人工智能在游戏设计中的应用PPT
人工智能游戏的快速发展，为计算机游戏产业提供了新的机遇，目前人工智能技术已经成为优秀计算机游戏开发中不可缺少的部分。本章首先介绍人工智能游戏的概念以及基本...
人工智能游戏的快速发展，为计算机游戏产业提供了新的机遇，目前人工智能技术已经成为优秀计算机游戏开发中不可缺少的部分。本章首先介绍人工智能游戏的概念以及基本的游戏人工智能技术，然后介绍游戏角色的指导与运动、追逐与躲避、群聚、路径搜索等智能游戏角色设计的基本技术，还介绍智能游戏开发方法与开发工具，最后简单介绍扫雷机智能游戏开发。11.1人工智能游戏继2013年“Playing Atari wich Deep Reinforcement Learming”发表以后，Google DeepMind 的alphaGo在围棋上的 AI 突破又一次震惊了世界！其实，从 1950年香农教授提出为计算机象棋博弈编写程序开始，游戏人工智能就是人工智能技术研究的前沿，被誉为人工智能界的“果蝇”，推动着人工智能技术的发展。计算机游戏(computer game）始于1958年的《两人网球》（Tennis for Two)游戏。但直到20世纪70年代，Atari公司成功开发 Pong打砖块游戏，才使更多人重视计算机游戏开发，迅速发展成为新兴的游戏产业。人工智能技术的快速发展，为计算机游戏业提供了新机遇。无论玩家是在任天堂的 Wi游戏机上与马里奥赛车的车手比赛，还是用微软的Xbox360游戏手柄在Halo3上与外来入侵者对抗，人工智能技术是目前优秀计算机游戏开发中不可缺少的部分。角色的智能水平是一款游戏可玩性的决定因素之一，也是游戏开发中需要着重考虑的问题。应用人工智能技术设计的游戏称为人工智能游戏(AI game），或简称为智能游戏。人工智能游戏软件给人以某种程度智能的感觉，让玩家感觉更“好玩”，更能令人沉迷于其中，成为计算机游戏产品能否畅销的一个决定性因素。人工智能游戏软件通过分析游戏场景变化、玩家输入获得环境态势的理解，进而控制游戏中各种活动对象的行为逻辑，并做出合理决策，使它们表现得像人类一样智能，旨在提高游戏娱乐性、挑战智能极限。游戏人工智能是结果导向的，最关注决策环节，可以看作“状态（输入）”的映射，只要游戏能够根据输入给出一个看似智能的输出，那么就认为此游戏是置能的，而不在乎其智能是怎么实现的（whatever works）。游戏开发者利用人工智能让无数的角色看起来好像是有智慧的生命一样，表现出不同的人格特质，或者呈现出人类特有的情绪或脾气，从而吸引玩家。对游戏的智能性，具有代表性的几种观点是：①如经典游戏《小精灵》（Pac-Man）里的魔鬼、Unreal第一人称射击游戏（FPS）里的虚拟战友以及其他游戏角色，它们看起来都是具有智能的生命。这种游戏可以认为是有智能的。②有人将游戏中的路径搜索、碰撞检测等，也列入游戏智能的范畴。③游戏角色从简单的追逐、闪躲、移动，到复杂的神经网络和遗传算法应用等，能够体现角色行动的“自主性”，则说明游戏具有智能性。人工智能游戏并不是特别关心智能体是否表现得像人类一样，而是更加关心游戏人工智能的智能极限—一能否战胜人类的领域专家，例如，Waston在智能问答方面战胜了Jeopardy！节目的超级明星Ken Jennings 和Brad Rutter；AlphaGo在围棋上战胜了欧洲冠军樊麾。目前最有影响的人工智能游戏比赛是国际机器人图灵测试比赛。比赛内容是让程序员开发出一个软件“机器人”来控制游戏人物，使其被一群专业玩家误认为是真人。机器人图灵测试是由艾伦·图灵（Alan Turing）设计的图灵测试的一个变种，使机器仅仅在文本谈话下，使评委感觉它是真人。澳大利亚佩斯的埃迪斯·科文大学计算机与信息学院非利普·亨斯顿(Philip Hingston)说：“机器人图灵测试对于游戏当中的人工智能非常重要，通过向游戏玩家提供更有趣的对手，人工智能可以使游戏变得更加好玩。这也对广义的人工智能意义重大，因为它强调了人工智能的核心问题，即人类的智能如何与计算机的智能联系起来？”史诗游戏公司首席程序员史蒂夫·波巨（Steve Polge）认为创建一个好的机器人是极具挑战性的。该公司开发了虚幻竞技场游戏。他说：“你不能总要求人工智能可以像人一样，因为人可以成为非常惹人厌的、可憎的对手。”相反，波巨认为，开发人员是在开发“能够制订出人意料的计划，并给玩家突然袭击或者设定意外挑战的人工智能，这无疑会使游戏变得更好玩。”得克萨斯大学的计算机科学与神经科学教授里斯托·米库莱宁（Risto Miikkulainen）是机器人图灵测试参赛者之一，他试图探索合理的人机融合，设计机器人可以快速学习。他说：“当人们玩游戏时，他们适应得很快，所以在制造机器人时，你不能让他们100%精确，因为适应性是不精确的。”包括《模拟人生》（The Sims）和《孢子》（Spore）在内的最畅销仿真游戏开发者威尔·怀特（Will Wright）希望，机器人图灵测试能够鼓励人工智能研究人员来实现人最难以捉摸的特-情感。