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人工智能游戏 发表评论(0) 编辑词条

人工智能的表现:
游戏程序及人工智能

摘要
近年来,随着图形技术完善度的惊人的增加,生产的报酬开始递减,游戏设计的主要技术已向人工智能(AI)转化。然而人工智能游戏可能被认为是一种“纯技术性”的想象而不受游戏设计者和理论者的欢迎。本论文就是要议论以人工智能为基础的艺术和娱乐组成了一个与游戏研究,设计原则和技术研究联系的跨领域议程。我把这一新学科间的议程叫做人工智能的表现。

(图)人工智能游戏人工智能游戏

关键词
人工智能的表现,游戏设计

导言
近年来,随着图形技术完善度的惊人的增加,生产的报酬开始递减,游戏设计的主要技术已向人工智能(AI)转化。这种转变即体现在人工智能游戏设计的开发组织(如游戏开发者会议[GDC]举办的人工智能圆桌会议)和人工智能的集中研究组织(如美国人工智能协会[AAAI]一系列关于人工智能和交互娱乐的专题研讨会[5, 15, 7])等两者对人工智能游戏的日益关注,也体现在游戏销售方面大打先进的人工智能而不是图像分辨率或者多边形的数目作为宣传。然而人工智能游戏可能被认为是一种“纯技术性”的现象而不受游戏设计者和理论者的欢迎。本论文就是要议论以人工智能为基础的艺术和娱乐组成了一个与游戏研究、设计原则和技术研究相联系的跨领域议程。我把这一新学科间的议程叫做可表达的人工智能。就游戏的分析与设计而言,可表达的人工智能提供了一种语言即所谓的“可读”行为,也就是所谓的能让玩家读出其中行为的意图。在人工智能研究领域,可表达的人工智能开辟了一个新的技术研究议程。Mateas. M. 2003,可表达的人工智能:游戏和人工智能,新游戏角色公布会(或者叫玩家的角色成长发布会:数码游戏研究会议,乌德勒支,荷兰,2003,11。

人工智能与设计

语言的设计与分析
几年来,游戏设计者一直在寻找一种设计语言,但是他们目前还是缺少了一种能描述现存游戏的设计和对新游戏设计的设想的统一表达。

对设计原始的命名和描述的设计模式以及与设计规则密切相关的理念(这种设计原则在设计中遇到特殊情况时会发出的强制忠告),都经常与的游戏操作细节上的抽象程度、可视元素之间的关系的纯形式处理,游戏规则和玩家家的互动等相关联。
就游戏操作细节上的抽象程度而言,设计语言在许多情况下可被重复使用;极端地,然而,关于游戏设计的讨论和设想,在某种意义上,可能会与游戏的实操完全脱离关系。同样地,游戏理论研究也开发出各种各样在游戏实操上的抽象的内容的程度的游戏分析方法。这种分析趋向于从人文原则中得出方法论和专有名词,从而产生大的工作范围,例如,根据他们的使用空间[10, 24] 或根据操作和结果间的暂时关系[6],来把游戏看作为符号标志系统[13],一个叙述时报表[24, 26]。正如游戏的设计模式和设计规则,游戏理论研究者们通常把实现细节封装起来,把细节当成一个提供独立研讨的黑盒。
黑盒分析法无疑是具有洞察力且实用的。有些在代码层面上的抽象设计模式和游戏的任性数据可能与实操毫无联系。然而,本论文认为在游戏的某处会有一种游戏语言课打开这个黑盒子并联系与实操,即在实操的交叉点和玩家在游戏世界的操作所用到的“白盒”语言。这就是行为语言,人工智能游戏的语言。

