游戏中的人工智能.pptx

小组成员： xx人工智能人工智能游戏中的人工智能——群聚什么是群聚呢？群聚，就是多个非玩家角色一起行动，而不是个别行动。比如说：你看到的是一群大雁，它们的飞行是有一定的规律，而且你完全可以看出来它们会排成一字或者人字，不会是乱糟糟的飞行。那么，我们在游戏中，诸如巡逻小队之类的移动又是什么样的呢？1987年，Craig Reynolds发表了一篇名为《Flocks，Herds and Schools： A Distributed Behavial Model》的论文，在这篇论文中，他提出了基本的群聚算法模型，甚至可以这样说，后续的一系列群聚算法都有这篇论文的身影。那么我们来看看Craig Reynolds提到的boids——类鸟群的模拟群体。在这种类鸟群里面， 是没有领导核心，它们都是跟着群体在走，而这个群体似乎是自己有自己的想法。Reynolds基本群聚算法核心 群体行为的核心是基本的群聚算法。“单位”（unit）指代组成群体的个别实体。凝聚：每个单位都往其临近单位的平均位置行动。对齐：每个单位行动时，都要把自己对齐在其临近单位的平均方向上。分隔：每个单位行动时，要避免撞上其临近单位。Reynolds基本群聚算法是没有领导核心的；就某种意义而言，它们都跟着整个群体移动。每个单位都必须有行进的能力；每个单位都必须知道其局部周围的情况，即邻近单位位置、方向以及群体中与自身最靠近的单位之间的距离。在仿真物理环境中可以对仿真中的单位施加转向力使其改变方向；在砖块环境中可以采用视线方法让单位改变方向或朝特定点移动。为了分析我们这个群聚系统，我们需要理解一些基本的概念：1，?单位的视野，我们以r为单位的视野半径，以θ为视野角度，落在这个圆弧内的所有物体都是可见的。2，?避开规则（Avoidance rule），单位不会被彼此撞上。3，?凝聚规则，单位离得太远就应该靠近一点，这个规则和避开规则合在一起，从而形成了群聚。砖块环境中的移动模式非确定性方法（加入随机因素）： 1、初始化路径数组，移动数组 2、用Bresenham线段算法计算不同的移动模式 3、将模式标准化 4、设定前进速率，按照设定好的移动模式移动，当到达线段的端点时检查移动数组，以确定移动方向。到目前为止，我们讨论的群聚规给大家留下了深刻印象。然而，像这样的群聚行为如果在游戏中，这些单位以群体形态移动式，还能避免撞上游戏世界里的物体，那就更实用了。实际上加入避开障碍物的行为其实相当简单，我们所要做的就是提供某种机制给那些单位使用，让他们看到前方，再施加适当的转向力，使其避开路径中的障碍物。首先，我们运算向量a，这只是该单位和障碍物位置间的差值，接着，取a和v的内积，将a投射到v上，由此可得向量p，把向量p减去向量a，可得向量b，现在要测试v是否和圆的某处相交，得测试两种情况。1.p的数值必须小于v的数值。2.b的数值必须小于该障碍物的半径r。如果两者都是如此，则需要校正转向力，否则，该单位可继续沿当前方向前进。对基本群聚算法的修改不必只限于避开障碍物。因为来自于各种规则的转向力都在同一变量中累加，然后一次施加，以控制该单位的方向，所以，我们还可以在考虑过的规则之上在叠加其他许多有效的规则。其中一条有趣的外加规则，就是跟随领头者规则。如前所述，我们讨论的群聚规则是没有领头者的，然而，如果我们把基本群聚算法和某些领头者AI结合起来，就可以在游戏中使用群聚功能时，开启许多新的可能效果。如果我们在其中加入领头者，就能让群体的移动更有目的性，或者看起来比较有智能。追随领头者我们来看看一个实际例子：另一种群聚方法——简化集群技术Reynolds的群聚算法已经被很好地证明了，而且在生成若干组智能体的逼真动作效果非常好。但是，该算法在计算上的开销大，尤其是在有大量智能体或者有复杂场景需要探测的时候。因此，他们有时候不适合实时的应用程序，比如电视游戏。所以我们有必要对集群技术进一步的进行简化。群聚算法在模拟少量或中等数量的生物的自然行为时是完美的，尤其当这些生物的运动（而不是生物和生物之间的影响、以及生物和场景之间的互动）是主要的关注焦点的游戏中（例如任天堂的Pikmin）。但是，随着生物个数的增加，传统的群聚算法开销越来越大。在群聚中每个智能体必须检查其他所有智能体以确定是否因距离太近而产生影响，在这种情况下，如果存在n个智能体的场景，需要计算1/2(n2)次独立的距离计算（给出中间的结果储存在交互的数组里）。那么分离规则，队列规则和聚合规则必须对每个智能体计算它附近的每个智能体。另一方面，因为影响是相互的，所以保存中间结果可以使计算量减半。那么如何对集群技术进行简化呢？以下将对如何对集群技术进行简化给出两点方法：1.从群体初始化方面入手。2.从群体运动方面入手。参考资料：《人工智能游戏编程