1 / 57

Tekoäly urheilu- ja autopeleissä

Tekoäly urheilu- ja autopeleissä. Mika Timonen. Sisällysluettelo. Urheilupelit Historia Tekoälyn osa-alueet Tekoälyn tekniikat Parannuskohteet Autopelit Historia Tekoälyn osa-alueet Tekoälyn tekniikat Parannuskohteet Yhteenveto. Urheilupelit. Urheilupelit – Historia.

peers
Download Presentation

Tekoäly urheilu- ja autopeleissä

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Tekoäly urheilu- ja autopeleissä Mika Timonen

  2. Sisällysluettelo • Urheilupelit • Historia • Tekoälyn osa-alueet • Tekoälyn tekniikat • Parannuskohteet • Autopelit • Historia • Tekoälyn osa-alueet • Tekoälyn tekniikat • Parannuskohteet • Yhteenveto

  3. Urheilupelit

  4. Urheilupelit – Historia • Kaikkien aikojen ensimmäinen urheilupeli: Kuvan lähde: http://en.wikipedia.org/wiki/Pong

  5. Urheilupelit – HistoriaPong • Pong on näkökulmasta riippuen tennis tai pöytätennis peli. • Ensimmäinen kotiin myytävä videopeli. • Julkaisijana Atari • Oli erittäin suosittu.

  6. Urheilupelit – Historia1970-luku • Alkuaikoina pelit olivat erittäin yksinkertaisia. • Koneiden resurssit eivät riittäneet kunnollisen grafiikan tai tekoälyn suoritukseen. • Klassisia kyseisen ajan pelejä Football,Basketball ja Baseball.

  7. Urheilupelit – Historia1980-luku • 1980-luvulla julkaistun Nintendo Entertainment Systemin (NES) avulla urheilupelit saivat suuren sykäyksen ja suosio kasvoi. • 8-bittinen järjestelmä antoi jo sen verran lisää suoritustehoa, että tekoälystä voitiin luoda hieman fiksumpi ja grafiikasta kauniimpaa.

  8. Urheilupelit – Historia 1980-luku • NESin kaudelta yleensä muistetaan pari klassikkoa: • Ice Hockey Kuvien lähde: http://www.geocities.com/nesicehockey/screenshots.html

  9. Urheilupelit – Historia 1980-luku • Double Dribble Kuvat: http://www.consoleclassix.com/gameinfo_doubled_nes.php

  10. Urheilupelit – Historia 1980-luku • World Cup Soccer Kuvat: http://www.nesfiles.com/NES/World_Cup/World_Cup.asp ja http://www.nes-site.com/articles/article_11/02.shtml

  11. Urheilupelit – Historia 1980-luku • Pelit eivät olleet kovinkaan realistisia. • Kaikkia pelaajia ei oltu mallinnettu. • Tekoäly erittäin yksinkertainen. • Tästäkin huolimatta pelit olivat erittäin suosittuja. • Tänäkin päivänä urheilupeleissä olevat pelattavuuden mallit kehitettiin näitä pelejä varten. • Tästä syystä pelattavuudessa ei ole tapahtunut aikoihin mitään innovatiivista. • Etuna pelien oppimiskynnys on vanhalle pelaajalle erittäin matala, sillä kontrollit, pelimekaniikka ja pelistrategia on pysynyt miltei samana vuodesta toiseen.

  12. Urheilupelit – Historia 1990-luku • 90-luvun alkupuolella julkaistiin 16-bittiset pelikoneet (SNES ja Sega Megadrive). • Grafiikka ja tekoäly parantui. • 1990-luku toi mukanaan urheilupelisarjat. • Uusi versio julkaistaan vuoden välein. • Esimerkiksi EA Sportsin NHL-sarjaa on julkaistu vuodesta 1993 lähtien aina tähän päivään saakka. Kuvat: http://www.consoleclassix.com/gameinfo_nhlpa_smc.html

  13. Urheilupelit – Historia 2000-luku • Nykyään pelit jo melkein simulaation tasolla. • Grafiikka on loistavaa: pelaajat on tunnistettavissa naamasta ja liikkeistä. Kuva: www.videogameslife.com