(图)图书图书

人工智能游戏
“人工智能游戏”这个词包含了设计程序的不同集合和设计原则(这些原则包括向导,神经网络,情感和社会情节的模式,有限状态自动机,规则体系,决策树学习和其他很多技巧。)在 “游戏人工智能”单一作用下,连接它们在一起共同工作的,是一个涉及到“智能”的行为。这是种带有自我意识而能够被玩家读懂的智力行为,能够相同水平地理解玩家动作并响应玩家动作。使这些原则与“人工智能游戏”这个独立名词联系在一起的是与“智能化”行为,也就是说,这种行为可使玩家通过一个根据他们自身愿望的智能所产生的可读性。这与Dennett (丹尼特)的关于意向立场[4]的理念或Newell Newell(纽厄尔)的知识为准相关联。(knowledge level是计算机通信工程专业英语词汇,表示元数据类型概念的延伸,元数据如果还包含着其他关联的信息,那么这些关联的信息将为引用元数据的实体提供更多的资讯。)Newell 和 Dennett提出人们理解复杂系统,就像其他人很难搞懂机械系统的细节(它们理解起来太复杂),而是假设,该系统有其自己的目标和知识,并将运用基于自身知识的方式,为完成目标而行动。游戏人工智能生产的一部分游戏行为,玩家可以通过“阅读”它好像由于追求的目标而被赋予一些知识的行为来最好的理解。但是游戏人工智能不仅是关于超过合理性的问题解决,也创造新意识,这种意识是生活在计算机内的实体,它有不取决于玩家的、自己的生命,只关心对玩家操作对自己生命的影响。
例如,第一人称的敌人的射击行为,使玩家认为它们是想杀死玩家同时避免自己被杀害。《虚拟人生》应对放在住宅内的新的物体,改变行为的样式,以适应该物体。
这种在心理产生上可读行为的效应,不仅局限于游戏世界中显而易见的拟人化特征,在后台智能的操作同样可读。例如,即时战略游戏中电脑对手通常不能显而易见地表现出来,但是玩家可以通过敌人部队的行动感觉到敌人指挥官的存在。
另一种抽象表现游戏人工智能的方法是拿它与游戏的物理规则作比较。游戏人工智能和游戏物理规则都源于同一游戏里活动的行为。游戏物理规则解决游戏中“死”的部分—纯粹的机械化,导致操作无法与意向在同一水平上,也无法在同一级别上响应玩家的活动。考虑个很好地处理水的物理性质的游戏。如果玩家把物体扔入水中,它们是浮或沉取决于它们的密度。如果水流受阻,水会倒流或者围绕障碍物而流。当玩家跳入水中,会产生逼真的水花。水如此响应玩家动作——水的行为取决于玩家动作不同而不同。但水的模拟不属于游戏人工智能,尽管水的响应很美丽逼真、模拟码很复杂。

为了理解水,玩家不必非要进入水中了解水的心理动机。水的表现总是相同,不同的动作,不是按照它自己目标或意愿而动作,并且不能响应玩家的动作不管这些动作是否对它具有特殊意义。

可能存在一个仅有游戏物理规则而没有游戏人工智能的游戏。这种情况下该游戏所有的表现都是“无生命”进程的结果。在小行星这个游戏中,例如,小行星的移动源于它们的初动量;分裂、改变动量源于彼此间的碰撞以及用户的打击。

那些偶然的奖分—宇宙飞船,看起来增加了少量的意向行为(飞船似乎在躲避玩家),但是大部分的游戏互动涉及到的是纯粹的“物理规则”,这意味着玩家不能把小行星当成活着的生物来认为(小行星的表现也不支持这样一种解释)。

一些游戏,如太空入侵者,看起来似乎游戏中有生物存在,但却不能阅读它们的心理行为,从而不具备任何游戏人工智能。太空入侵者的敌方纯粹机械化的运动,看似偶然的射击—它们不需要通过心理阅读(目标、情绪等等)去了解它们的意图。

从这个角度看,太空入侵者中的敌军飞船的确只是游戏物理规则的一部分,而非人工智能。游戏人工智能位于玩家感知(玩家可以读懂的一部分像有生命的游戏行为)和支持这种感知的游戏代码的交集部分。

分析
为了使用游戏人工智能作为一种供分析的语言,需要打开这个由实操,并对当代的智能行为,玩家体验和游戏的文化背景之间的关系进行思考的黑盒子。

(图)图书图书

本节中我会简单概略地分析一个类似与Pac-Man的游戏(Pac-Man [吃豆人]帕克曼电子游戏,“帕克曼在日本”,在电视屏幕上进行的电子游戏。玩者引导贪婪的胖乎乎的人穿过迷宫,一面大口吞食,一面设法避免被对方吃掉)。在Pac-man里面,玩家是一张变形的嘴,在一个充满点数的迷宫中移动并必须吃下这些点数当所有的点都吃完后就完成一关。玩家被四只魔鬼追着——如果一个魔鬼捉住了玩家,玩家就会死了一条命。四个“能量点”可使玩家暂时性地反追捕,让魔鬼变弱使玩家吃了他们。

