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2018-12-21 21:23:46馮成索琰琰齊立萍通訊作者河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院
數(shù)碼世界 2018年2期
馮成 索琰琰 齊立萍（通訊作者） 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院
1 引言
在全球科技快速發(fā)展中，計(jì)算機(jī)得到了迅速的普及，硬件與軟件系統(tǒng)也得到了全面的提高。在計(jì)算機(jī)游戲設(shè)計(jì)上運(yùn)用3D技術(shù)、智能追蹤技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等等，不僅提高了游戲畫面的分辨率、清晰度，也使得畫面更加具有真實(shí)性和表現(xiàn)力，從而為玩家用戶帶來(lái)了游戲快感。
但是，由于缺乏相關(guān)理論指導(dǎo)，游戲開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不能合理地應(yīng)用人工智能技術(shù)，從而體現(xiàn)不出人工智能在游戲領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。因此，人工智能在游戲領(lǐng)域如何才能發(fā)揮更大的作用，是一個(gè)值得我們探討和研究的問(wèn)題。
2 人工智能的簡(jiǎn)介
人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫為AI。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，本質(zhì)是了解智能，然后產(chǎn)生出具有高智商的智能機(jī)器。人工智能的應(yīng)用范圍廣泛，在語(yǔ)言識(shí)別、圖像處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人以及專家系統(tǒng)等領(lǐng)域。
但是，人工智能也有發(fā)展的弊端。有些人認(rèn)為人工智能是人類智慧的結(jié)晶，會(huì)帶給人類巨大 的好處和利益。另外一些人則認(rèn)為人工智能在將來(lái)的某天會(huì)超越人類的智慧，給人類帶來(lái)災(zāi)難。總而言之。人工智能的優(yōu)勢(shì)更符合目前人類發(fā)展的需求，更能推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。
3 游戲人工智能的定義
游戲人工智能顧名思義是游戲和人工智能結(jié)合的產(chǎn)物，是人工智能的一個(gè)新型領(lǐng)域。
該技術(shù)是在玩家用戶個(gè)人設(shè)備條件局限的條件下，對(duì)游戲中的非玩家角色（NPC）進(jìn)行計(jì)算和操作,再通過(guò)決策樹(shù)和算法，使游戲玩家可以體驗(yàn)真實(shí)，使游戲世界中的事物更符合現(xiàn)實(shí)人們認(rèn)知，使NPC可以模擬人類的思維方式，表現(xiàn)出智能的行為，從而更加逼真，游戲體驗(yàn)感更加真實(shí)。
4 游戲人工智能設(shè)計(jì)目的
為了提高游戲的體驗(yàn)感和增強(qiáng)游戲的可玩性，智能角色是不可缺少的。如果沒(méi)有個(gè)NPC都對(duì)應(yīng)一個(gè)真實(shí)存在的人的話，那么可知一個(gè)大型端游需要的員工有多少，這是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)該智能NPC成為游戲發(fā)展的一個(gè)必要趨勢(shì)。智能NPC只需要表現(xiàn)出一定水平的人工智能就可以，也沒(méi)必要體現(xiàn)智能NPC是如何應(yīng)用的，只需要表現(xiàn)出足夠的可信度。這樣，不僅釋放了游戲的人員工作，使得單機(jī)游戲成為可能，而且還改善了游戲的真實(shí)感和復(fù)雜感，使更多的人愿意體驗(yàn)游戲。
