人工智能_概述

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1、人工智能游戲開(kāi)發(fā)北京理工大學(xué)軟件學(xué)院主講教師：胡晶晶（軟件學(xué)院）E_mail：hujingjing@bit.edu.cn參考教材：：《游戲編程中的人工智能技術(shù)》作者：Matbuckland（清華大學(xué)出版社）《游戲人工智能》第二版作者：JohnDavidFuge（北京郵電大學(xué)大學(xué)出版社）《人工智能原理與方法》作者：王永慶（西安交通大學(xué)出版社）《人工智能及其應(yīng)用》作者：蔡自興徐光祐（清華大學(xué)出版社）2第1章緒論游戲人工智能（GameAI）是人工智能（AI）科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)新興的、活躍的學(xué)科分支。計(jì)算機(jī)游戲人工智能技術(shù)認(rèn)知心

2、理學(xué)多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，并正在成為游戲開(kāi)發(fā)中的核心技術(shù)4研究?jī)?nèi)容其研究?jī)?nèi)容是如何將人工智能的理論、方法和技術(shù)應(yīng)用于開(kāi)發(fā)智能游戲、提高游戲角色的智能水平，主要包括智能游戲角色的行動(dòng)、感知、反應(yīng)、情緒、記憶、學(xué)習(xí)的理論方法和技術(shù)。5目前的游戲軟件過(guò)于注重多媒體表現(xiàn)技術(shù)中的圖形渲染處理，卻忽略了對(duì)游戲智能水平的提高，這嚴(yán)重限制了游戲的娛樂(lè)性，削弱產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。背景6原因游戲軟件最重要的特征和核心競(jìng)爭(zhēng)力是其娛樂(lè)性，而提高其娛樂(lè)性的最根本途徑是積極研究如何將游戲人工智能技術(shù)效應(yīng)用于智能游戲的開(kāi)發(fā)，即提高游戲場(chǎng)景中虛擬角色的智

3、能水平。單純追求實(shí)時(shí)而逼真的圖形表現(xiàn)效果，會(huì)消耗大量有限的計(jì)算資源，但生成的游戲角色雖然具有逼真的外形，卻經(jīng)常表現(xiàn)出不合理的愚蠢行為，嚴(yán)重降低了娛樂(lè)性，使用戶喪失興趣。雖然計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的進(jìn)展仍是計(jì)算機(jī)游戲的重要推動(dòng)力，但愈趨近于實(shí)時(shí)而逼真的圖形效果時(shí)，難度就愈大，取得突破性進(jìn)展的概率也就愈低，而且，效用遞減規(guī)律已使絕大多數(shù)用戶無(wú)法區(qū)分這些技術(shù)間的區(qū)別。7人工智能方法（可行性）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與人工智能的交融和結(jié)合為創(chuàng)建智能的、自主的、逼真的、實(shí)時(shí)的、可交互的游戲角色提供了新模型和新算法，從而更全面提高游戲的娛樂(lè)性。計(jì)算機(jī)硬

4、件性能的不斷提高和人工智能軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，為在計(jì)算機(jī)游戲中大量應(yīng)用復(fù)雜的、計(jì)算代價(jià)大的游戲人工智能技術(shù)成為可能。隨著計(jì)算機(jī)游戲的不斷發(fā)展與創(chuàng)新以及用戶對(duì)其要求和品味的提升，需要有新的標(biāo)準(zhǔn)衡量其水平，而游戲的智能性的重要性正在更加凸顯，并終將成為其主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。游戲軟件的多媒體表現(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重依賴其運(yùn)行的硬件平臺(tái)，難于移植，而人工智能技術(shù)被應(yīng)用于游戲的邏輯層面上，與平臺(tái)硬件無(wú)關(guān)，易于移植。81.1計(jì)算機(jī)游戲的角色角色亦作腳色，指在表演藝術(shù)形式中演員根據(jù)腳本演繹虛構(gòu)人物或「人格面具」的行為，也指被扮演的虛構(gòu)人

5、物。玩家角色（PlayerCharacter,PC）：行為由玩家通過(guò)操縱桿等輸入設(shè)備控制的游戲角色。非玩家角色(NPC)：其他角色9角色的行為控制每一個(gè)角色至少有一個(gè)與他關(guān)聯(lián)的控制器，控制器可以在不同的角色間共享。控制器如同角色的大腦，輸入是游戲世界的狀態(tài)信息，輸出是影響游戲世界并導(dǎo)致非玩家角色相應(yīng)行為的動(dòng)作選擇。玩家角色的控制器：解釋玩家操縱桿各種操作的機(jī)制；玩家的大腦。非玩家角色的控制器(NPC)：多種形式，并具有不同的功能。（重點(diǎn)描述）10大部分玩家并不關(guān)心是何種機(jī)制產(chǎn)生了非玩家角色的外表、運(yùn)動(dòng)以及行為，他們僅關(guān)

6、心最終“結(jié)果”。非玩家角色最終目的：為了玩家取得娛樂(lè)效果。NPC大多被設(shè)定去執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的任務(wù)。目前，期待NPC具備人的智能。典型問(wèn)題：“路徑規(guī)劃”——怎樣使非玩家從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方？111.2游戲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)游戲狀態(tài)仿真器渲染器控制器體系結(jié)構(gòu)圖更新信息信息信息行動(dòng)12游戲狀態(tài)：描述游戲世界中所有物體及其狀態(tài)信息仿真器：“游戲物理學(xué)”，制定游戲狀態(tài)如何改變的規(guī)則渲染器：利用游戲中物體的幾何關(guān)系及紋理提供對(duì)游戲狀態(tài)的描繪控制器：負(fù)責(zé)選擇角色的行動(dòng)13非玩家角色具備的能力行動(dòng)感知感知周圍世界，做出行動(dòng)決策反應(yīng)式控制器能

7、夠用來(lái)創(chuàng)建很多有效行為無(wú)記憶的反應(yīng)式控制器——行動(dòng)選擇僅建立在對(duì)當(dāng)前游戲世界狀態(tài)感知的基礎(chǔ)上具有記憶的反應(yīng)式控制器——理論上可實(shí)現(xiàn)任何可計(jì)算的行為14非玩家角色控制器的設(shè)計(jì)方法直接遵循一組預(yù)先編制好的行動(dòng)規(guī)則自動(dòng)搜索學(xué)習(xí)能力151.3人工智能（AI，ArtificialIntelligence）通俗地說(shuō)，智能是一種認(rèn)識(shí)客觀事物和運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的綜合能力。至于其確切定義，還有待于對(duì)人腦奧秘的徹底揭示。16智能是一種綜合能力。具體地說(shuō)，它包含的各種能力如下:①智能具有感知能力②智能具有記憶與思維能力③智能具有學(xué)習(xí)和自適應(yīng)

8、能力④智能具有行為能力智能所包含的能力17綜合各種不同的人工智能觀點(diǎn)，可以從“能力”和“學(xué)科”兩個(gè)方面對(duì)人工智能進(jìn)行定義。從能力的角度來(lái)看，人工智能是相對(duì)于人的自然智能而言的，所謂人工智能是指用人工的方法在機(jī)器（計(jì)算機(jī)）上實(shí)現(xiàn)的智能；從學(xué)科的角度來(lái)看，人工智能是作為一個(gè)學(xué)科名稱來(lái)使用的，所謂人工智能是一門研究如何構(gòu)造智能機(jī)器或智能