“机器响应成为我们生活中无处不在的部分，但它们总不那么令人满意。”怀特说，性一—“所以，在人工智能中，认知我们感情的维度是一项有趣的任务。”从商业角度，游戏产业主要关心的是采用新技术所带来的效益。现代游戏的制作都是十分庞大的工程，目前还不能利用人工智能来创作整个游戏。人工智能程序还不是游戏开发的重中AI可以用于根据玩家的技能水平调整游戏难度。例如，敌人的AI可以调整其行为和策略，以根据玩家的表现做出响应，从而为玩家提供更具挑战性的体验。之重。游戏开发人员还没有足够地重视人工智能技术在游戏开发中的应用，他们主要的注意力仍然放在图画的质量上，包括三维、纹理映射和实时程序渲染语言等计算机图形学技术。实际上，用花在提高图画质量上的人力和财力，可以开发出更好的智能游戏。特别是计算机图形学总有一天将不再成为游戏技术发展的驱动力。因为效用递减规律将使普通玩家无法区分当前的图形技术与以前的图形技术的差别。而人工智能技术将成为游戏革新的新驱动力，带来新风格的游戏，为主流玩家提供令人兴奋的效果，提供有助于市场竞争的新的计算机游戏产品。自香农1950年发表计算机象棋博穿编写程序的方案以来，游戏人工智能已经走过了半个多世纪，取得的成果数不胜数，下面罗列了游戏人工智能的重大里程碑，使读者能够把握游戏人工智能的研究现状，为今后的研究方向给予启示，具体如表11.1所示。 机器学习和数据挖掘机器学习算法可以帮助分析玩家数据并找出可能的问题。例如，开发者可以使用机器学习来识别可能会导致游戏崩溃的错误或性能问题。 人工智能助手AI助手可以帮助开发者更有效地进行游戏设计。例如，AI可以用于创建关卡、设计游戏机制或生成游戏元素。 虚拟助手和聊天机器人虚拟助手和聊天机器人可以为玩家提供一种全新的游戏体验。例如，玩家可以通过聊天机器人与NPC交流，或者使用助手来获取游戏帮助和提示。 AI在多人游戏中的应用AI不仅可以在单人游戏中发挥作用，还可以在多人游戏中发挥重要作用。例如，AI可以用于匹配玩家，或者为玩家提供社区管理、游戏内聊天和社交功能。 AI在游戏平衡中的应用AI可以帮助平衡游戏性元素，如角色能力、关卡难度等。通过机器学习和数据分析，AI可以确定最佳的平衡状态，从而提供最佳的游戏体验。 AI在游戏测试中的应用AI可以用于自动化游戏测试过程，从而大大减少测试所需的时间和资源。AI可以模拟玩家的行为，并检测游戏中的潜在问题。 AI在游戏修复中的应用AI可以用于识别和修复游戏中的错误和问题。例如，AI可以通过分析错误日志来识别问题所在，并自动修复一些常见的错误和问题。 AI在用户界面设计中的应用AI可以帮助设计更直观、更用户友好的用户界面。通过分析用户反馈和行为数据，AI可以帮助开发者了解玩家的需求，并相应地调整用户界面设计。 AI在游戏剧情和角色设计中的应用AI可以通过分析玩家的行为和反馈来生成剧情和角色。例如，AI可以根据玩家的选择和行为来推动剧情发展，或者为玩家创建定制的角色。 AI在适应性游戏设计中的应用AI可以帮助开发者实现适应性游戏设计。通过分析玩家数据和反馈，AI可以根据玩家的需求和能力动态地调整游戏内容和挑战。 AI在跨媒体叙事中的应用AI可以用于跨媒体叙事，为玩家提供更丰富、更个性化的故事体验。例如，AI可以根据玩家的选择和行为来生成故事情节和发展方向。 AI在游戏化中的应用AI可以用于实现游戏化，从而增加游戏的趣味性和吸引力。例如，AI可以根据玩家的行为来提供奖励和惩罚，以激励玩家继续玩游戏。 AI在游戏优化中的应用AI可以帮助优化游戏性能和稳定性。例如，AI可以分析硬件性能数据并相应地调整游戏设置和参数，以获得更好的游戏性能和流畅度。 AI在教育和训练中的应用AI还可以在教育和训练游戏中发挥重要作用。例如，AI可以根据学习者的能力和表现来调整游戏的难度和学习内容，以提高学习效果。 AI在交互故事telling中的应用AI可以用来创造交互式故事telling体验。通过整合玩家的选择、表现、情感反应等数据，AI可以为每个玩家生成独特的故事路径。 AI在动态生成内容中的应用AI可以通过分析和理解玩家的行为和反馈，动态地生成游戏内容。这可以帮助延长游戏的寿命，因为新的挑战、任务和环境可以持续地被生成。 AI在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)游戏中的应用AI可以在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)游戏中发挥重要作用。例如，AI可以为虚拟环境提供更逼真的外观和感觉，或者为AR游戏提供更真实的声音和视觉效果。 AI在游戏行业其他方面的应用AI在其他方面也广泛应用于游戏行业中，如市场营销、客户关系管理(CRM)、财务管理等。例如，AI可以用于分析市场趋势并预测销售业绩，或者帮助制定有效的