對(duì)于不同類型的游戲，玩家的期望是不經(jīng)相同的。比如說(shuō):街機(jī)游戲或者是超級(jí)瑪麗，就沒(méi)有必要具有太高的AI，AI固定在一定的水平就可以了；策略游戲中，游戲玩家希望敵方可以更加聰明、厲害些，這樣才更加具有挑戰(zhàn)性，不至于贏得沒(méi)有絲毫的榮譽(yù)感；大型端游和角色扮演游戲中，游戲玩家更加渴望傾向于類似于現(xiàn)實(shí)世界的3D虛擬世界，角色的行為動(dòng)作甚至是性格越來(lái)越人性化，這就需要游戲AI，才能給游戲玩家更加真實(shí)的游戲的體驗(yàn)感和舒適感，才能使游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷進(jìn)步。
4.1 增加挑戰(zhàn)性
游戲吸引玩家，無(wú)異于在于游戲的體驗(yàn)感和挑戰(zhàn)性，沒(méi)有挑戰(zhàn)性，就不會(huì)吸引游戲玩家的注意力，游戲也就沒(méi)有了樂(lè)趣。而游戲人工智能的目的就是賦予一個(gè)游戲更加有趣的挑戰(zhàn)性，不同難度系數(shù)的任務(wù)可以適應(yīng)不同玩家用戶的需求，一級(jí)一級(jí)的任務(wù)可以使他們逐漸找到自信心和快樂(lè)感，而且可以讓玩家充分轉(zhuǎn)動(dòng)自己的大腦，去挑戰(zhàn)一個(gè)屬于自己的不可能。
4.2 增加可玩性
可玩性的增加可以是NPC的人工智能化，使玩家無(wú)法預(yù)料NPC下一步的行動(dòng)，也可以是NPC使用玩家出乎預(yù)料的動(dòng)作或者行為擊敗玩家，這樣增加了游戲的體驗(yàn)感和耐玩性，也可以通過(guò)給玩家各種驚喜來(lái)留住玩家。
4.3 增強(qiáng)故事情節(jié)
游戲AI可以賦予NPC不同的表情，通過(guò)不同的表情變化來(lái)影響劇情的變化，玩家可以充分發(fā)揮自己的想象力去猜測(cè)任務(wù)的情節(jié)甚至是任務(wù)的難度系數(shù)。通過(guò)游戲AI對(duì)NPC的智能化，可以使故事情節(jié)更加豐富，劇情更加完整，吸引玩家花更多的注意力去探索任務(wù)。
5 現(xiàn)有游戲AI技術(shù)
5.1 Unity 3D游戲引擎
就目前而言，Unity 3D游戲引擎是網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)和手游開(kāi)發(fā)的主要游戲引擎，因?yàn)樗哂袌D像真實(shí)性強(qiáng)、圖形效果好、方便資源管理、功能全面等優(yōu)勢(shì)。C#語(yǔ)言、Unity Script、Boo等都是以Unity 3D引擎為基本腳本引擎的。
Unity 3D通過(guò)組成式構(gòu)建游戲世界模型。比如說(shuō)游戲中的物體道具組件、聲音組件、導(dǎo)航組件等提高了游戲的真實(shí)感，給游戲玩家?guī)?lái)了真實(shí)的體驗(yàn)感[1] 。Unity 3D還可以放入自定義組件，也可以隨意擺放游戲道具，并通過(guò)播放按鈕來(lái)直接、實(shí)時(shí)的查看游戲的運(yùn)行狀態(tài)和效果。除此之外，Unity 3D提供了擴(kuò)展接口，可以不斷提高引擎的能力，從而有游戲的開(kāi)發(fā)提供強(qiáng)大的助力[2] 。
5.2 模糊狀態(tài)機(jī)
模糊狀態(tài)機(jī)中最常用的模糊邏輯[3] ，模糊邏輯為最終任務(wù)的執(zhí)行增加了預(yù)測(cè)難度，減少了編程語(yǔ)言的復(fù)雜性。在游戲中，NPC的任務(wù)就是尋找出快速的有效路徑:戰(zhàn)爭(zhēng)策略游戲中，NPC通過(guò)巧妙的避開(kāi)障礙物，快速的通過(guò)各種地形并且達(dá)到敵方的位置坐標(biāo)；射擊類游戲中，游戲AI需要借助各種掩體來(lái)掩護(hù)，從而達(dá)到自我保護(hù)的目的。
模糊狀態(tài)機(jī)吸引了更多玩家的興趣，為游戲玩家提供了更具有挑戰(zhàn)性的游戲環(huán)境。
6 應(yīng)用與展望
人工智能技術(shù)在游戲引擎中、角色運(yùn)動(dòng)中以及路徑規(guī)劃等方面都有重要應(yīng)用[4] ，比如說(shuō):在游戲中應(yīng)用人工智能技術(shù)后，通過(guò)精美的畫面就可以自然而然的吸引更多的玩家對(duì)游戲產(chǎn)生興趣。
