Slajdy do wykładu który się odbył podczas inauguracji koła Shader na krakowskiej AGH

1. AI - sztuczna
inteligencja w grach
Filip Pierściński (Reality Pump)
Kraków 2010

2. AI w nauce
• sztuczna inteligencja (SI), ang. Artificial
Intelligence (AI), dział informatyki, którego
przedmiotem badań są reguły rządzące
inteligentnymi zachowaniami człowieka (np.
postrzeganiem, uczeniem się), tworzenie modeli
formalnych tych zachowań i symulującego je
oprogramowania.
PWN

3. AI w grach
Reguły rządzące inteligentnymi zachowaniami
przeciwników, ustalające stopień trudności rozgrywki.

4. AI w quasisymulatorach
Reguły rządzące inteligentnymi zachowaniami postaci,
w ściśle określonym, przewidywalnym środowisku.

5. Test Turinga
Prawdziwy człowiek zadaje pytania w języku naturalnym i
na podstawie odpowiedzi określa czy rozmawia z
człowiekiem, jeśli tak system przechodzi test pozytywnie.
Żaden system od 1950 roku nie przeszedł tego testu.
CZYLI NIE MA INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW???????

6. AI - algorytmy
• Systemy ekspertowe
• Sieci neuronowe
• Algorytmy genetyczne
• Logika rozmyta
• Liczby pseudo losowe

7. AI - branża IT
• Oprogramowanie typu CAD
• Oprogramowanie służące do predykcji
najkorzystniejszych transakcji giełdowych
• Interaktywne mapy
• Oprogramowanie treningowe
• Efekty specjalne

8. AI - inne dziedziny
• Robotyka
• Logistyka
• Motoryzacja

9. AI - gry
• zachowania sterujące
• poszukiwanie ścieżek
• system trigerowania
• zarządzanie tworzeniem, usuwaniem,
parametryzowaniem jednostek
• priorytetowanie zadań

10. AI - gry
• sterowanie przepływ danych miedzy
jednostkami
• formacje
• taktyki

11. Zachowania sterujące -
Pojęcia
• Agent autonomiczny
• Zachowanie
• Wybór akcji
• Sterowanie
• Poruszanie

12. Agent autonomiczny
• Położenie
• Reprezentacja
• Reaktywność
• Wirtualność

13. • Reaktywność - jest to tendencja do
reagowania na bodźce (psychologiczne
podejście ) lub inaczej wielkość reakcji
systemu w stosunku do bodźca
(cybernetyczne podejście)
• Wirtualność - zaprojektowane z myślą o
egzystowaniu w środowisku wirtualnym

14. Zachowanie
Pojedyncza lub zestaw decyzji w wyniku których
autonomiczny agent wykona pojedynczą lub zestaw akcji.
W większości przypadków będą to akcje składające się na
zachowanie spotykane u zwierząt lub ludzi w realnym
świecie. (ale nie muszą!)

15. Wybór akcji
• Prosty switch
• Maszyna stanów
• Logika rozmyta
• Hierarchiczne drzewo decyzyjne

16. Sterowanie
• Śledzenie
• Ucieczka
• Pościg
• Unikanie
• Docieranie

17. Sterowanie
• Omijanie
• Błądzenie
• Podążanie ścieżką

18. Poruszanie
• Ręczne sterowanie animacjami
• Przekazywanie dyrektyw do maszyny
stanów
• Nisko poziomowe sterowanie Physics
Character Controllerem
• Parametryzowanie postaci

19. Agent autonomiczny -
implementacja
struct agent
{
math_vector vPredkosc
math_vector vPozycja;
math_vector vOrientacja;
float fSpeed;
float fScalar; //może być utożsamiana z masą
}

20. Dynamiczne równanie
ruchu (uproszczone)
math_vector vPrzyspieszenie;
math_vector vSilaSterujaca;
vPrzyspieszenie = vSilaSterujaca /a.fScalar;
a.vPredkosc = a.vPredkosc + vPrzyspieszenie;
if( speed == const)
a.vPredkosc = a.vPredkosc.Normal2D()*a.fSpeed;
else
a.vPredkosc = CLAMP(a.vPredkosc, 0, a.fSpeed);

21. Śledzenie
math_vector vKierunekDoCelu;
vKierunekDoCelu = vPozycjaCelu - a.vPozycja;
vKierunekDoCelu = vKierunekDoCelu.Normal2D;
vKierunekDoCelu = vKierunekDoCelu*a.fSpeed;
vSilaSterujaca = vKierunekDoCelu - a.vPredkosc;

22. Ucieczka
Analogicznie liczymy siłę sterującą jak w
przypadku podążania, z tym, że na koniec
zmieniamy jej kierunek na przeciwny.

