Περιεχόμενο
- Τι είναι μια πεπερασμένη μηχανή κατάσταση;
- No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας
- Πώς χρησιμοποιούνται τα FSM στα Παιχνίδια βίντεο;
- FSMs για διεπαφή, UIs και Controls
- FSM σε Παιχνίδια Περιπέτειας και RPG
- Τι μάθαμε
Πάρε μακριά:
Το AI δεν είναι μια νέα τεχνολογία, αλλά απλά μια τεχνολογία που βρήκε τελικά έναν τρόπο να ξεπεράσει τα όριά της και να φτάσει στο πλήρες δυναμικό της ... ειδικά με τα βιντεοπαιχνίδια.
Η Τεχνητή Νοημοσύνη (AI) είναι μία από τις τελευταίες τεχνολογικές τάσεις και είναι σίγουρα μια από τις τεχνολογίες με την υψηλότερη δύναμη επανάστασης. Ωστόσο, όπως έχουμε μάλλον αναφέρει τόσες άλλες φορές ήδη, το AI δεν είναι α νέος τεχνολογία, αλλά απλά μια τεχνολογία που έχει τελικά βρήκε έναν τρόπο να ξεπεράσει τα όριά της και να φτάσει στο πλήρες δυναμικό της.
Στην πραγματικότητα, ένας από τους τομείς της επιστήμης των υπολογιστών, όπου το πρώτο περισσότερο ή λιγότερο στοιχειώδες AI έχει χρησιμοποιηθεί τουλάχιστον από τις αρχές της δεκαετίας του '80 και του '90 είναι ... καλά, μόνο τα βιντεοπαιχνίδια.
Για να πούμε την αλήθεια, μπορούμε ακόμη και να ισχυριστούμε ότι οι πρώτες πρακτικές εφαρμογές του μηχανήματος πεπερασμένων μηχανών (FSM) AI είναι σχεδόν τόσο παλιές όσο και τα ίδια τα βιντεοπαιχνίδια, αφού ακόμη και ο ευρέως δημοφιλής «Pac Man» χρησιμοποίησε ένα από αυτά τα κλασσικά υπολογιστικά μοντέλα αυτό αργότερα).
Σχεδόν όλα τα παιχνίδια που παίζαμε, και πολλά από τα σύγχρονα παιχνίδια που παίζουμε ακόμα χρησιμοποιούν το AI με βάση το FSM. Χρησιμοποιείται όχι μόνο για τη δημιουργία κάπως αξιόπιστων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του παίκτη και των άλλων χαρακτήρων, αλλά και για την υλοποίηση άλλων κρίσιμων στοιχείων της ανάπτυξης παιχνιδιών, όπως η γραφική διεπαφή χρήστη (GUI), ο χειρισμός εισόδου, οι έλεγχοι των παικτών και η εξέλιξη της ιστορίας. (Διαβάστε πώς χρησιμοποιείται η τεχνητή νοημοσύνη στα βιντεοπαιχνίδια;)
Συνεπώς, μείνετε μαζί μου και μαζί θα δουλέψουμε κάτω από την κρούστα για να μάθετε πώς έχουν επηρεάσει οι FSM την εμπειρία μας στον τομέα των τυχερών παιχνιδιών μέχρι στιγμής.
Αλλά προσέξτε! Ετοιμαστείτε για υψηλά επίπεδα νοσταλγίας pop-culture!
Τι είναι μια πεπερασμένη μηχανή κατάσταση;
Μια FSM είναι ένα αφηρημένο μοντέλο υπολογισμού που μπορεί να υπάρχει σε μία κατάσταση κάθε φορά (τωρινή κατάσταση), που επιλέγονται από μια πεπερασμένη επιλογή τιμών. Με άλλα λόγια, κάθε κράτος είναι μοναδικό και αμοιβαία αποκλειστικό και, ως εκ τούτου, πεπερασμένος. Οι είσοδοι σηματοδοτούν όταν το μηχάνημα μπορεί να αλλάξει από το αρχική κατάσταση στο επόμενο σε μια καθορισμένη διαδικασία μετάβαση.
Ίσως το πιο γνωστό παράδειγμα είναι το φανάρι. Μπορεί να είναι πράσινο, κίτρινο ή κόκκινο, αλλά ποτέ περισσότερο από ένα κάθε φορά. Όταν ένας περαστικός πιέζει το κουμπί (είσοδος), θα μεταβεί από πράσινο σε κίτρινο και στη συνέχεια από κίτρινο σε κόκκινο. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, θα επανέλθει στο πράσινο, ολοκληρώνοντας ένα κύκλο. (Διαβάστε πώς χρησιμοποιείται μια πεπερασμένη μηχανή κατάστασης στην τεχνητή νοημοσύνη;)
No Bugs, No Stress - Ο οδηγός σας βήμα προς βήμα για τη δημιουργία λογισμικού που αλλάζει τη ζωή χωρίς να καταστρέφει τη ζωή σας
Δεν μπορείτε να βελτιώσετε τις δεξιότητες προγραμματισμού σας όταν κανείς δεν ενδιαφέρεται για την ποιότητα του λογισμικού.