  14. Urheilupelit – Historia 2000-luku • Simulaatiomaisuus näkyy myös: • Tekoäly osaa pelata erittäin fiksusti ja käyttää oikeassa elämässä käytetty tekniikoita. • Madden ja Pro Evolution Soccer-pelit alkavat olla jo liian vaikeita aloittelijoille, koska ne ovat erittäin realistisia. • Tämä ei koske EA:n NHL-pelisarjaa. NHL-peleissä tekoäly on varsin epärealistinen.

  15. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet • Perinteisin osa-alue on pelaajien tekoäly. • Pelien tullessa yhä simulaatiomaisemmiksi, enää ei riitä pelkästään pelaajien tekoälyn mallintaminen vaan on syytä mallintaa myös koko joukkueen/valmentajan toiminta. • Myös kameran toiminta on mallinnettava. • Kentän reunalta voi löytyä eri osa-alueita joita kannattaa mallintaa. • Yleisö. • Valmentajan ja vaihtopelaajien ”fyysinen” olemus. • Maskotit, cheerleaderit

  16. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet Pelaajatason tekoäly • Pelaajatason tekoäly vaikuttaa yksittäisen pelaajan tekemiin päätöksiin. • Esimerkiksi kuljettaako vai syöttääkö. • Näitä päätöksiä ohjaa joukkueen yhteinen tavoite, mutta päätökset tehdään kuitenkin pelaajatasolla. • Pelaajilla on usein attribuutteja, jotka kuvaavat pelaajien taitoja. • Attribuutit asetettu vastaamaan oikean maailman esikuvia. • Pelaajatason tekoäly voidaan jakaa kahteen osa-alueeseen: • Taktiseen päätöksentekoon • Animaation valintaan

  17. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet Joukkuetason tekoäly • Esimerkiksi joukkueen taktiikan valinta ja pelaajavaihdot eivät kuulu kenenkään yksittäisen pelaajan vastuualueisiin, vaan ne on hoidettava valmentajan=joukkuetason tekoälyn toimesta. • Jos joukkuetason tekoälyä ei toteuteta, ovat joukkueen taktiset muutokset joko täysin satunnaisia tai niitä ei tehdä ollenkaan. • Yleensä joukkuetason tekoälyn toteutuksessa käytetään liitutaulujärjestelmää tai singleton-luokkaa (ainokainen-luokkaa?) • Yleisin ongelma joukkuetason tekoälyn toteutuksessa on se, ettei tehtäviä ole jaettu osa-alueisiin ja mallinnettu attribuuteilla.

  18. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet Muut – Polunetsintä • Polunetsintä • Haastava tehtävä, vaikka pelialue rajattu eikä kentällä ole paljon staattisia esteitä. • Pelaajat, eli dynaamiset esteet liikkuvat kentällä jatkuvasti, minkä vuoksi perinteiset polunetsintäalgoritmit ovat kömpelöitä ja tehottomia. • Perinteisten menetelmien tilalla käytetään kevyitä ja optimoituja menetelmiä, jotka ottavat huomioon myös pelin luonteen.

  19. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet Muut – Kamera • Kameran sijoitus ja pelin aikainen liikkuminen • Ei yhtä suuri ongelma kuin esimerkiksi toiminta- ja seikkailupeleissä. • Tärkeä osa-alue, koska se vaikuttaa suoraan pelattavuuteen ja pelin tunnelmaan. • Kameran sijoittamisessa yleensä kaksi hyvin ristiriitaista tavoitetta: • Hyvä pelattavuus. • Televisiomainen tunnelma.

  20. Urheilupelit – Tekoälyn osa-alueet Muut – Sekalaiset • Kentän reunalla on yleensä jonkin verran mahdollisia tekoälykohteita. • Valmentajat. • Vaihtopelaajat. • Yleisö. • Maskotit ja cheerleaderit. • Ei vaikuta pelattavuuteen vaan pelin tunnelmaan. • Vaativat yleensä vain hyvin yksinkertaisen tekoälytoteutuksen.