23. Pościg
T = Len(vPozycjaCelu - a.vPozycja)*wspolczynikSkretu;
math_vector vKierunekDoCelu;
vKierunekDoCelu = vPozycjaCelu + a.vPredkoscCelu * T - a.vPozycja;
vKierunekDoCelu = vKierunekDoCelu.Normal2D;
vKierunekDoCelu = vKierunekDoCelu*a.fSpeed;
vSilaSterujaca = vKierunekDoCelu - a.vPredkosc;

24. Unikanie
Unikanie jest analogiczne do pościgu z tym, że
należy unikać predykowanej pozycji. Czyli
kierunek obliczonej siły sterującej pościgu musi
być przeciwny.

25. Docieranie
vAgentTarget = vTargetPozycja - a.vPozycja;
fDystans = Len(vAgentTarget);
fAktualnaPredkosc = a.fSpeed*(fDystans/fDystansSpowalniania);
vSilaSterujaca = (vAgentTarget/fDystans)* fAktualnaPredkosc - a.vPredkosc;

26. Omijanie

27. Rozwiązanie ?

28. Problem

29. Obwiednia na
płaszczyźnie
Załóżmy że mamy pewien zbiór punktów na płaszczyźnie.
Obwiednią nazwiemy pewien podzbiór punktów tworzący
bryłę wypukłą zawierający w sobie wszystkie punkty tego
zbioru.

30. Obwiednia

31. Budowanie obwiedni
czyli QuickHull
int index1;
int index2;
math_vector arrZbiorPunktow[16];
for(int i = 0; i < 16; i++)
{
//szukam punktu index1 który jest najmniejsza
suma x i y i punktu index2 który jest
największą suma x i y
}

32. QuickHull
int arrPodzbior1[];
int arrPodzbior2[];
math_vector v_i1_i2 = arrZbiorPunktow[index2] - arrZbiorPunktow[index1];
for(int i = 0; i < 16; i++)
{
math_vector v_i1_actual = arrZbiorPunktow[i] - arrZbiorPunktow[index1];
float fCross = v_i1_i2.Cross(v_i1_actual).z;
if(fCross < 0)
arrPodzbior1[] = i;
else
arrPodzbior2[] = i;
}
//index1 i index 2 są to dwa pierwsze punkty obwiedni

33. QuickHull
int indexMaxArea;
for(int index in arrPodzbiorN)
{
if((fArea = area(index1, index, index2)) > maxArea)
{
maxArea = fArea;
indexMaxArea = index;
}
}
//indexMaxArea kolejny kunkt do obwiedni

34. Szybkie liczenie pola
powierzchni
float a = p1.Distance(p2);
float b = p2.Distance(p3);
float c = p3.Distance(p1);
float s = (a + b + c) * 0.5f;
a = s - a;
b = s - b;
c = s - c;
s = s * a * b * c;
if (s < 0)
return 0;
return sqrtf(s);

35. QuickHull

36. Kierunek podążania po
obwiedni
math_vector arrObwiednia[nIloscPunktow];
for(int i = 0; i < nIloscPunktow; i++)
{
//szukamy najbliższego celowi punktu na obwiedni
//nie może ten punkt należeć do agenta
}
int nAktualnieBadanyPunkt = najbliższy celowi punktu na obwiedni;
float fDystansUp = 0;
while(nAktualnieBadanyPunkt != ten punkt należeć do agenta)
{
fDystansUp += arrObwiednia[nIloscPunktow - 1].Dystans2D(arrObwiednia[nIloscPunktow]);
nIloscPunktow++;
}

37. Kierunek podążania po
obwiedni
int nAktualnieBadanyPunktDown = najbliższy celowi punktu na obwiedni;
float fDystansDown = 0;
while(nAktualnieBadanyPunktDown != ten punkt należeć do agenta)
{
fDystansDown += arrObwiednia[nAktualnieBadanyPunktDown - 1].Dystans2D
(arrObwiednia[nAktualnieBadanyPunktDown]);
nAktualnieBadanyPunktUp ++;
}
if(fDystansDown < fDystansUp*s_fWspoczynik)
{
vSilaSterujaca = nAktualnieBadanyPunktUp[nAktualnieBadanyPunktUp - 1] -
agent.vPozycja;
}
else
{
vSilaSterujaca = nAktualnieBadanyPunktDown[nAktualnieBadanyPunktDown + 1] -
agent.vPozycja;
}

39. Materiały
• http://www.red3d.com/cwr/papers/1999/
gdc99steer.html

40. Dziękuje za uwagę.