游戏中的人工智能.ppt
14-游戏中的人工智能-2
学习内容和目标
游戏AI的基本概念 游戏中常用的AI技术
有限状态机 模糊逻辑 A*寻径
棋类游戏AI
游戏AI
任天堂8位机ACT游戏，不存在AI，敌人的招式 都是固定好的。 FPS和RTS类游戏出现后，AI技术开始发扬光 大 游戏中实际使用的AI(Artifical Intelligence)和学 术上的AI不完全相同 游戏业AI的指导思想：用最简单的方法、占用 最少的资源，去愚弄玩家，造成假象，让他们 觉得游戏AI水平很高。（“能骗就骗”）
生物学发现
神经元是人脑的基本组成部分 如果将神经元看作结点，它们之间的连接看 作弧，则这些神经元组成一个稠密连接的图
虽然单个神经元的工作过程较简单，当大 量神经元连成一个网络并动态运行时，系 统是非常复杂的
人工神经元模型
是人类大脑神经 元的简化
N个输入 1个输出 作用函数
一个处理单元将接收的信息x0,x1,,xn-1通过用 W0,W1,,Wn-1表示互联强度，以点积的形式合成自己 的输入，并将输入与以某种方式设定的阈值相比较， 再经某种形式的作用函数f的转换，得到该单元的输出 y f可以是阶梯函数、线性或者是指数形式的函数
群体行为的模拟（2）
物群模拟的简单规则
分离（separation）：同物群中的其他成员若即若离。 列队(alignment)：与物群中的其他成员保持相同的 航向 内聚(cohesion)：不掉队 避开（avoidance）：避开障碍物和天敌 生存（survival）:必要时进行捕食或者逃脱被吃 ……..
人工智能与游戏的基础知识.pptx
目录
▪10.1 人工智能与游戏的基础知识 ▪10.2 追踪和躲避算法 ▪10.3 寻径算法
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10.1 人工智能与游戏的基础
10.1.1 人工智能的概念
▪ 人工智能的研究是为了构建能像人类一样思考的计算机。更确切的定义是，AI 是一种在计算机中模拟人类思维过程的技术。AI是一个非常广泛的研究领域， 而和游戏相关的AI只是整个AI知识域中一个相对较小的子集。
▪ 人类思维并不是一个容易模拟的过程，这也就说明了为什么AI是如此之宽广的 一个研究领域。虽然有很多不同的AI方法，但是它们都是在计算机处理能力范 围内模拟出人类的决策能力。大多数传统的AI系统使用各种基于信息的算法来 进行决策，就像人类使用各种事先经验和心智规则来做出决定一样。
▪ 在过去，基于信息的算法具有完全确定性，于是每个决策都可以沿着一个可预 言的逻辑流程倒推回去。现在，很多AI研究者意识到AI的确定性过程还不足以 对人类思维精确建模，AI的研究热点从确定性AI模型转移到更加现实的、尝试 考虑人类思维的微妙复杂性的AI模型，例如“最佳猜测”决策。就人类的思维 而言，除了完整的逻辑决策过程外，这种类型的猜测还可能结合过去的经验、 个人偏好以及当前的情绪状态来得出。
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10.3 寻径算法
10.3.1 简单寻径算法
比较好的做法是让游戏角色沿着比较自然的视线路径行走，可以用 Bresenham线段光栅化算法来实现这种效果。Bresenham算法是图形学中进行 直线段光栅化的算法，其目的是找出一条直线段在屏幕上所经过的像素集合。 而事实上，这个像素的集合也可以看成从屏幕上一个点通向另外一个点的路线， 其效果如图10.2所示。需要注意的是，在基于贴砖的游戏环境中使用这种算法， Bresenham算法所找到的不是一个以像素为基础的路径集合，而是一个以贴砖 为基础的像素集合。
游戏中的人工智能技术
游戏中的人工智能技术在当今的游戏世界中，人工智能技术正发挥着日益重要的作用，为玩家带来了更加丰富和沉浸式的体验。
它不再仅仅是简单的电脑对手，而是能够与玩家进行逼真互动、适应玩家风格，并创造出独特游戏情境的智能存在。
让我们先从游戏中的 NPC（非玩家角色）说起。
过去，NPC 往往遵循着固定的脚本和行为模式，显得呆板和可预测。
但如今，借助人工智能技术，他们能够像真实的人类一样思考和行动。
比如在一个角色扮演游戏中，当玩家与一位村民交流时，这位村民不再只是机械地重复预设的台词，而是可以根据玩家的问题、语气和态度做出不同的回应。
如果玩家态度友好，村民可能会热情地分享更多有用的信息；如果玩家表现出敌意，村民可能会感到害怕或者愤怒，甚至寻求帮助。
这种动态的交互让游戏中的世界显得更加真实和生动。
人工智能在游戏中的另一个重要应用是敌人的智能行为。
在射击游戏或者动作游戏中，敌人不再只是盲目地冲锋或者原地等待玩家的攻击。
它们能够分析战场形势，采取战术策略。
例如，它们可能会选择包抄玩家、寻找掩护、或者在合适的时机发起突袭。
这种智能的敌人行为不仅增加了游戏的挑战性，也让玩家在应对时需要更多的思考和策略。
游戏中的剧情生成也是人工智能的一大亮点。
一些冒险游戏不再拥有完全固定的剧情线，而是通过人工智能根据玩家的选择和游戏进程实时生成剧情。
这意味着每次玩家的游戏经历都可能是独一无二的。
玩家的每一个决定都可能导致不同的故事发展和结局，大大增加了游戏的重玩性和探索性。
