Inhalt
- Was ist eine endliche Zustandsmaschine?
- Keine Bugs, kein Stress - Ihre schrittweise Anleitung zur Erstellung lebensverändernder Software, ohne Ihr Leben zu zerstören
- Wie werden FSMs in Videospielen verwendet?
- FSMs für Schnittstellen, Benutzeroberflächen und Steuerelemente
- FSM in Abenteuerspielen und RPGs
- Was wir gelernt haben
Wegbringen:
KI ist keine neue Technologie, sondern einfach eine Technologie, die endlich einen Weg gefunden hat, ihre Grenzen zu überwinden und ihr volles Potenzial auszuschöpfen - insbesondere bei Videospielen.
Künstliche Intelligenz (KI) ist einer der neuesten Technologietrends und definitiv eine der Technologien mit der höchsten revolutionierenden Kraft. Wie wir wahrscheinlich schon so oft erwähnt haben, ist AI kein Neu Technologie, sondern einfach eine Technologie, die hat schließlich einen Weg gefunden, seine Grenzen zu überwinden und sein volles Potenzial auszuschöpfen.
Tatsächlich ist eines der Gebiete der Informatik, in denen die erste mehr oder weniger rudimentäre KI mindestens seit den frühen 80ern und 90ern verwendet wird,… Na ja, nur Videospiele.
Um ehrlich zu sein, können wir sogar behaupten, dass die ersten praktischen Anwendungen der Finite-State-Machine-KI (FSM) fast so alt sind wie Videospiele selbst, da selbst das weit verbreitete Modell „Pac Man“ eines dieser klassischen Computermodelle verwendete (mehr dazu) das später).
Nahezu alle Spiele, die wir früher gespielt haben, und viele der modernen Spiele, die wir noch spielen, verwenden FSM-basierte KI. Es wird nicht nur verwendet, um glaubwürdige Interaktionen zwischen dem Spieler und den anderen Charakteren zu erzeugen, sondern um andere kritische Elemente der Spielentwicklung zu implementieren, wie die grafische Benutzeroberfläche (GUI), die Handhabung von Eingaben, die Steuerung der Spieler und den Verlauf der Geschichte. (Lesen Sie, wie künstliche Intelligenz in Videospielen eingesetzt wird.)
Also bleib bei mir und zusammen werden wir unter die Kruste bohren, um herauszufinden, wie FSM unser Spielerlebnis bis jetzt beeinflusst hat.
Aber Vorsicht! Machen Sie sich bereit für ein hohes Maß an Popkultur-Nostalgie!
Was ist eine endliche Zustandsmaschine?
Ein FSM ist ein abstraktes Berechnungsmodell, das jeweils in einem Zustand existieren kann (aktuellen Zustand), ausgewählt aus einer endlichen Auswahl von Werten. Mit anderen Worten, jeder Staat ist einzigartig und schließt sich gegenseitig aus. endlich. Eingänge signalisieren, wann die Maschine von der umschalten kann Ausgangszustand zum nächsten in einem prozessdefinierten Übergang.
Das wohl bekannteste Beispiel ist die Ampel. Es kann grün, gelb oder rot sein, aber niemals mehr als eins gleichzeitig. Wenn ein Passant die Taste (Eingabe) drückt, wechselt sie von grün nach gelb und dann von gelb nach rot. Nach einiger Zeit wechselt es wieder zu grün und beendet einen Zyklus. (Lesen Sie, wie eine Finite-State-Maschine in der künstlichen Intelligenz eingesetzt wird.)
Keine Bugs, kein Stress - Ihre schrittweise Anleitung zur Erstellung lebensverändernder Software, ohne Ihr Leben zu zerstören
Sie können Ihre Programmierkenntnisse nicht verbessern, wenn sich niemand um die Softwarequalität kümmert.
Das Ergebnis ist ein unglaublich einfaches, aber elegantes Modell, das alle Antworten liefert, die die meisten Spieleentwickler benötigen, zumal es so einfach ist, dass es sogar ohne Programmierung verwendet werden kann. Spielfunktionen können implementiert werden, indem FSMs in direkte Diagramme umgewandelt werden - ein einfaches und verständliches Format, das leicht wieder in Zustandstabellen konvertiert werden kann.
FSMs werden seit Jahrzehnten verwendet, um anständige KI auf ressourcenbeschränkten Plattformen wie den frühen Spielekonsolen der 70er, 80er und 90er Jahre sowie den einfacheren Handheld-Spielen desselben Alters wie den Tiger-Spielen zu modellieren.
Wie werden FSMs in Videospielen verwendet?
Die wahrscheinlich offensichtlichste und am weitesten verbreitete Implementierung von FSMs in der Videospielbranche ist die Schaffung einer rudimentär wirksamen KI. Ein endlicher Zustand kann verwendet werden, um bestimmte Verhaltensweisen von nicht spielbaren Charakteren (NPC) zu definieren, z. B. Angreifen, Roaming oder Laufen. (Lesen Sie die wichtigsten Trends im Gaming.)
Wie bereits erwähnt, wurde FSM verwendet, um das Verhalten von Pac Mans Geistern zu steuern. Sie konnten jeweils nur einen Betriebsmodus haben, nämlich jagen, gejagt, tot oder darauf warten, wiederbelebt zu werden. In späteren, moderneren Spielen wurde eine gewisse Fuzzy-Logik auf eine solide Basis von FSM gestreut, um eine gewisse Unvorhersehbarkeit zu erzielen und die Charaktere weniger robotisch und steif wirken zu lassen.