  21. Urheilupelit – Tekoälyn tekniikat • Joukkuelajeissa mahdollisia pelityyppejä on kaksi erilaista: • Pelitilanteen nollaavat lajit (pesäpallo, amerikkalainen jalkapallo). • Jatkuvat eli dynaamiset lajit (jääkiekko, jalkapallo, koripallo).

  22. Urheilupelit – Tekoälyn tekniikatÄärelliset automaatit • Pelitilanteen nollaavissa lajeissa on selkeitä tiloja. • Pelaaja ykköspesällä, pesät tyhjät, jne. • Näin ollen äärellisten automaattien käyttö on varsin itsestään selvä vaihtoehto.

  23. Urheilupelit – Tekoälyn tekniikatSumeat tilakoneet • Myös dynaamisissa lajeissa on tiloja. • B-piste aloitus, rangaistuslaukaus, jne. • Aloituksen jälkeen on kuitenkin vaikea keksiä uusia tiloja tai mahdollisia tilasiirtymiä, sillä pelitilanne muuttuu erittäin nopeasti. • Lisäksi pelaajat joutuvat tekemään jatkuvasti sumeita päätöksiä jokaisella pelin tasolla. • Näin ollen äärellisten automaattien sijaan dynaamisissa lajeissa käytetään usein sumeita tilakoneita. • Toinen vaihtoehto olisi käyttää sumeutta pelaajien havaintotasolla, jolloin tilat olisivat perinteisiä tilakoneiden tiloja, mutta siirtymän laskelmissa käytetään sumeutta.

  24. Urheilupelit – Tekoälyn tekniikatData-driven menetelmät • Koska urheilupeleissä on nykyään valtava määrä pelaajia, pelitapoja ja tilastollista tietoa, käytetään eräänä tekoälyn tekniikkana data-driven menetelmiä (havaintoihin perustuvia menetelmiä?). • Helpottaa tekoälyn pelitasapainon hienosäädössä. • Tekniikkaa käytetään ainakin eri pelitaktiikoiden luonnissa, animaatioiden valinnassa ja pelaajien tilastoissa. • Sen sijaan että taktiikat luotaisiin valmiiksi tekoälylle, luodaan pienempiä toimintatapoja, joita tekoälyn ohjaamat pelaajat voivat suorittaa. Nämä toimintatavat voidaan sitten yhdistää taktiikoiksi.

  25. Urheilupelit – Tekoälyn tekniikatViestintäjärjestelmät • Viestintäjärjestelmiä voitaisiin käyttää: • Pelaajien väliseen kommunikointiin. • Taktiikoiden ilmoitukseen ja vaihtoon lennosta.

  26. Urheilupelit – Parannuskohteet • Urheilupelit eivät ole vielä läheskään täydellisiä. • Ei edes Pro Evolution Soccer. • Ja ei todellakaan NHL pelit. • Parannuskohteet: • Oppiminen. • Pelattavuuden innovaatiot.

  27. Urheilupelit – ParannuskohteetOppiminen • Oppimista ei ole juurikaan käytetty urheilupeleissä. • Voitaisiin käyttää mm. maalikikkojen poistoon. • Tekoäly huomaisi toistuvan kuvion jonka seurauksena syntyy maali  Muuttaisi pelitapaansa niin, ettei tällainen kuvio enää toimisi. • Tällöin ihminen joutuisi miettimään uusia pelistrategioita, mikä lisäisi realismia ja pelin ikää. • Myös oman joukkueen pelaajat voisivat käyttää oppimista. • Oppisivat ihmispelaajan pelistrategioita, jolloin tekoäly osaisi pelata paremmin. • Jos oppimista käytetään edellä esitettyihin osa-alueisiin, ei se nosta vaikeustasoa. Oppimista voidaan kuitenkin käyttää myös vaikeustason nostoon esimerkiksi opettamalla vastustajalle ihmispelaajan heikot kohdat ja iskemällä niihin. • Voi kuitenkin tuoda ongelmia, jos kone oppii käyttämään pelin bugeja hyödykseen.

