Искусственный интеллект в видеоиграх: принципы работы и алгоритмы

Хотя тема нейросетей сейчас переживает пик популярности, опытные игроки прекрасно понимают, что искусственный интеллект — давний спутник индустрии: он бросает нам вызов в соревновательных дисциплинах и генерирует задания в RPG. Но есть ли реальные точки соприкосновения между привычными игровыми алгоритмами и современными нейросетями?

Давайте проясним сразу: классический «игровой» ИИ не имеет почти ничего общего с нейронными сетями. NPC-монстр из «Ведьмака» не способен написать картину для обложки вашей статьи. Тем не менее, уже долгое время разработчики ведут эксперименты по внедрению по-настоящему самообучающихся систем в видеоигры.

Игровой искусственный интеллект можно классифицировать на два основных типа:

  • Алгоритмический ИИ: стандарт индустрии. Это по сути «дерево решений» для бота: он патрулирует локацию по заданному маршруту, закрывает лавку по часам или включает «форсаж», когда игрок в гонках слишком сильно отрывается от пелотона.

  • Нейросетевой ИИ: такие боты не прописаны жесткими скриптами, а обучаются на собственном опыте и массивах данных. В реальном времени они принимают решения, опираясь на накопленную практику, текущую ситуацию и заложенную «целевую функцию».

Ключевой инструмент разработчика здесь — создание системы вознаграждений, через которую ИИ понимает, насколько эффективно он справляется с задачей. Наглядный пример процесса обучения ИИ для Trackmania можно изучить в этом видео.

Искусственный интеллект в видеоиграх: принципы работы и алгоритмы
ИИ слабее волка, но через кольцо в Trackmania прыгает

Истоки и эволюция

История началась с алгоритмических решений. Одним из пионеров стал проект Turochamp — шахматная программа Алана Тьюринга, созданная еще в 1940-50-х годах, хотя запустить её на тогдашнем железе так и не удалось.

Принципы были просты: система просчитывала ходы оппонента и выбирала наиболее оптимальный вариант в рамках заданных правил.

Бум аркадных автоматов в 1970-х дал мощный толчок развитию ИИ. Уже в 1980 году «призраки» в Pac-Man получили продвинутые алгоритмы поиска пути и индивидуальные паттерны поведения, что кардинально изменило динамику геймплея.

В дальнейшем новые жанры ставили перед ИИ всё более сложные задачи:

  • В файтингах вроде Mortal Kombat боты учились адаптироваться под тактику игрока.

  • Шутеры уровня Golden Eye 007 приучили врагов к тактическому взаимодействию и использованию укрытий.

  • В RTS-стратегиях боты стали достойными спарринг-партнерами для новичков (пожалуй, каждый помнит свою первую «порку» в Starcraft 2).

  • В RPG у NPC появился полноценный распорядок дня, что добавляло миру «живости».

Несмотря на то, что алгоритмы становились всё изощреннее, качественного прорыва в этой сфере не наблюдалось довольно долго. Не стоят ли мы сейчас на пороге новой эры благодаря нейросетевым технологиям?

Нейросети на страже геймплея

Сегодня крупные студии и энтузиасты активно интегрируют нейросетевые модели в игры, позволяя ботам превосходить профи в DOTA 2 или поддерживать осмысленный диалог в масштабных RPG.

«Оживление» неигровых персонажей

Существует известная шутка: если дать человеку нейросеть, он первым делом сделает мод для общения с NPC в «Скайриме». И это чистая правда — мододелы уже вовсю внедряют чат-ботов в классические игры, создавая эффект живого диалога.

Более того, компании вроде Nvidia развивают инструменты, например, Avatar Cloud Engine, упрощающие разработчикам работу с «умными» диалогами. Хотя это открывает невероятные горизонты для погружения, сохраняется обоснованный скепсис: насколько надежно будут работать ограничители? Не станут ли «галлюцинации» ИИ портить опыт, отправляя игрока искать квесты, которых не существует в природе?

