人工智能在游戲開發中的應用現狀和展望

周飛 李久艷

[摘 ? ?要] 視頻游戲誕生發展至今，其畫面不斷進化，但游戲內人工智能并未持續深入發展。究其原因，主要由于當前游戲設計的重點是創造可信的幻覺而非創造智能，而游戲開發商更青睞可控的人工智能。然而隨著機器學習的進一步發展，游戲的開發和玩法模式勢必將會發生更深遠的變化。文章分析了人工智能在游戲開發中的歷史和現狀，并提出了在未來，基于機器學習的人工智能技術對游戲開發可能帶來的變化和影響，包括智能化的游戲設計、智能化的迭代和后續開發策略生成及執行能力、高度智能化角色、動態自適應和不斷變化的游戲體驗。

[關鍵詞] 機器學習;人工智能;游戲開發;智能計算

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 23. 076

[中圖分類號] TP315 ? ?[文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2020）23- 0183- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

試想從現在起的10年甚至20年后，理想化的、尚未實現的互動娛樂作品可能是什么樣的？很可能和奧森·斯科特·卡德（Orson Scott Card）的科幻經典《艾德的游戲》中的軟件“思維游戲”極為相似。游戲具有無窮無盡的程序性，可以動態生成環境和情況，并允許玩家在虛擬世界中執行他們在真實世界中可以執行的任何動作。 進一步，它響應玩家的情緒和心理狀態，適應且響應人類行為，并隨著時間而發展。有時候，“思維游戲”甚至會利用玩家的記憶來生成根據玩家過去經歷量身定制的整個游戲世界。

1 ? ? ?傳統游戲內的人工智能并未引入機器學習

現在，商業游戲內的人工智能類型與作為玩家玩游戲的人工智能類型（旨在超越人類，具備機器學習能力）之間存在明顯的區別。近年來，后者的研究一直在加速。例如谷歌公司的DeepMind，研究人員正在努力教授這些人工智能如何玩更復雜的視頻游戲。 其中包括從中國圍棋到復雜的電子競技游戲，如Dota2[1]。相對的，游戲內的人工智能則并沒發生太多變化。

而在電子游戲領域，開發人員數十年來一直以獨特而有趣的方式使用和發展用于游戲內的人工智能算法，但游戲內人工智能發展到一定階段后，雖然游戲畫面發生了巨大變化，但是那些經典和新品游戲之間的差異并不像看起來那樣劇烈。

游戲內人工智能底層技術并未發生根本變化。缺乏重大的飛躍是由于以下事實：用于控制這些虛擬實體行為的基本人工智能和為程序生成工具提供動力的人工智能多年來沒有發生根本變化。商業游戲人工智能的兩個核心要素是尋路和有限狀態機。如何找到從A點到B點的路徑，并且已在所有游戲中使用。有限狀態機是一種結構，其中不可玩角色（NPC）可以處于不同狀態并在它們之間移動。 現代游戲正在使用這些技術的變體。當然，商業游戲中的人工智能要比這復雜得多，但大多是基于這些基本原理演變出的不同版本。

2 ? ? ?游戲開發商更青睞可控的人工智能

為什么大多數游戲沒有采用這種尖端的人工智能。那是因為真正的自學軟件可能會使大多數游戲無法玩，讓游戲行為無法預測甚至導致敘事的崩潰。游戲開發商傾向于優先考慮我們可以預測的動作類型。 即使人工智能做無法預測的事情非常有趣，但對于玩家來說卻不一定超級有趣。游戲中的大多數人工智能都等同于“煙和鏡子”，其精巧程度足以使玩家認為自己正在與智能事物進行交互，但又具有足夠的控制性和可預測性，可以防止一切脫離正常。高級的人工智能擁有更加優良的原始計算能力，或機器得面向解決方案的思維，或諸如此類的事情，但是在游戲中，設計師幾乎根本不重視它。游戲設計師真正想要的是讓玩家擁有良好的體驗。

經過機器學習訓練的人工智能應用程序，除了最狹窄的商業應用程序（如預測性文本和圖像搜索）之外，目前太不可預測了，無法在視頻游戲中使用。想象一下一個虛擬世界，其中每個角色都將您想成是一個混蛋或罪犯，并表現出敵對態度，或者是游戲故事情節中不可玩的角色，永遠不會最終采取必要的行動來達到下一個關卡或進行關鍵任務。通常，在設計游戲時，設計師希望為玩家設計一種體驗。設計師想知道玩家到達游戲中這一點時會經歷什么。為此，如果要放置一個人工智能，則希望該人工智能是可預測的。 現在，如果在那里擁有深層神經網絡和進化計算，它可能會帶來設計師從未想到的東西。

3 ? ? ?當前游戲設計的重點是創造可信的幻覺，而非創造智能

游戲開發人員變得特別善于使用傳統技術來實現智能的幻覺，而實現這種幻覺一直是重點。 游戲開發商非常擅長利用技術，他們意識到他們無法創造出完全智能的生物， 因此，替代方案被創造出來。例如在Bungie工作室開發的《F.E.A.R.》中，敵人會說出控制其行為的路徑規劃算法，但開發人員將其裝扮成現實主義元素。士兵會向同伴大喊大叫，以告訴他們何時進行側翼，而如果您特別擅長將其擊落，則其他人會要求提供支援。游戲中最好的人工智能是玩家沒有注意到的人工智能。設計師所做的只是添加了語音剪輯，讓玩家感到角色行為的意義并且認為這是敵方角色的戰術技巧。這些人工智能不精巧，但卻完全讓人認為自己觀察的東西有自己的想法。這就是游戲設計的核心。