Beispielsweise wird in Stealth-basierten Actionspielen wie dem unsterblichen "Commandos", "Assassin’s Creed" oder dem beliebten "Metal Gear" -Franchise immer dann, wenn ein Feind den Spieler entdeckt, der Übergang vom Ruhezustand zum Alarmzustand vollzogen. Wenn sich der Spieler nach einigen Sekunden nicht wieder an einem sicheren Ort versteckt, beginnt der NPC aktiv nach ihm zu suchen, indem er in einen aggressiven Zustand wechselt.
Die Zufälligkeit kann hier nur in den feindlichen Pfaden gefunden werden, wenn sie herumlaufen, oder ihre Entscheidung, eine Waffe anstelle der anderen zu verwenden. Das ist FSM AI vom Feinsten, und Sie können es wahrscheinlich im Kern noch komplexerer und intelligenterer Verhaltensweisen finden, wie sie in diesem mathematischen Modell gezeigt werden - aber definitiv nicht die einzige Iteration davon.
FSMs für Schnittstellen, Benutzeroberflächen und Steuerelemente
FSMs sind unglaublich einfach und können als Framework verwendet werden, das alle Steuerelemente und das Handling von Playern unterstützt. Denken Sie an ein Plattformspiel wie "Super Mario Bros. 2". Ihr Charakter kann entweder stehen oder sich ducken, aber niemals beide gleichzeitig.
Nachdem der Charakter eine Weile geduckt hat, wechselt er oder sie in den Ladezustand und beginnt zu blinken - eine besondere Bedingung, die Ihre Sprunghöhe erhöht. In ähnlicher Weise sind alle von Mario in "Super Mario Bros. 3" verwendeten Power-Ups wie "Feuerblume", "Superblatt" und "Starman" nichts anderes als Zustände, die die Transformationen des Hauptcharakters aktivieren ("Feuer-Mario", "Waschbär-Mario" oder "Unbesiegbarer Mario").
Dieselbe Logik wird auf andere Arten von Spielzuständen angewendet, z. B. Hauptmenü, Angehalten, Laden, Spielen und Beenden. Sogar Spiele mit verschiedenen Spielmodi wie „Minecraft“ mit den Modi „Survival“, „Creative“, „Adventure“, „Spectator“ und „Hardcore“ verwenden FSM, um von einem Modus in den anderen zu wechseln.
Buchstäblich jedes Feature, das aus einem festen Status besteht, wird über ein FSM-System erstellt. Wenn ein Spiel zum Beispiel ein Wettersystem (Regen, Schnee, Sonne usw.), Tag / Nacht-Zyklen, Jahreszeit-Zyklen (über- und unterirdische Zustände) hat - nun, mit angemessener Wahrscheinlichkeit kontrolliert ein FSM jeden einzelnen von ihnen. Denken Sie an die unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten oder Angriffs- und Verteidigungsboni, wenn Sie in der Franchise „Heroes of Might & Magic“ durch verschiedene Gebiete navigieren oder wenn Sie sich in „Age of Wonders 3“ über und unter der Erde bewegen.
FSM in Abenteuerspielen und RPGs
FSMs sind von Anfang an ein grundlegender Bestandteil aller RPG- / Abenteuerspiele. Zum Beispiel steuern sie alle sequentiellen Dialoge in Abenteuerspielen der alten Schule wie "Der Fluch von Monkey Island", "Rex Nebular und der kosmische Gender Bender" oder der Reihe "Leisure Suit Larry". FSMs können auch verwendet werden, um komplexe und stark verzweigte Handlungsstränge zu erstellen.
Während der Spieler die Geschichte durchläuft, kann er verschiedene Entscheidungen treffen, die einen Weg eröffnen und einen anderen schließen.
Andere Elemente im Spiel können ebenfalls von diesen Auswahlmöglichkeiten betroffen sein, z. B. die Spielerstatistik, die Dialogergebnisse und die Art der angetroffenen Feinde. Sie sind normalerweise mit mehreren Endungen verbunden. Zu den frühen Pionieren dieser Art von nichtlinearer Erzählung gehören große Namen wie "Chrono Trigger" und "Fallout".
Diese Art von Gameplay hat sich jedoch im Laufe der Jahre bewährt und ist auch in modernen, geschichtenreichen Spielen wie „Mass Effect“ und dem beliebten Indie-Spiel „Undertale“ zu finden.
Was wir gelernt haben
Wenn Sie ein Technikfan oder ein Experte für Informationstechnologie sind, besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass Sie mit Videospielen aufgewachsen sind viel. Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, haben Sie FSM-Modelle aus erster Hand kennengelernt. Tatsächlich haben Sie nicht nur diese Nostalgie-Reise genossen, sondern auch von dem Zustand des Nichtwissens in den erleuchteten Modus gewechselt!
Sie müssen sich wahrscheinlich nur auf ein paar Sekunden konzentrieren, um eine FSM-gesteuerte Funktion in fast allen Spielen zu erkennen, die Sie bisher gespielt haben, und wahrscheinlich in den meisten Spielen, die Sie in Zukunft spielen werden.