游戲人工智能已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但是仍需要?jiǎng)?chuàng)造出更加高效的游戲人工智能、游戲畫面和完美的主線 任務(wù)。只有合理地應(yīng)用人工智能技術(shù)，才能使玩家與NPC的互動(dòng)、敵我陣營(yíng)的轉(zhuǎn)換、主線任務(wù)的多變性等方面更加具有樂(lè)趣。假如通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[6] 的結(jié)合，可以讓游戲玩家通過(guò)虛擬設(shè)備進(jìn)入游戲世界，然后以現(xiàn)實(shí)生活中的能力去對(duì)應(yīng)虛擬游戲中的相應(yīng)屬性能力，那么游戲必然會(huì)吸引更多的游戲玩家，游戲AI技術(shù)也會(huì)推動(dòng)游戲領(lǐng)域進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。
7 結(jié)論
人工智能技術(shù)必然會(huì)推動(dòng)游戲領(lǐng)域的發(fā)展，游戲領(lǐng)域的技術(shù)需求也必然會(huì)加快人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步。游戲人工智能使游戲更加多元化、更加娛樂(lè)化，在人們的生活中扮演者重要角色。
[1]李博.游戲人工智能關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2011.
[2]余璞，祝忠明，邢萬(wàn)里.游戲人工智能關(guān)鍵技術(shù)介紹[J].信息通信，2014（10）：132.
[3]葉本公，模糊狀態(tài)機(jī)在人工智能中的應(yīng)用，（2014）011-0120-02
[4]徐衍生，人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)游戲軟件中的應(yīng)用，（2017）16-0071-02
[5]李媛媛，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及其在圖像識(shí)別中的應(yīng)用[D]. 沈陽(yáng)：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2016
[6]丁選程，淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與展望[J],新課程 下旬，2017(02):36-36.
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但是，由于缺乏相關(guān)理論指導(dǎo)，游戲開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不能合理地應(yīng)用人工智能技術(shù)，從而體現(xiàn)不出人工智能在游戲領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。因此，人工智能在游戲領(lǐng)域如何才能發(fā)揮更大的作用，是一個(gè)值得我們探討和研究的問(wèn)題。
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3 游戲人工智能的定義
游戲人工智能顧名思義是游戲和人工智能結(jié)合的產(chǎn)物，是人工智能的一個(gè)新型領(lǐng)域。
該技術(shù)是在玩家用戶個(gè)人設(shè)備條件局限的條件下，對(duì)游戲中的非玩家角色（NPC）進(jìn)行計(jì)算和操作,再通過(guò)決策樹(shù)和算法，使游戲玩家可以體驗(yàn)真實(shí)，使游戲世界中的事物更符合現(xiàn)實(shí)人們認(rèn)知，使NPC可以模擬人類的思維方式，表現(xiàn)出智能的行為，從而更加逼真，游戲體驗(yàn)感更加真實(shí)。
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對(duì)于不同類型的游戲，玩家的期望是不經(jīng)相同的。比如說(shuō):街機(jī)游戲或者是超級(jí)瑪麗，就沒(méi)有必要具有太高的AI，AI固定在一定的水平就可以了；策略游戲中，游戲玩家希望敵方可以更加聰明、厲害些，這樣才更加具有挑戰(zhàn)性，不至于贏得沒(méi)有絲毫的榮譽(yù)感；大型端游和角色扮演游戲中，游戲玩家更加渴望傾向于類似于現(xiàn)實(shí)世界的3D虛擬世界，角色的行為動(dòng)作甚至是性格越來(lái)越人性化，這就需要游戲AI，才能給游戲玩家更加真實(shí)的游戲的體驗(yàn)感和舒適感，才能使游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷進(jìn)步。
