что необходимо создавать все более захватывающие игры. Для решения этой задачи применяется и постоянно совершенствующийся управляемый компьютером искусственный интеллект (ИИ). Но создание хорошего искусственного игрового партнера, который способен приспосабливаться к действиям игрока, играть на высоком уровне и побуждать игрока совершенствоваться, — весьма непростая задача [2].

Игры по своей природе зачастую имеют не только развивающую, но и развлекательную составляющую, поэтому мне данная тема особенно интересна.

1. Что такое искусственный интеллект для игр, его задачи

   Игровой искусственный интеллект (русское сокращение ИИИ, английское GAI, от " Game artificial intelligence ") — набор программных методик, которые используются в компьютерных играх для создания иллюзии интеллекта в поведении персонажей, управляемых компьютером. Чем сильнее эта иллюзия, тем интереснее игра для большей части игровой аудитории, тем больший эмоциональный отпечаток оставляет она после прохождения. Игровой ИИ, помимо методов традиционного искусственного интеллекта, включает также алгоритмы теории управления, робототехники, компьютерной графики и информатики в целом [1].

Под термином «искусственный интеллект», широко использующимся в компьютерных играх, подразумевается набор решений для самых разных задач: от моделирования человеческого поведения персонажей ролевых игр до поиска пути в стратегиях в реальном времени.

Типовыми задачами ИИИ являются топологический поиск кратчайшего пути, избегание коллизий, имитация "как бы реального" поведения игровых персонажей, адекватная реакция на действия игрока, расчёт и оптимальный выбор тактических и стратегических решений, помощь игроку в случае союзничества с ним и т.д. С другой стороны, не менее важными задачами игрового интеллекта являются всевозможные ограничения самого себя, то есть "игра в поддавки", и обязательная маскировка этой стратегии. Если бы ИИИ использовал все доступные ему возможности и ресурсы, человек не имел бы ни единого шанса в состязании с ним. Потому игровой интеллект и поддаётся, закрывая глаза на текущее и прошлое местонахождение персонажа игрока, его направление движения, уровень развития, навыки, амуницию, медленную реакцию, недочёты, промахи и мелкие ошибки в управлении, тактике и стратегии. А также замедляя свои собственные реакции, сбивая себе изредка или почаще прицел, огрубляя дальность и светочувствительность "зрения", отключая (как правило, ещё на стадии разработки и по "воле творцов") "слух", "обоняние", "осязание", "сообразительность", "память", "подозрительность", "хитрость", "коварство", "непредсказуемость". Как сказал когда-то один из разработчиков компании "Nival": "Главная задача искусственного интелекта – не выиграть у игрока, а красиво ему отдаться" [4].

Реализация ИИ сильно влияет на геймплей, системные требования и бюджет игры, и разработчики балансируют между этими требованиями, стараясь сделать интересный и нетребовательный к ресурсам ИИ малой ценой. Поэтому подход к игровому ИИ серьёзно отличается от подхода к традиционному ИИ — широко применяются разного рода упрощения, обманы и эмуляции. Например: с одной стороны, в шутерах от первого лица безошибочное движение и мгновенное прицеливание, присущее ботам, не оставляет ни единого шанса человеку, так что эти способности искусственно снижаются. С другой — боты должны делать засады, действовать командой и т. д., для этого применяются «костыли» в виде контрольных точек, расставленных на уровне [1].

Очень сложно найти компьютерную игру, которая обходится без ИИ. Классический пример «умных» игр – это программы для игры в шашки, шахматы и прочие настольные игры. Каждая игра, в которой компьютер играет против пользователя, оснащена ИИ. 

1.1. Специфика игрового искусственного интеллекта

В настоящий момент, рынок компьютерных игр демонстрирует стабильный и уверенный рост. По данным исследовательского центра Newzoo, уже в этом году объем рынка достигнет $99.6 млрд., что на 8.5% превышает показатели прошлого года. К 2019 году ожидается, что эта цифра приблизится к $120 млрд. [5].

Игровой искусственный интеллект несколько отличается от традиционного представления об искусственном интеллекте. Так, все усилия ученых направлены на создание разумной машины, максимально приближенной к человеку. Она должна самообучаться, взаимодействовать с окружающими объектами и даже проявлять эмоции. В играх перед искусственным интеллектом такая задача не стоит. Здесь нет необходимости обучаться за рамками игрового процесса. Достаточно лишь сымитировать правдоподобное поведение компьютерного агента, чтобы сделать игру интересной.

ИИ может исполнять различные роли в играх. Это может быть общий набор правил, определяющих поведение объектов в игровом мире. Также к ИИ следует относить и события с заранее написанным сценарием.

1.2. Основа искусственного интеллекта в играх

Основа искусственного интеллекта в играх состоит из базового восприятия и принятия решений. В зависимости от характера и роли ИИ в игре требования к ресурсам могут быть самыми незначительными. Чем сложнее система, тем больше ресурсов необходимо для ИИ. На базовом уровне требуется всего лишь время работы процессора для вычисления действий ИИ. В более сложных системах требуются какие-либо средства анализа среды ИИ, регистрации действий игрока и оценки успешности прежних действий.

Основным принципом, лежащим в основе работы ИИ, является принятие решений. Для выбора при принятии решений система должна влиять на объекты с помощью системы ИИ. При этом такое воздействие может быть организовано в виде «вещания ИИ» или «обращений объектов». В системах с «вещанием ИИ» система искусственного интеллекта обычно изолирована в виде отдельного элемента игровой архитектуры. Такая стратегия зачастую принимает форму отдельного потока или нескольких потоков, в которых ИИ вычисляет наилучшее решение для заданных параметров игры. Когда искусственный интеллект принимает решение, это решение затем передается всем участвующим объектам. Такой подход лучше всего работает в стратегиях реального времени, где ИИ анализирует общий ход событий во всей игре. Системы с «обращениями объектов» лучше подходят для игр с простыми объектами. В таких играх объекты обращаются к системе ИИ каждый раз, когда объект «думает» или обновляет себя. Такой подход отлично подходит для систем с большим количеством объектов, которым не нужно «думать» слишком часто, например в шутерах. Такая система также может воспользоваться преимуществами многопоточной архитектуры, но для нее требуется более сложное планирование.

Базовое восприятие. Чтобы искусственный интеллект мог принимать осмысленные решения, ему необходимо каким-либо образом воспринимать среду, в которой он находится. В простых системах такое восприятие может ограничиваться простой проверкой положения объекта игрока. В более сложных системах требуется определять основные характеристики и свойства игрового мира, например возможные маршруты для передвижения, наличие естественных укрытий на местности, области конфликтов. При этом разработчикам необходимо придумывать способ выявления и определения основных свойств игрового мира, важных для системы ИИ. Например, укрытия на местности могут быть заранее определены дизайнерами уровней или заранее вычислены при загрузке или компиляции карты уровня. Некоторые элементы необходимо вычислять на лету, например карты конфликтов и ближайшие угрозы [2].