Феномен Open AI Five в Dota 2

Противостояние ботов Open AI и элиты профессиональной сцены Dota 2 стало знаковой вехой. Нейросеть эволюционировала от победы в матчах 1х1 на TI 17 до неоднозначного успеха в формате 5х5 на TI 19.

Открытое тестирование показало винрейт ИИ на уровне 99,4%. Однако многие действия ботов оставались загадкой для профессионалов, поэтому практическая польза от их «обучения» для обычных игроков была невелика. В конечном счете, Open AI использовали Dota 2 скорее как полигон для обкатки фундаментальных концепций ИИ, а не для создания идеального противника.

Масштабы обучения были колоссальными: сотни видеокарт и тысячи процессорных ядер. Становится понятно, почему иногда цены на комплектующие в DNS ползут вверх — возможно, кто-то очередной раз пытается вывести «свой» ИИ в топ рейтинга какой-нибудь игры.

А вот и кот, символизирующий повышение стоимости оперативы в DNS
А вот и кот, символизирующий повышение стоимости оперативы в DNS

AlphaStar и Starcraft II

DeepMind пошли еще дальше в стратегическом жанре со своей системой AlphaStar. Боты демонстрировали феноменальный винрейт — 99,8% против обычных игроков. Но здесь вскрылись неприятные детали: ИИ часто действовал «нечестно», опираясь на возможности, недоступные человеку — например, моментальную реакцию или «всевидящее око», позволяющее замечать невидимых юнитов по минимальным искажениям графики.

Drivatar в серии Forza

Система Drivatar, запущенная в 2005 году, — один из старейших и самых спорных примеров использования обучения на данных игрока. ИИ призван имитировать стиль вождения реальных людей. Однако разработчики накладывают строгие фильтры, чтобы «клон» игрока не перенимал деструктивное поведение (например, намеренные тараны).

Более того, здесь до сих пор применяются классические «резиновые» механики (rubber band), когда характеристики машин ботов подстраиваются под темп игрока, чтобы поддерживать интригу гонки. По сути, Drivatar — это скорее грамотный маркетинговый инструмент, чем чистая «обучалка» на базе нейросети.

Gran Turismo и Sophy

А вот Sophy — гораздо более чистый пример обучения с подкреплением. В отличие от Drivatar, она стремится именно к победе, не пытаясь поддаваться ради «веселья» игрока. Чтобы сбалансировать сложность, разработчики просто выдают боту менее мощную машину, заставляя ИИ использовать свои навыки на пределе. Это вызывает у киберспортсменов неподдельное уважение — такой соперник действительно заставляет расти над собой.

Пределы возможного

Нейросеть — не панацея. В играх, где важна не только оптимизация, но и поиск нестандартных решений (как в Montezuma’s Revenge), классическое обучение с подкреплением часто пасует. Чтобы «научить» ИИ исследовать окружение, требуются сложные алгоритмы типа Go-Explore от Uber, способные запоминать перспективные варианты для будущих попыток.

ИИтоги

Подводя черту, можно выделить два вывода:

  1. Нейросетевые боты в играх чаще выступают в роли исследовательских объектов, нежели как готовое решение для массового геймплея. Успехи Sony AI или DeepMind — это прежде всего вклад в науку и развитие технологий ИИ в целом.

  2. Сделать нейросеть «интересным» ботом — задача сложная. В играх реализм далеко не всегда синоним веселья. Порой даже «нечестные» алгоритмы, вроде подстройки темпа гонки, создают куда более увлекательный пользовательский опыт, чем холодный и расчетливый «кибер-атлет», который не дает вам шанса на ошибку.

Вероятно, интеграция ИИ в игры будет идти по пути компромиссов: нам не нужен бот, который всегда побеждает, нам нужен соперник, с которым интересно сражаться. Как вы считаете, ждет ли нас будущее, где каждый NPC будет уникальной личностью, или мы останемся лишь «песочницей» для обучения будущих систем управления автономным транспортом?

 

Источник

Читайте также