再来说说游戏中的自适应难度调整。
人工智能可以监测玩家的游戏表现，例如得分、完成任务的时间、死亡次数等，然后自动调整游戏的难度。
如果玩家轻松地通过了某个关卡，游戏难度可能会增加，以提供更具挑战性的体验；反之，如果玩家遇到了困难，难度可能会适当降低，让玩家能够继续享受游戏而不至于感到过度沮丧。
此外，人工智能还在游戏的模拟经营类游戏中发挥着重要作用。
比如在一个城市建设游戏中，居民的行为和需求不再是简单的设定，而是通过人工智能进行模拟。
人工智能游戏开发PPT精品文档17页
Alpha-beta pruning
O (bd/2) time complexity b = branching factor = 7 d = depth = 7 × 6 = 42
Computationally intensive Need cut-off depth Can also add heuristics
player a on board G
Scoreboard Heuristic
Extend 3-out-of-4 heuristic to n-out-of-4 for n ≤ 3
Award weighted points based on the value
of n Score(p,G) = 100(n3) + 10(n2) + 1(n1) ni is the number of i-out-of-4 winning lines
and 3-out-of-4 heuristic – Expert – alpha-beta pruning with cutoff-depth
6 d Heuristic (cont.)
Compare players’ scores Utility(p,G)
= Score(p,G) – Score(opponent(p),G)
Implementation
Written in C# under .NET Framework Microsoft Visual Studio 2019 Windows Forms application
States: Any board configuration with at most one player’s tile in each location
人工智能技术在网络游戏中的应用
人工智能技术在网络游戏中的应用第一章简介网络游戏是指通过计算机网络进行多人在线游戏的娱乐活动。
随着科技的不断发展，人工智能技术在网络游戏中的应用也变得愈发普遍。
本章将简要介绍人工智能技术在网络游戏中的应用。
第二章游戏智能角色游戏智能角色是指在游戏中具有人工智能功能的虚拟角色。
通过人工智能技术，游戏中的智能角色能够模拟人类的思考和决策过程，具备与玩家进行交互的能力。
例如，在战略游戏中，智能角色可以计算最佳进攻和防守策略，提升游戏的难度和可玩性。
第三章逼真的游戏体验人工智能技术在网络游戏中的应用还可以提升游戏的逼真程度。
通过机器学习等技术，游戏中的虚拟角色可以根据玩家的行为做出相应的反应和变化。
例如，在角色扮演游戏中，虚拟角色可以学习玩家的偏好和行为模式，调整自己的难度和挑战程度，提供更加个性化的游戏体验。
第四章自动化的游戏开发人工智能技术在网络游戏中的应用还可以提高游戏开发的效率和质量。
传统的游戏开发需要大量的人力和时间投入，而通过人工智能技术，可以实现部分游戏开发过程的自动化。
例如，利用机器学习技术可以自动生成游戏地图和关卡设计，减少了开发团队的工作量，同时提高了游戏的可玩性和创新性。
第五章游戏内广告推荐人工智能技术在网络游戏中的应用还可以用于游戏内的广告推荐。
通过分析玩家的游戏行为和兴趣，人工智能可以智能地推荐适合玩家的广告内容，提高广告的点击率和转化率。
这不仅可以为游戏开发者带来额外的收入，也可以为玩家提供更加个性化的游戏体验。
第六章网络游戏安全网络游戏中经常存在着作弊行为和恶意攻击等安全问题。
人工智能技术可以应用于网络游戏的安全保护中，通过分析玩家的行为模式和游戏数据，及时检测和防止作弊行为和恶意攻击的发生。
例如，通过机器学习算法可以识别异常的游戏行为，并采取相应措施来保护游戏的公平性和玩家的利益。
第七章人工智能技术的挑战与展望尽管人工智能技术在网络游戏中的应用已经取得了一定的成就，但仍面临一些挑战。
游戏AI课件.ppt
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遗传算法
• 遗传算法是近年来发展起来的一种崭新的全局优化算 法。
• 它借用了仿真生物遗传学和自然选择机理，通过自然 选择、遗传、变异等机制，实现各个个体的适应性的 提高。
• 从某种程度上说遗传算法是对生物进化过程进行的数 学方式仿真
致，因而能够进行更好的推理．它常用游戏中的战略 决策，输入输出信息的过滤，非玩家角色的健康状态 计算以及情绪的状态变化等。
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模糊逻辑的简单应用：
• 模糊逻辑通常使用 IF/THEN 规则