对Pac-man的设计语言分析法,着重于类似暂时地削弱敌人的、可提升能量的元素,一个迷宫结构的空间向导,随着游戏的进行增加挑战性的难度曲线,和通过吃掉分散在每关的预期目标来完成任务。Pac-Man的游戏研究分析发可能着重于反攻的同时进食(而且,也许会产生一个关于进食和攻击的角色的讨论),或者着重于一种无效消耗的叙述(永无止境的吞吃,从不感到满足,注定会被魔鬼杀死),或者着重于一种文类分析,相对于其他游戏,在Pac-man游戏中涉及追逐,迷宫和收获。但是所有这些分析都不着重与魔鬼的行为或这些行为如何影响玩家体验。

魔鬼的行为加大了对游戏理解的难度。事实上,对魔鬼定义解释了游戏的原发作用(即游戏的动机)。没有魔鬼就没有清完迷宫中圆点的挑战性,因此就没有游戏性而言。在一次访谈中,Toru Iwatani,Pac-Man的设计者,清晰地描述了在Pac-Man中增设魔鬼的动机:吞吃游戏并没有多大的娱乐性,因此我们决定创造出敌人从而增加一点的兴奋度和紧张感。玩家不得不和敌人对抗以得到食物。而且每个敌人都由他自己的特有的个性。

魔鬼的行为的细节是玩家经验值的其中一个基本决定因素。这个行为必须以非无法想象的困难挑战玩家,并使魔鬼以相当的难以捉摸的行为去让玩家感受到魔鬼对其操作的反应。Pac-Man的说明趋向于对魔鬼的行为形容为“追捕玩家”也就够了。但是想象一下,如果按其字面上的意思的话,即每个魔鬼会直接追上Pac-Man的话;那么,这个游戏的玩法就是由玩家在迷宫中移动同时被排成一线的魔鬼不断的在后面追赶来组成的。那么就没有理由要有四只魔鬼了,因为只是这一排最前面的魔鬼是有用的。魔鬼的行为的唯一变化就只是追赶的速度。如果他们比Pac-Man快,那么玩家总是最终被吃掉;如果比Pac-Man慢,Pac-Man绝对能逃离他们。对“追捕玩家”的另一种解释是让魔鬼一起来围捕玩家。既然玩家在迷宫中移动,那魔鬼就有许多机会通过堵住所有玩家可能走的路来围住玩家。在此情况下,当玩家无论做什么,魔鬼都能很快地围起玩家,游戏就变得无法可想的难。因此我们能看到许多Pac-Man的玩法和许多玩家的体验是由魔鬼的行为的详细说明来决定的。

IWATANI:对四个魔鬼的演示,使他们成为Pac-Man 的可怕对手¬——让所有的移动都正确的联系起来。这是刺手的(复杂的),因为这些怪物的移动相当地复杂。这是游戏的中心点/灵魂/关键。

我想每个魔鬼都有其特性和它特有的移动,那么他们就不会仅仅是以单一的模式追在Pac-Man的后面,不然游戏会变得无聊和单调。其中一个红色的叫做Blinky,一定是直接追在Pac-Man 的后面的。第二个魔鬼放置在Pac-Man 的嘴巴前几个圆点的地方。那就是它的位置。如果Pac-Man走到中间,那么怪物A和怪物B就与他的距离相等,但是它们每个都独立的移动,就差不多等于把Pac-Man当“夹心”了。

其余的魔鬼动的更据随机性。那么他们以一种自然的方式接近Pac-Man。当人类不断地被出于这种攻击下,他会变得泄气。所以我们开发了波形攻击¬——攻击然后散开;随着时间的经过,魔鬼又再次组合然后在攻击。逐渐地波形曲线的峰谷变得不再那么明显的时候,魔鬼就更频繁的攻击了。(他强调道)

在设计中该注意的两个重要方面是魔鬼的行为的变异(不同的个性)和过关时间(不同模式)。不同外表的魔鬼所拥有的不同性格导致有趣多魔鬼间行为模式的可能性,例如紧张而又奇异地使人兴奋的“夹心”行为,相信每个曾经花时间玩过这个游戏的人都熟悉的行为,就是你在迷宫中移动时,两个魔鬼一前一后的押运你。不同的行为模式为魔鬼创造了一个内心的世界(变换心情和想法),为更有谋略的玩家开发空间(例如,当魔鬼在分散模式时,清掉迷宫中某些难的段落),同时也能提供使游戏变得更有难度的模式,除此之外,还有魔鬼速度相当直接的模式。