除此之外，大型游戲使用復雜的系統創造獨特隨機事件，從而產生令人信服的幻想。當這些復雜的系統發生碰撞時，它們會導致意想不到的后果。無論是Rock star公司開發的《荒野大救贖2》中某個玩家向天空發射警告槍而只是無意中射中了鳥這樣的偶發事件可能只發生在一個玩家身上的情形，還是任天堂游戲公司的《塞爾達傳說：荒野之息》中玩家裝備一把燃燒的劍，就能防止寒冷的天氣影響健康值的情形。玩家能夠在游戲中復雜的系統和大量規則下，不斷探索出新的規則反饋。無論這些組件真正的智能程度如何，這種人工智能旨在建立一種真實感，但不會導致游戲破局;所以這是大多數開發人員都試圖實現的一種身臨其境的世界構建方式。

4 ? ? ?基于機器學習的人工智能在游戲開發中的應用展望

基于機器學習的人工智能在游戲開發中的應用也正在逐步探索中。 目前，在使用這類人工智能創造游戲美術以及在使用之中將程序生成和自動化游戲設計推向新高度方面，已經取得了進展。歸納起來可以有以下應用方向。

4.1 ? 智能化游戲設計

它可以幫助設計師和開發人員完成人的工作[2]，創造藝術資產，設計關卡，甚至從頭開始構建整個游戲。設計者將看到可以讓您坐下來幾乎無需思考就可以制作游戲的工具。設計者工作時，系統會向其推薦東西。理解推斷判斷是人工智能的強項[3]。這種工具的結果是，較小的團隊可以制作更大、更復雜的游戲。此外，在制作開放世界環境以及創建更接近于實現現實世界復雜性的模擬和系統時，大型工作室可能會挑戰極限。制作游戲會容易得多，制作者可以做更大的游戲，這些開放世界的游戲將變得更大，并且游戲規則系統是可變的，每次玩時規則都不相同，不同玩家終端計算機之間甚至都不一樣。這種適應性強，不斷發展的游戲設計可能會成為游戲開發的未來。

自動化游戲設計中真正令人興奮的部分是直到玩家停止玩游戲才完成游戲的這種設計。有時甚至可以做到，在某款這類游戲中，軟件可以使用玩家提供的個人信息，在玩家的家里創建一款游戲，或者根據玩家的朋友或家人來制作角色。

4.2 ? 智能化游戲測試和后續迭代開發策略生成

目前高級人工智能的角色，并不是在游戲中充當游戲內人工智能，而是取代真人玩家去玩游戲，對游戲本身進行測試。游戲軟件也充當了一種訓練高級人工智能的工具。人工智能研究人員主要將游戲作為衡量軟件智能水平的一種方法，因為具有嚴格的規則和獎勵系統的虛擬世界是訓練某款軟件的特別有用的環境。希望通過教軟件玩游戲，人類研究人員可以了解將來如何訓練人工智能執行更復雜的任務。

在不久的將來，人工智能可能會幫助開發人員在游戲發布之前對其進行測試，公司可以依靠人工智能代理用更快的速度測試軟件來發現錯誤并消除游戲中的缺陷。機器學習和其他技術是用于游戲內分析的必不可少的數據挖掘工具，因此游戲工作室可以研究玩家的行為并破譯新見解，以隨著時間的推移改進游戲。

4.3 ? 高度智能化游戲角色

當然，高級人工智能在這一領域應用的關鍵將是一個真正的由人工智能驅動的游戲角色，或者是一個總體的游戲設計人工智能系統，它可以像人類在玩耍時一樣發生變化、成長和做出反應。 很容易推測出它是多么沉浸，或者反烏托邦，無論它是類似于“思維游戲”，還是像科幻電影，有感情的外星人物電影制片人和藝術家——大衛·奧萊利為科幻電影《 Her》創作的東西。但是將控制權移交給智能軟件系統可能會從根本上改變我們對游戲本質的看法。創建實際上可以成為游戲大師的人工智能確實令人著迷。 玩家擁有的人工智能不僅可以為其游戲服務，還可以根據玩家的需要更改游戲。

4.4 ? 適應動態和不斷變化的游戲體驗

對未來的展望中最令人興奮的元素可能不僅是軟件在構建游戲的藝術過程中發揮的創造性作用，而且這種技術可以創造出千變萬化的、量身定制的體驗，永遠不會枯燥。通常玩家第一次玩自己喜歡的游戲時，只會獲得一次這種初次游戲的體驗，無法復制這種感覺。 玩家可以作為專家回去重玩，但不能作為新手回去。但是自動化的游戲設計可以使玩家獲得多次體驗，因為該游戲可以不斷重新設計并刷新。它不只是一種新游，也是玩游戲的全新概念。

5 ? ? ?小 ? ?結

雖然當前最前沿的人工智能技術并未被廣泛應用于游戲開發，但是相信不久的將來，游戲設計必然被這些技術影響和改變。目前傳統的游戲內人工智能仍能夠較好地完成開發商賦予的使命，通過和其他的視聽交互手段結合，創造逼真的智能幻覺。然而，當最新的基于機器學習的人工智能介入游戲開發之后，未來的游戲開發模式、游戲玩法、游戲體驗終將隨之發生創新和變革。

主要參考文獻

[1]王飛躍.人工智能在多角色游戲中獲勝[J].中國科學基金，2020，34（2）：205-206.

[2]袁云佳.人工智能的發展與應用綜述[J].科技風，2020（17）：25-26.

[3]楊守森.人工智能與文藝創作[J].河南社會科學，2011，19（1）：188-193.