Inhoud
- Wat is een eindige toestandsmachine?
- Geen bugs, geen stress - Uw stapsgewijze handleiding voor het creëren van levensveranderende software zonder uw leven te vernietigen
- Hoe worden FSM's gebruikt in videogames?
- FSM's voor interface, UI's en bedieningselementen
- FSM in Adventure Games en RPG's
- Wat we hebben geleerd
Afhaal:
AI is geen nieuwe technologie, maar gewoon een technologie die eindelijk een manier heeft gevonden om zijn grenzen te overwinnen en zijn volledige potentieel te bereiken ... vooral bij videogames.
Kunstmatige intelligentie (AI) is een van de nieuwste technologische trends, en het is absoluut een van de technologieën met de grootste revolutionaire kracht. Zoals we waarschijnlijk al zo vaak hebben vermeld, is AI echter geen nieuw technologie, maar gewoon een technologie die dat wel heeft Tenslotte een manier gevonden om zijn grenzen te overwinnen en zijn volledige potentieel te bereiken.
In feite is een van de gebieden van de informatica waar de eerste min of meer rudimentaire AI al sinds de vroege jaren 80 en 90 wordt gebruikt ... nou, alleen videogames.
Om de waarheid te zeggen, we kunnen zelfs beweren dat de eerste praktische toepassingen van eindige staat machine (FSM) AI bijna net zo oud zijn als videogames zelf, omdat zelfs de alom populaire "Pac Man" een van die klassieke computermodellen gebruikte (meer over dit later).
Bijna alle games die we vroeger speelden, en veel van de moderne games die we nog steeds spelen, gebruiken op FSM gebaseerde AI. Het wordt niet alleen gebruikt om ietwat geloofwaardige interacties tussen de speler en de andere personages te genereren, maar ook om andere kritieke elementen van game-ontwikkeling te implementeren, zoals de grafische gebruikersinterface (GUI), invoerbeheer, spelerbesturing en voortgang door de geschiedenis. (Lees Hoe wordt kunstmatige intelligentie gebruikt in videogames?)
Dus blijf bij me en samen zullen we onder de korst boren om erachter te komen hoe FSM onze spelervaring tot nu toe heeft beïnvloed.
Maar let op! Maak je klaar voor een hoog niveau van popcultuurnostalgie!
Wat is een eindige toestandsmachine?
Een FSM is een abstract berekeningsmodel dat in één staat tegelijk kan bestaan (huidige toestand), gekozen uit een eindige selectie van waarden. Met andere woorden, elke staat is uniek en wederzijds exclusief en daarom eindige. Ingangssignaal wanneer de machine kan schakelen van oorspronkelijke toestand naar de volgende in een procesgedefinieerd overgang.
Het meest bekende voorbeeld is waarschijnlijk het verkeerslicht. Het kan groen, geel of rood zijn, maar nooit meer dan één tegelijk. Wanneer een voorbijganger op de knop (invoer) drukt, gaat deze over van groen naar geel en vervolgens van geel naar rood. Na enige tijd keert het terug naar groen en wordt een cyclus voltooid. (Lees Hoe wordt een eindige toestandsmachine gebruikt in kunstmatige intelligentie?)
Geen bugs, geen stress - Uw stapsgewijze handleiding voor het creëren van levensveranderende software zonder uw leven te vernietigen
Je kunt je programmeervaardigheden niet verbeteren als niemand om softwarekwaliteit geeft.
Het resultaat is een ongelooflijk eenvoudig maar elegant model dat alle antwoorden biedt die de meeste game-ontwikkelaars nodig hebben, vooral omdat het eenvoudig genoeg is om het zelfs zonder programmeren te gebruiken. Gamefuncties kunnen worden geïmplementeerd door FSM's in directe grafieken te diagrammen - een eenvoudig en begrijpelijk formaat dat eenvoudig weer in staatstabellen kan worden omgezet.
FSM's worden al tientallen jaren gebruikt om fatsoenlijke AI te modelleren op platformen met beperkte middelen, zoals de vroege spelconsoles van de jaren '70, '80 en '90, evenals de eenvoudigere handheld-spellen uit diezelfde leeftijd zoals de Tiger-spellen.
Hoe worden FSM's gebruikt in videogames?
Waarschijnlijk is de meest voor de hand liggende en meest gebruikte implementatie van FSM's in de videogamebranche de oprichting van rudimentaire effectieve AI. Een eindige status kan worden gebruikt om bepaald niet-speelbaar karakter (NPC) gedrag te definiëren, zoals aanvallen, roamen of rennen. (Lees de belangrijkste trends in games.)