  28. Urheilupelit – ParannuskohteetOppiminen • Oppiminen on yleensä toteutettu vaikutuskarttojen (influence map) ja tilastollisen oppimisen keinoilla. • Vaikutuskartat toimivat niin, että sijoittumistietoja vaihdetaan luomalla uusia sijoittumistietoja, jolloin syntyy myös uusia kannattavia sijoittumistietoja jotka sitten tallennetaan. • Tilastollisessa oppimisessa pidetään yllä yritettyjä toimintatapoja, joista sitten valitaan parhaat tilastollisen analyysin keinoin.

  29. Urheilupelit – ParannuskohteetPelattavuuden uudistus • Pelimekaniikka on pysynyt samana jo vuosia. • Pelifirmat eivät uskalla ottaa riskejä vaan pitävät pelit vuodesta toiseen hyvin samanlaisina. • Näin ollen urheilupeleissä ei esiinny enää innovaatioita. • Pienet uudistukset voisivat tuoda paljon lisää peligenrelle.

  30. Autopelit

  31. Autopelit – Historia • Kuten urheilupelit, myös autopelit ovat aina olleet erittäin suosittuja. • Ensimmäiset autopelit julkaistiin jo 1970-luvun puolivälissä. • Ensimmäiset autopelit tehtiin pelihallien koneille ja ne olivat erittäin yksinkertaisia. • Yleensä tietä esitti kaksi viivaa ja autoa saattoi esittää jokin yksinkertainen hahmo, esimerkiksi pelkkä piste. • Näissä peleissä ei tekoälyä ollut.

  32. Autopelit – Historia 1970-luku • Lähteestä riippuen ensimmäinen ajopeli oli joko Gran Trak (vasen) tai Night Driver (oikea). • Molemmat pelit ovat Atarin julkaisuja • Pelien ainoa tarkoitus on radalla pysyminen Kuvat:http://emustatus.rainemu.com/games/gtrak10.htm ja http://emustatus.rainemu.com/editorial/timeline-main.htm

  33. Autopelit – Historia1980-luku • Autopeleistä tuli erittäin suosittuja 1980-luvulla, kun niitä pääsi pelaamaan pelihalleissa rateilla ja polkimilla ja paremmalla grafiikalla. • Tällöin pelit saivat jo enemmän sisältöä, eikä ajamisen tarkoitus ollut enää pelkästään radalla pysyminen. • Vuonna 1982 potin räjäytti:

  34. Autopelit – Historia1980-luku – Pole Position • Pole Positions • Tuolloin vallankumouksellinen grafiikka. • Vastassa oli tekoälyn ohjaamia autoja. • Mukana aito rata Fuji • Pole Position nosti autopelit kerralla erittäin suosituksi genreksi. Kuva: http://emustatus.rainemu.com/editorial/timeline-main.htm

  35. Autopelit – Historia1980-luku • Tekoäly kuitenkin erittäin pienessä roolissa. • Tekoälyn ohjaamat autot ajoivat vain omaa linjaansa. • Saattoivat vaihtaa kaistaa, joskin satunnaisesti. • Eivät välittäneet ihmispelaajasta ollenkaan. • Vähät resurssit menivät jo grafiikkaan, joten tekoälyn täytyi olla erittäin yksinkertaista. • 80-luvun aikana autopelit siirtyivät myös kotiin muun muassa NES:lle ja Commodore 64:lle.

  36. Autopelit – Historia1990-luku • Prosessori tehon lisääntyessä 1990-luku toi mukanaan simulaatiomaiset autopelit. • Enää eivät kilpa-autoilut olleet pelkästään kilpailijoiden väistelyä, vaan nyt voitiin jo ajaa oikeasti kilpaa vastustajia vastaan. • 1992 ilmestyi Microproselta loistava Geoff Crammond’s Formula One Grand Prix.