Το αποτέλεσμα είναι ένα απίστευτα απλό αλλά κομψό μοντέλο που παρέχει όλες τις απαντήσεις που χρειάζονται οι περισσότεροι προγραμματιστές παιχνιδιών, ειδικά αφού είναι αρκετά απλό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς προγραμματισμό. Οι δυνατότητες του παιχνιδιού μπορούν να υλοποιηθούν με τη διαμόρφωση των FSM σε απευθείας γραφήματα - μια απλή και κατανοητή μορφή που θα μπορούσε εύκολα να μετατραπεί ξανά σε πίνακες κατάστασης.
Οι FSM έχουν χρησιμοποιηθεί εδώ και δεκαετίες για να διαμορφώσουν αξιοπρεπή AI σε πλατφόρμες περιορισμένων πόρων, όπως οι πρώτες κονσόλες παιχνιδιών της δεκαετίας του '70, του '80 και του '90, καθώς και τα απλούστερα χειροκίνητα παιχνίδια από την ίδια εποχή, όπως τα παιχνίδια Tiger.
Πώς χρησιμοποιούνται τα FSM στα Παιχνίδια βίντεο;
Πιθανώς η πιο προφανής και ευρέως χρησιμοποιούμενη εφαρμογή των FSM στη βιομηχανία τυχερών παιχνιδιών βίντεο είναι η δημιουργία υποτυπώδους αποτελεσματικής AI. Μια πεπερασμένη κατάσταση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ορισμό κάποιας συμπεριφοράς που δεν μπορεί να αναπαραχθεί (NPC), όπως η επίθεση, η περιαγωγή ή η εκτέλεση. (Διαβάστε τις πιο σημαντικές τάσεις στο Gaming.)
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η FSM χρησιμοποιήθηκε για να ελέγξει τη συμπεριφορά των φανών του Pac Man. Θα μπορούσαν να έχουν μόνο έναν τρόπο λειτουργίας τη φορά, δηλαδή το κυνήγι, το κυνηγητό, το νεκρό ή την αναμονή να αναστηθούν. Σε αργότερα, πιο σύγχρονα παιχνίδια κάποια ασαφή λογική ήταν πασπαλίζονται σε ένα στερεό θεμέλιο της FSM για να προσθέσει κάποια απρόβλεπτη και να κάνει τους χαρακτήρες να αισθάνονται λιγότερο ρομποτικό και άκαμπτο.
Για παράδειγμα, σε αγωνιστικά παιχνίδια δράσης, όπως τα αθάνατα "Commandos", "Creed Assassin's" ή το δημοφιλές franchise "Metal Gear", κάθε φορά που ένας εχθρός εντοπίζει τον παίκτη, θα μεταβεί από την αδρανή κατάσταση στην ειδοποίηση. Μετά από λίγα δευτερόλεπτα, εάν ο παίκτης δεν κρύβεται ξανά σε ένα ασφαλές σημείο, το NPC θα ξεκινήσει ενεργά την αναζήτηση του μεταβαίνοντας σε μια επιθετική κατάσταση.
Η τυχαιότητα εδώ μπορεί να βρεθεί μόνο στα μονοπάτια του εχθρού όταν περιφέρονται γύρω, ή την απόφασή τους να χρησιμοποιήσουν ένα όπλο και όχι το άλλο. Αυτός είναι ο καλύτερος τρόπος για την FSM AI και πιθανότατα να τον βρείτε στον πυρήνα ακόμα πιο περίπλοκων και έξυπνων συμπεριφορών, όπως αυτές που εμφανίζονται - αλλά σίγουρα όχι η μόνη επανάληψη - αυτού του μαθηματικού μοντέλου.
FSMs για διεπαφή, UIs και Controls
Οι FSM είναι απίστευτα απλές και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πλαίσια που υποστηρίζουν όλα τα χειριστήρια και τον χειρισμό των παικτών. Σκεφτείτε ένα παιχνίδι πλατφόρμας όπως το "Super Mario Bros. 2." Ο χαρακτήρας σας μπορεί είτε να στέκεται ή να σκύβει, αλλά ποτέ και οι δύο ταυτόχρονα.