• 例如，一个非常简单的使用风扇的温度调节器: • IF 温度 IS 非常冷 THEN 停止风扇 • IF 温度 IS 冷 THEN 减速风扇 • IF 温度 IS 正常 THEN 保持现有水平 • IF 温度 IS 热 THEN 加速风扇
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1．基于个人体验进行渐进式的设 计
• 在设计游戏AI时，应根据自己玩游戏的想法去 初步设计出游戏人物的各种决策和行为，并实 现一个大致可以运行的系统，然后让游戏角色 和玩家对抗，并通过不断重复以下步骤完善游 戏AI：
• 游戏角色做了什么“蠢事”? • 如果是人会怎样做? • 是哪些信息使电脑角色做了这些“蠢事”? • 重新设计游戏AI。
• 例如足球游戏：
• 当球队进攻时，对于有球队员来说，它在每一瞬间是带球突破， 还是射门，还是传球，都会受到游戏AI的控制。如果游戏开发时 只注重个体AI，则队员不会传球，则在一定程度上会失去群体运 动的意义。而合理的情况应是每个球员能较为聪明合理地分析球 场上瞬息万变的赛况，通过不断分析，并迅速地调整它的行为而 得以使比赛向更有利的方向发展。群体运动游戏更注重群体智能 的开发，它赋于游戏人物在不同场景和不同群体的情况下的总体 思考能力。
游戏中的人工智能(PPT 27张)
那么如何对集群技术进行简化呢？
• 以下将对如何对集群技术进行简化给出两 点方法： • 1.从群体初始化方面入手。
• 2.从群体运动方面入手。
• • • • •
参考资料： 《人工智能游戏编程真言--清华大学出版社》 《游戏开发中的人工智能--东南大学出版社》 《游戏设计概论—清华大学出版社》 参考网站：
砖块环境中的移动模式
• 非确定性方法（加入随机因素）： 1、初始化路径数组，移动数组 2、用Bresenham线段算法计算不同的移动 模式 3、将模式标准化 4、设定前进速率，按照设定好的移动模式 移动，当到达线段的端点时检查移动数组， 以确定移动方向。
• 到目前为止，我们讨论的群聚规给大家留下了深 刻印象。然而，像这样的群聚行为如果在游戏中， 这些单位以群体形态移动式，还能避免撞上游戏 世界里的物体，那就更实用了。
如果智能体不是下落的，那么它的操纵方 式和运动方向根据它在内层区域或外层区 域分别按如下进行修正： • 外层区域：如果未到速度的最大值就增加 智能体速度。每个智能体的最大速度应该 不同。如果智能体的运动方向大致是正确 的，给这个智能体的y-rotation一个小小的 扰动否则就马上改变y-rotation，指向正确 方向。 返回 • 内层区域：按照智能体的速度改变它的
• 群聚算法在模拟少量或中等数量的生物的 自然行为时是完美的，尤其当这些生物的 运动（而不是生物和生物之间的影响、以 及生物和场景之间的互动）是主要的关注 焦点的游戏中（例如任天堂的Pikmin）。
• 但是，随着生物个数的增加，传统的群聚 算法开销越来越大。在群聚中每个智能体 必须检查其他所有智能体以确定是否因距 离太近而产生影响，在这种情况下，如果 存在n个智能体的场景，需要计算1/2(n²)次 独立的距离计算（给出中间的结果储存在 交互的数组里）。那么分离规则，队列规 则和聚合规则必须对每个智能体计算它附
游戏开发中的人工智能(PPT 23张)
FACULTY OF SOFTWARE
开发脚本语言的注意事项
注意被固化在 AI 中的能力，如果 AI 能独立地做越多 工作，则脚本语言所需补充的东西就越少 脚本语言是否合适需求 是否需要一个特性完备的编程语言还是一个简单的 触发系统 考虑使用已有的编程语言 考虑设计者可以使用的调试工具 考虑运行时的性能问题 注意所开发出脚本的ARE
脚本引擎——堆栈机
堆栈机中还包括一个堆栈数据成员，用来存 放各种操作所需的操作数。由于STL容器向 量提供了常数时间的插入和删除操作，而且 对于每一个数据项的随机访问操作都是常数 时间的，所以非常适合用来构造这种堆栈。 堆栈机中还包括一个指令指针，指令指针始 终指向所需执行的下一条指令，表现为指向 字节码流的操作码指针。
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FACULTY OF SOFTWARE
堆栈机的执行
初始化，即清空堆栈、将指令指针指向字节 码流的起始位置。 进入循环，依次执行每条指令。首先，指令 指针所指向的操作码被获得，作为索引传递 给操作码处理器用来调用正确的操作处理函 数。循环直到整个字节流码被执行完毕后结 束。 操作码处理器完成堆栈操作的所有细节，例 如：出栈、入栈、相加操作等。
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FACULTY OF SOFTWARE
脚本语言的剖析
一个脚本语言通常由两部分组成：语言和引擎
脚本语言与任何一种编程语言一样，规定了一组特 定的语法，脚本语言可以通过转化或编译变换为引 擎可以处理的格式。 脚本引擎也称为解释器，用来执行经过编译的脚本。 经过编译的脚本称为字节码流（bytecode stream）, 它包含了脚本需要解释器所执行的所有内容。
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