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4.3 增強(qiáng)故事情節(jié)
游戲AI可以賦予NPC不同的表情，通過(guò)不同的表情變化來(lái)影響劇情的變化，玩家可以充分發(fā)揮自己的想象力去猜測(cè)任務(wù)的情節(jié)甚至是任務(wù)的難度系數(shù)。通過(guò)游戲AI對(duì)NPC的智能化，可以使故事情節(jié)更加豐富，劇情更加完整，吸引玩家花更多的注意力去探索任務(wù)。
5 現(xiàn)有游戲AI技術(shù)
5.1 Unity 3D游戲引擎
就目前而言，Unity 3D游戲引擎是網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)和手游開(kāi)發(fā)的主要游戲引擎，因?yàn)樗哂袌D像真實(shí)性強(qiáng)、圖形效果好、方便資源管理、功能全面等優(yōu)勢(shì)。C#語(yǔ)言、Unity Script、Boo等都是以Unity 3D引擎為基本腳本引擎的。
Unity 3D通過(guò)組成式構(gòu)建游戲世界模型。比如說(shuō)游戲中的物體道具組件、聲音組件、導(dǎo)航組件等提高了游戲的真實(shí)感，給游戲玩家?guī)?lái)了真實(shí)的體驗(yàn)感[1] 。Unity 3D還可以放入自定義組件，也可以隨意擺放游戲道具，并通過(guò)播放按鈕來(lái)直接、實(shí)時(shí)的查看游戲的運(yùn)行狀態(tài)和效果。除此之外，Unity 3D提供了擴(kuò)展接口，可以不斷提高引擎的能力，從而有游戲的開(kāi)發(fā)提供強(qiáng)大的助力[2] 。
5.2 模糊狀態(tài)機(jī)
模糊狀態(tài)機(jī)中最常用的模糊邏輯[3] ，模糊邏輯為最終任務(wù)的執(zhí)行增加了預(yù)測(cè)難度，減少了編程語(yǔ)言的復(fù)雜性。在游戲中，NPC的任務(wù)就是尋找出快速的有效路徑:戰(zhàn)爭(zhēng)策略游戲中，NPC通過(guò)巧妙的避開(kāi)障礙物，快速的通過(guò)各種地形并且達(dá)到敵方的位置坐標(biāo)；射擊類游戲中，游戲AI需要借助各種掩體來(lái)掩護(hù)，從而達(dá)到自我保護(hù)的目的。
模糊狀態(tài)機(jī)吸引了更多玩家的興趣，為游戲玩家提供了更具有挑戰(zhàn)性的游戲環(huán)境。
6 應(yīng)用與展望
人工智能技術(shù)在游戲引擎中、角色運(yùn)動(dòng)中以及路徑規(guī)劃等方面都有重要應(yīng)用[4] ，比如說(shuō):在游戲中應(yīng)用人工智能技術(shù)后，通過(guò)精美的畫面就可以自然而然的吸引更多的玩家對(duì)游戲產(chǎn)生興趣。
游戲人工智能已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但是仍需要?jiǎng)?chuàng)造出更加高效的游戲人工智能、游戲畫面和完美的主線 任務(wù)。只有合理地應(yīng)用人工智能技術(shù)，才能使玩家與NPC的互動(dòng)、敵我陣營(yíng)的轉(zhuǎn)換、主線任務(wù)的多變性等方面更加具有樂(lè)趣。假如通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[6] 的結(jié)合，可以讓游戲玩家通過(guò)虛擬設(shè)備進(jìn)入游戲世界，然后以現(xiàn)實(shí)生活中的能力去對(duì)應(yīng)虛擬游戲中的相應(yīng)屬性能力，那么游戲必然會(huì)吸引更多的游戲玩家，游戲AI技術(shù)也會(huì)推動(dòng)游戲領(lǐng)域進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。
7 結(jié)論
人工智能技術(shù)必然會(huì)推動(dòng)游戲領(lǐng)域的發(fā)展，游戲領(lǐng)域的技術(shù)需求也必然會(huì)加快人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步。游戲人工智能使游戲更加多元化、更加娛樂(lè)化，在人們的生活中扮演者重要角色。
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