Zoals eerder vermeld, werd FSM gebruikt om het gedrag van de geesten van Pac Man te beheersen. Ze konden slechts één bedrijfsmodus tegelijk hebben, namelijk jagen, achtervolgd, dood of wachten om te worden opgewekt. In latere, meer moderne spellen werd wat vage logica op een solide basis van FSM gestrooid om wat onvoorspelbaarheid toe te voegen en karakters minder robotachtig en stijf te laten voelen.
Bijvoorbeeld, in stealth-gebaseerde actiespellen zoals de onsterfelijke "Commando's", "Assassin's Creed" of de populaire "Metal Gear" -franchise, wanneer een vijand de speler detecteert, zal hij overgaan van de inactieve staat naar de gealarmeerde. Na een paar seconden, als de speler zich niet meer op een veilige plek verstopt, zal de NPC actief naar hem zoeken door over te schakelen naar een agressieve toestand.
De willekeur hier kan alleen worden gevonden in de vijandelijke paden wanneer ze rondlopen, of hun beslissing om het ene wapen te gebruiken in plaats van het andere. Dat is FSM AI op zijn best, en je kunt het waarschijnlijk vinden in de kern van nog complexere en intelligent gedrag, zoals die getoond worden door - maar zeker niet de enige iteratie van - dit wiskundige model.
FSM's voor interface, UI's en bedieningselementen
FSM's zijn ongelooflijk eenvoudig en kunnen worden gebruikt als het framework dat alle bedieningselementen en bediening van de speler ondersteunt. Denk aan een platformgame zoals 'Super Mario Bros. 2.' Je personage kan staan of hurken, maar nooit beide tegelijk.
Nadat het personage enige tijd gehurkt is, zal hij of zij overschakelen naar de oplaadstatus en beginnen te knipperen - een bepaalde toestand die je springhoogte zal vergroten. Evenzo zijn alle verschillende power-ups die Mario in "Super Mario Bros. 3" gebruikt, zoals de Fire Flower, Super Leaf en Starman, niets anders dan staten die de transformaties van de hoofdpersoon activeren (Fire Mario, Raccoon Mario of Invincible Mario).
Dezelfde logica wordt toegepast op andere vormen van spelstatussen, zoals Hoofdmenu, Onderbroken, Laden, Spelen en Verlaten. Zelfs spellen met verschillende spelmodi, zoals "Minecraft" met de modi Survival, Creative, Adventure, Spectator en Hardcore, gebruiken FSM om van de ene modus naar de andere te schakelen.
Letterlijk elke functie die uit een vaste toestand bestaat, is gebouwd via een FSM-systeem. Als een spel bijvoorbeeld een weersysteem (regen, sneeuw, zon, enz.), Dag / nachtcycli, seizoencycli, boven versus ondergrondse staten heeft - nou ja, met een grote waarschijnlijkheid controleert een FSM elk van hen. Denk aan alle verschillen in bewegingssnelheid, of aanvals- en verdedigingsbonussen wanneer je door verschillende terreinen navigeert in de "Heroes of Might & Magic" franchise, of wanneer je je boven en onder de grond beweegt in "Age of Wonders 3".
FSM in Adventure Games en RPG's
FSM's zijn een fundamenteel onderdeel van alle RPG- / avonturengames sinds hun eerste oprichting. Ze besturen bijvoorbeeld alle opeenvolgende dialogen in ouderwetse avonturengames zoals 'The Curse of Monkey Island', 'Rex Nebular and the Cosmic Gender Bender' of de serie 'Leisure Suit Larry'. FSM's kunnen ook worden gebruikt om complexe en sterk vertakkende verhaallijnen te creëren.
Naarmate de speler het verhaal vordert, kan hij verschillende keuzes maken die een pad openen en een ander sluiten.
Andere in-game elementen kunnen ook worden beïnvloed door deze keuzes, zoals statistieken van spelers, dialoogresultaten en soorten vijanden die je tegenkomt, en worden meestal geassocieerd met meerdere eindes. Vroege pioniers van dit soort niet-lineaire verhalen omvatten grote namen zoals 'Chrono Trigger' en 'Fallout'.
Dit soort gameplay heeft echter door de jaren heen overleefd en is zelfs te vinden in moderne verhaalrijke games zoals "Mass Effect" en de populaire indie-game "Undertale".
Wat we hebben geleerd
Als je een tech-expert of informatietechnologie-expert bent, is de kans heel groot dat je bent opgegroeid met het spelen van videogames veel. Nu je dit artikel hebt gelezen, heb je FSM-modellen uit de eerste hand ervaren. In feite, naast het genieten van deze nostalgie-reis, schakelde je gewoon over van de niet-wetende staat naar de verlichte modus!
Je zult waarschijnlijk slechts een paar seconden moeten focussen om een FSM-bestuurde functie te vinden in bijna alle games die je tot nu toe hebt gespeeld, en waarschijnlijk in de meeste games die je in de toekomst zult spelen.