  37. Autopelit – Historia1990-luku – F1GP • Geoff Crammond’s Formula One Grand Prix oli tuona aikana ennennäkemättömän hieno autopeli sekä grafiikan, ajomallin että tekoälyn vuoksi. • Grafiikka oli kolmiulotteista. • Ajomalli oli realistinen • Otti huomioon fysiikan lait. • Kilpailijat osasivat ajaa suhteellisen fiksusti. Kuvat: http://en.wikipedia.org/wiki/Formula_One_Grand_Prix_(Geoff_Crammond)

  38. Autopelit – Historia1990-luku • 90-luvulla laitteisto ja pelit kehittyivät hurjaa vauhtia. • Vuosikymmenen lopulla ajomalli ja tekoäly olivat jo lähellä simulaatiota. • Tällöin tuli kaksi uutta autopelityyppiä, joissa tarkoituksena ei ollut enää olla nopein. • Vaan autot olivat pelkästään tapa päästä paikasta A paikkaan B. • Grand Theft Auto • Tai autoja käytettiin aseina muita vastaan. • Interstate ’76 • Carmageddon • Destruction Derby

  39. Autopelit – Historia2000-luku • Nykyään autopelit ovat simulaatioita niin halutessaan. • Grafiikka on myöskin erittäin upeaa. • Tekoäly osaa antaa hyvän vastuksen • Pelit saattavat sisältää useita kymmeniä ratoja ja satoja erilaisia autoja. http://media.www.gamestats.com/media/745/745534/img_3066759.html

  40. Autopelit – Tekoälyn osa-alueet • Perinteisessä kilvanajossa mallinnetaan yleensä vain ratatekoäly. • Uusien pelityyppien myötä on tullut myös uusia tekoälyn kohteita. • Liikenne ja jalankulkijat. • Viholliset ja taistelu. • Ei-pelaajahahmot.

  41. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetRatatekoäly • Ratatekoäly on perinteinen tekoälyn osa-alue autopeleissä. • Pitää huolen, että koneen ohjaamat autot pysyvät radalla ja ajavat mahdollisimman nopeasti. • Tavoitteena on ainoastaan olla nopea. • Pitää myös huolen siitä, että koneen ohjaamat autot ajavat realistisesti. • Tätä käytetään myös uusissa pelityypeissä ajomallin toteutukseen.

  42. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetRatatekoäly • Toteutuksessa käytetään usein äärellisiä tilakoneita. • Tiloja esim. radalla, hiekalla jne. • Tiloissa parhaat toimenpiteet kyseiselle tilalle. Esim. hiekalla on fiksumpaa hiljentää vauhtia kuin lisätä sitä. • Toimenpiteiden valinnassa on otettava huomioon myös paikka radalla (sisäkaarteessa, ulkokaarteessa, ym.) ja sijainti muihin autoihin. • Hyvin monet pelit käyttävät ajofysiikan ja optimaalisen ajolinjan yhdistelmää tekoälyn toteutukseen. • Optimaalisen ajolinjan laskussa otetaan siis huomioon ajofysiikka.

  43. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetRatatekoäly - Optimaalinen ajolinja • Optimaalinen ajolinja on näkymätön ajolinja jota pitkin tekoälyn ohjaamat autot pyrkivät ajamaan. • Optimaalinen ajolinja on joko ohjelmoijan valmiiksi koodaama, tai se lasketaan suorituksen aikana pienimmän kaartuvuuden tekniikalla. • Viereisessä kuvassa ajolinja on saatu kyseistä tekniikkaa käyttäen. • Tekniikkaa ei voi käyttää suoraan kaikissa peleissä. Kuva: Schwab, B., AI Game Engine Programming

  44. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetLiikenne • Joissain peleissä hyvin tärkeässä roolissa. • Liikenteen mallinnus pitää sisällään ei-pelaajahahmojen ajomallin, jalankulkijat, liikennevalot, liikennesäännöt, ym. • Usein toteutus on vain juuri ja juuri välttävä. • Ei esim. reagoi pelaajiin ja pelaajien toimiin ollenkaan. • Jotkin pelit osaavat tehdä hieman monimutkaisempia temppuja, kuten esimerkiksi väistää hälytysajossa olevaa poliisiautoa. • Tällaiset toiminnot on yleensä toteutettu tilakoneilla. • Löytyy myös satunnaisuutta, jottei toiminnot näytä toistavan itseään.