然而,Iwatani在这个访谈中的描述远远不能形容人工智能。事实上,我还不能找到一个确切的形容,但是在相当多的游戏者的讨论中,设定魔鬼为人工智能。相当有趣的,在这些讨论中,统一认为人工智能游戏的魔鬼是游戏的经验值极为重要,但是极少对魔鬼的行为实际是什么有统一的意见。

每个魔鬼有其特性:Shadow(幽灵)是一只红色的魔鬼,他以直线追击演示总是追着Pac-man 。(速达)是一只粉红色的魔鬼。它走得很快但是以一种随机的方式移动。(羞男)是一只蓝色的魔鬼;它一开始的时候很害羞,总是从Pac-man身边逃开,但是如果Pac-man接近它以攻击它多次后,它就不再害羞了并且开始追Pac-man(那么Pac-man就同时被两只魔鬼追着。)(慢吞吞)是一只橙色的魔鬼,它很慢并以随性的方式移动。

事实上,每四只魔鬼在追逐Pac-man的时候,遵循着一个不同的策略。一个跟着他,一个尝试着引导他去走迷宫中其一的道路,一个停留在迷宫的中间,还有第四个…只是稍稍在徘徊…

对了,你知道每个魔鬼有他们自己的个性吗?是的。留意一下,你会发现红色的比其他的要快一些,蓝色的趋向于一点一点的徘徊,粉红色的好像在为你设立“埋兵”,还有橙色的你的忠实而有慢慢吞吞的勤快者。这个游戏的人工智能至今还使我印象深刻。[3]

除了其中一个魔鬼(Shadow或Blinky)直接的追着玩家的这个事实,至于其他魔鬼的移动的随意性的程度还是是否有魔鬼很积极的尝试去伏击玩家都有极少的统一性。这些讨论都没有提到过Iwatani所提出的攻击曲线。而Iwatani的描述又不足以细化到可以解决这个争论。

对魔鬼的行为,人们有着这些多样化的理解,而这一事实实际上说明了人工智能设计的成功。对人工智能魔鬼的相对简单的算法也会让行为变得丰富而不可预测,它支持了多种的解释,并赋予魔鬼以“内在生命”。制定这样的架构和算法(它们能够生成支持玩家投影图的生动行为),是人工智能游戏的基本目标之一。

因此,要真正的明白吃豆人,真正的了解玩家的体验及由该体验支撑的对玩家的解释,将需要对人工智能有一个详细的了解。而一个详细的了解,即使用自然的语言表达,也不可避免地会涉及到:对状态的描述(这些魔鬼的不同模式)、为决定下一步去哪而给每种状态所用的不同战略、及在各种状态之间进行过渡的情况。因此,分析将不能再让游戏的实现(工具)语言成为黑箱 ,光是说魔鬼们在“追逐着玩家”,但是却开发人工智能游戏的细节作为理解玩家体验的必要部分。对一个游戏的充分理解要求理解“有生命力”的游戏元素的行为——人工智能就是行为的语言。
     在采访中Iwatani指出,在游戏的设计中最难的部分就是人工智能魔鬼的设计[16]。因此,开发人工智能游戏不光需要分析,还需要设计语言。

设计
描述有意行为的日常语言(如“目标” , “学习” , “情感”等等),及为这种日常用语提供一种特定而狭窄的解释的技能实现语言(架构,算法),在这两种语言的接口程序中,人工智能可以作为一种行为语言而运作。例如,一种人工智能体系可能会给情感特征提供支持,那里“情”的实施将作为数值变量的一个收集 ,它们的值的上升下降取决于该世界中的行动,并伴着何时都会影响字符运行的值 。当其被人类在日常生活中应用时,这种在游戏字符中情感的执行肯定不会用尽“情感”这一词所有的丰富含义和内涵。然而,日常语言和技术实现语言的结合是可以确定一个设计的空间。在情感性格这方面,例如,每天的情感语言(如,当人们的东西被你偷掉时,他们会发怒)与具体的技术实现语言整合在一起,提供了一个充满设计机遇的空间,并制约着设计情感字符的行为(如,“来制定一条规则:当属于这一特点的对象被采用时,才能增加其愤怒值”)。行为设计空间是由人工智能游戏的结构和算法所构成的。因此为了让游戏设计语言能够谈论语言,需要与人工智能的衔接。