Αφού ο χαρακτήρας σκύψει για αρκετό καιρό, θα μεταβεί στην κατάσταση φόρτισης και θα αρχίσει να αναβοσβήνει - μια ιδιαίτερη κατάσταση που θα αυξήσει το ύψος πηδαλιούσης. Ομοίως, όλα τα διάφορα power ups που χρησιμοποιεί ο Mario στο "Super Mario Bros 3", όπως το Fire Flower, το Super Leaf και το Starman δεν είναι παρά κράτη που ενεργοποιούν τους μετασχηματισμούς του κύριου χαρακτήρα (Fire Mario, Raccoon Mario ή Invincible Mario).
Αυτή η ίδια λογική εφαρμόζεται σε άλλες μορφές καταστάσεων παιχνιδιού, όπως Κύριο μενού, Παύση, Φόρτωση, Αναπαραγωγή και Έξοδος. Ακόμα και τα παιχνίδια που περιλαμβάνουν διαφορετικούς τρόπους παιχνιδιών όπως το "Minecraft" που διαθέτει λειτουργίες επιβίωσης, δημιουργικότητας, περιπέτειας, θεατή και σκληρού δίσκου χρησιμοποιούν τη FSM για να μεταβούν από τη μία κατάσταση στην άλλη.
Κυριολεκτικά, κάθε χαρακτηριστικό που αποτελείται από μια σταθερή κατάσταση κατασκευάζεται μέσω ενός συστήματος FSM. Για παράδειγμα, εάν ένα παιχνίδι έχει ένα καιρικές συνθήκες (βροχή, χιόνι, ήλιος κλπ.), Κύκλοι ημέρας / νύχτας, κύκλοι εποχής, πάνω από υπόγειες καταστάσεις - καλά, με πιθανότητα μια FSM ελέγχει κάθε ένα από αυτά. Σκεφτείτε όλες τις διαφορές ταχύτητας μετακίνησης ή μπόνους επίθεσης και άμυνας όταν πλοηγείτε σε διαφορετικά εδάφη στο franchise "Heroes of Might & Magic" ή όταν μετακινείτε πάνω και κάτω από το έδαφος στο "Age of Wonders 3".
FSM σε Παιχνίδια Περιπέτειας και RPG
Οι FSM αποτελούν βασικό συστατικό όλων των παιχνιδιών RPG / περιπέτειας από την πρώτη τους εμφάνιση. Για παράδειγμα, ελέγχουν όλους τους διαδοχικούς διάλογους σε παιχνίδια περιπέτειας παλιάς σχολής, όπως η "Η κατάρα του νησιού Monkey", η "Rex Nebular και η Cosmic Gender Bender" ή η σειρά "Leisure Suit Larry". Οι FSM μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία πολύπλοκων και διακλαδιζόμενων ιστοριών.
Καθώς ο παίκτης προχωράει μέσα από την ιστορία, μπορεί να κάνει διαφορετικές επιλογές που ανοίγουν ένα μονοπάτι κλείνοντας ένα άλλο.
Άλλα στοιχεία εντός του παιχνιδιού μπορεί επίσης να επηρεαστούν από αυτές τις επιλογές, όπως τα στατιστικά στοιχεία του παίκτη, τα αποτελέσματα του διαλόγου και οι τύποι εχθρών που συναντώνται και συνήθως συνδέονται με πολλαπλά τερματισμούς. Πρώτοι πρωτοπόροι αυτού του τύπου μη γραμμικής αφήγησης περιλαμβάνουν μεγάλα ονόματα όπως το "Chrono Trigger" και το "Fallout".
Ωστόσο, αυτός ο τύπος παιχνιδιού έχει επιζήσει καθ 'όλη τη διάρκεια των ετών και μπορεί να βρεθεί ακόμα και σε σύγχρονα παιχνίδια πλούσια σε ιστορίες όπως το "Mass Effect" και το δημοφιλές παιχνίδι Indie "Undertale".
Τι μάθαμε
Εάν είστε τεχνολόγος ή τεχνολόγος πληροφορικής, υπάρχει μια μεγάλη πιθανότητα να μεγαλώσετε παίζοντας βιντεοπαιχνίδια πολύ. Τώρα που έχετε διαβάσει αυτό το άρθρο, έχετε δοκιμάσει τα μοντέλα FSM από πρώτο χέρι. Στην πραγματικότητα, πέρα από την απόλαυση αυτού του ταξιδιού νοσταλγίας, απλά μεταβαίνατε από την κατάσταση που δεν γνωρίζετε στην φωτισμένη λειτουργία!
Ίσως χρειαστεί να εστιάσετε μόνο μερικά δευτερόλεπτα για να εντοπίσετε ένα χαρακτηριστικό που ελέγχεται από τα FSM σε όλα σχεδόν τα παιχνίδια που έχετε παίξει μέχρι τώρα και πιθανότατα στα περισσότερα παιχνίδια που θα παίξετε στο μέλλον.