  45. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetJalankulkijat • Jalankulkijat kuuluvat olennaisena osana liikenteeseen. • Useita jalankulkijatyyppejä • Vihollisia, jotka yrittävät tuhota pelaajan auton. • Ystäviä jotka auttavat pelaajaa. • Työntekijöitä, jotka tienaavat elantonsa kadulta. • Tavallisia ihmisiä, jotka vain kuljeksivat kaduilla. • Jokainen näistä tyypeistä suorittaa omaa tekoälyään. • Toteutettu tilakoneilla, johon on lisätty viestintäjärjestelmä. • Käytetään myös usein laumatekoälyä. • Lisäksi jalankulkijat voidaan mallintaa kahdella eri lähestymistavalla: • Kaikki on vapaata riistaa, jolloin jalankulkijoiden päältä voi ajaa. • GTA ja Carmageddon. • Syytetty mm. moraalin turmelemisesta. • Tai jalankulkijat väistävät aina, eikä niihin voi koskea.

  46. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetViholliset ja taistelu • Edellä mainitut jalankulkijat voivat toimia vihollisena. • Esim. poliisit tai vihollisjengiläiset. • Myös toiset autoilijat voivat olla vihollisia. • Tavoitteena on tuhota pelaajan auto joko ampumalla tai törmäämällä. • Interstate '76 on tavallaan FTPS-autopeli. • Käytetään ratatekoäly ja FPS-peleistä tuttua botti-tekoälyä. • Botti-tekoäly huolehtii ihmismäisestä toiminnasta, jolloin koneen ohjaamat autot ampuvat silloin tällöin ohi ja ajavat huonosti. • Ratatekoäly huolehtii ajolinjoista ja -reiteistä.

  47. Autopelit – Tekoälyn osa-alueetEi-pelaajahahmot • Liikenteen lisäksi toiminta-autoiluissa on myös perinteisiä ei-pelaajahahmoja. • Toimivat samoin kuin roolipeleissäkin. • Saadaan tietoa tehtävistä, kaupoista, ym. • Toimivat käsikirjoitetuksen mukaan. • Toiminta ei siis ole älykästä eikä reaktiivista. • Toteutettu purkittamalla ohjelmointivaiheessa valmiita kohtauksia, joita toistetaan pelin kuluessa.

  48. Autopelit – Tekoälyn tekniikat • Edellä jo mainittiin mitä tekniikoita eri osa-alueet hyödyntävät. • Samoja tekniikoita kuin urheilupeleissä. • Äärelliset automaatit. • Viestintäjärjestelmät. • Myös jotain omaa. • Käsikirjoitetut järjestelmät (skriptit). • Geneettiset algoritmit.

  49. Autopelit – Tekoälyn tekniikatÄärelliset automaatit • Äärelliset automaatteja käytetään yksinkertaisena tekoälykehikkona, jonka määrittävät. • Fysiikan lait. • Yksinkertaiset kilpailukohtaiset tavoitteet. • Tilat yleensä yksinkertaisia. • Radalla. • Pois radalta. • Ohita. • Kiihdytä. • Jne.

  50. Autopelit – Tekoälyn tekniikatViestintäjärjestelmät • Viestintäjärjestelmiä käytetään varsinkin liikenteessä. • Koordinoidaan liikkumista esimerkiksi liikennevaloissa. • Voidaan mallintaa varsin monimutkaista liikennettä tehokkaasti ja melko realistisesti. • Yleensä käytetään äärellisten automaattien tukena. • Voidaan myös korvata äärellisillä automaateilla. • Jos pelissä on paljon jalankulkijoita tai liikennettä, on helpoin käyttää viestintäjärjestelmiä joko yksittäisen hahmon tai ryhmän toiminnan kontrollointiin.

More Related