这种参与可以开辟新的设计的可能性。例如,Andrew Stern和我用最近几年的时间来建设门面,一个第一人称的互动戏剧,[21, 22, 23, 19]。在游戏设计中,互动话剧对一些人说来是圣杯。而对于其他人来说,特别是游戏研究学者阵营认定为鲁多专家的人来说,(如[ 1,6,8 ] ),能提供强大表演机构的丰富互动故事在原则上是不可能的,因而那是在游戏社区中一种精力的浪费。这种参与可以开辟新的设计的可能性。例如,Andrew Stern和我用最近几年的时间来建设门面,一个第一人称的互动戏剧,[21, 22, 23, 19]。在游戏设计中,互动话剧对一些人说来是圣杯。而对于其他人来说,特别是游戏研究学者阵营认定为鲁多专家的人来说,(如[ 1,6,8 ] ),能提供强大表演机构的丰富互动故事在原则上是不可能的,因而那是在游戏社区中一种精力的浪费。我们在Façade的做法就是,在一个被我们人工智能结构的特征和情节所限定的、具体的设计空间下,去探索互动情节的问题。我们的架构如何让戏剧的节拍[17]运行的细节,确定了节拍目标和会话处理[23],支持了自然语言的理解[21],揭示了互动情节的机会,以及迫使我们在对互动情节的理解和建构上反复的不明显制约因素。互动故事的问题大都围绕着“游戏是否以及如何可以提供一阵又一阵的互动”。当帮助长期的互动建构成为激动人心的弧线图(如混乱,危机,高潮,解决) 时,这种互动能迅速产生一种对机构的概念,而不是削弱机构的意义。这些都是行为的主要问题,因而可以在特定人工智能方法限定的具体设计空间下(而不是通过抽象的辩论)被最有益的开发。

作为研究的人工智能游戏
虽然人工智能的技术实践对游戏的分析与设计产生影响,相反,游戏设计对人工智能的技术实践也有一种实际的影响,它开辟了一个提出新的技术研究问题的新研究议程。人工智能研究 把以人工智能为基础的艺术和娱乐作为第一位的问题[18, 19, 20]。人工智能游戏就是富于表现力的人工智能和人工智能研究的一个例子。这里,我以游戏为背景简要地介绍下这个研究议程的两个目标 。

人工智能游戏关注的是观众的体验。无论人工智能的具体任务是什么,比如杀死玩家(如作为第一人称射击者的怪物),在战争中打败玩家(如针对实时战略游戏的战略性人工智能),或者学习代玩家去完成任务(如黑人或者白人),人工智能始终让玩家表演着,娱乐着,惊恐着,和惊讶着。人工智能的基本目标是给玩家带来体验。被用在传统人工智能研究中的有效措施,如完成任务的时间,错误的数量,等等,都不足以指导人工智能游戏的工作。人工智能游戏不仅必须在游戏的世界中完成任务,还必须有它自身的风格。

人工智能游戏支持人类著作权。因为人工智能游戏是玩家体验的一个基础部分,人工智能建构必须支持游戏大师去表达行为潜能,而行为潜能正是一个具体设计所需要的。游戏设计者需要可以表达他们独特视角的建构框架,而不是在游戏中反反复复出现的“一般的”人工智能。传统的人工智能的研究往往试图找到能够一次性永久解决问题的普通解决方法。但对于游戏而言,谈论“一劳永逸”地解决问题是没有任何意义的。游戏设计师试图创造独特的设计,而不是反反复复的重复同样的设计。由于人工智能游戏是设计的一个深层部分,新颖的人工智能架构及方法 将需要在具体设计和特定创造性构想的范畴内不断地发展。

人工智能游戏不仅仅是一个只有游戏设计师才感兴趣的执行问题。对游戏分析而言,人工智能游戏是故意行为的语言。没有将人工智能建构考虑在内“白匣子”分析的话,我们不可能理解游戏。对游戏设计师而言,人工智能游戏强烈地影响着设计空间。 对人工智能研究者而言,人工智能游戏提供了更高的新研究目标,从而开辟了新的技术性挑战。

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标签: 人工智能游戏 人工智能

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同义词: AI Game,Game AI

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