Wenn wir an die praktischen Anwendungen der Künstliche Intelligenz bei Videospielen kommen einem vielleicht zuerst einige lebendige Spielfiguren in den Sinn. Zum Beispiel Trevor in GTA5 oder die grimmigen und intelligenten Feinde in FEAR. Aber was haben sich die Spieleentwickler gedacht, als sie die KI schufen? Wie hat sie sich im Laufe der Jahre entwickelt? In diesem Artikel geben wir Ihnen ein klares Bild von der Entwicklung der KI in Videospielen.
1. Der Zweck der Spiel-KI
Künstliche Intelligenz kann als die Technologie definiert werden, die es einer Maschine, einem System oder einer Software durch das so genannte maschinelle Lernen ermöglicht, zu lernen, bestimmte Informationen aus der Umgebung zu analysieren, um ein menschenähnlicheres Verhalten zu erreichen. Aber Spiele-KI ist etwas ganz anderes als das.
Für Spieleentwickler dienen alle Gebäude, Objekte und Elemente in den Spielen nur einem einzigen Zweck: um das Spielerlebnis zu verbessern und den Spielspaß zu erhöhen.
Das gilt auch für die KI in Videospielen. Sie wird in der Regel im Voraus programmiert und handelt entsprechend den Anweisungen. Sie dient eher als Werkzeug zur Verbesserung des Spielerlebnisses als maschinelles Lernen oder Entscheidungsfindung im echten Leben.
2. Was macht eine gute Spiel-KI aus?
Was macht also eine gute KI aus? Es gibt sieben wichtige Punkte, die Spieleentwickler bei der Entwicklung einer KI für Spiele berücksichtigen müssen.
- Gute KI lässt die Spieler betrügen:
Einige Mechanismen der KI können die Spieler auf eine Art und Weise begünstigen, die den Spielern vielleicht nicht bewusst ist.
- Gute KI sagt den Spielern was zu denken ist nächste:
Je nach Reaktion der KI können die Spieler ihren nächsten Zug planen, um die Handlung des Spiels voranzutreiben.
- Gute KI ist vorhersehbar:
Die KI hält sich an ein bestimmtes Verhaltensmuster wie einen regelmäßigen Patrouillenweg, und die Aktion des Spielers löst immer eine bestimmte Bewegung aus.
- Gute KI kann mit dem Spielsystem interagieren:
Die KI existiert nicht außerhalb der Spielumgebung. Sie interagiert mit Objekten in der Umgebung.
- Gute KI Reagiert auf den Spieler:
Neben einfachen Interaktionen wie Angreifen und Sprechen merkt sich eine gute KI auch das Verhalten des Spielers und reagiert entsprechend.
- Gute KI hat ihre Eigentor:
Eine gute KI hat ein Leben im Spiel, d. h. ihre Anwesenheit dreht sich nicht nur um die Spieler, sondern um die Erfüllung der von den Entwicklern programmierten Aufgaben.
- Gute KI ist mehr als Feinde:
Die KI ist mehr als Ihre Feinde. Sie kann dein Partner sein oder eine Figur, die du vor Schaden schützen musst, usw.
3. Geschichte der Spiele-KI
KI für Spiele gibt es schon seit langem. Im Laufe der Geschichte der Spiele-KI hat sie einige Entwicklungsstufen durchlaufen. In diesem Artikel werden sie in drei Stufen unterteilt:
3.1 Phase I: Einfaches Skript AI
Die KI in Spielen war in der Frühphase relativ primitiv im Vergleich zur heutigen KI. Sie folgen strikt den Skripten oder Algorithmen, um Aktionen in den Spielen durchzuführen.
Der Pong und die Weltrauminvasoren: 1970s
Der amerikanische Spieleentwickler AtariInc. brachte 1972 das revolutionäre elektronische Spiel Pong heraus. Pong, eines der ersten Videospiele, erlangte enorme Popularität und trug zum Beginn der Videospielindustrie bei. In Pong bewegen sich die Gegner auf der Grundlage der Bewegung des Balls, den Sie schlagen, und erwidern den Aufprall entsprechend.
Im Jahr 1978 wurde Space Invaders auf den Markt gebracht. Im Vergleich zu Pong hat es nicht nur mehr Gegner, sondern auch bessere visuelle Bilder. Die Feinde waren so programmiert, dass sie nach dem gleichen Muster angriffen. Aber da die Anzahl der Feinde massiv gestiegen ist, haben diese Änderungen den Schwierigkeitsgrad des Spiels drastisch erhöht und die Bewegungen der Feinde unberechenbarer gemacht.
Pac-man: 1980
1980 wurde Pac-man von Namco für Arkaden. In Pac-man hat die Gegner-KI drei Verhaltensmodi: Angreifen, Staunen und Fliehen. Und jede Art von Feind hat unterschiedliche Verfolgungsmuster, die auf ihrer Körperfarbe basieren. Wenn der Spieler beispielsweise bestimmte Kriterien auslöst, fangen die Feinde an, vor dem Spieler zu fliehen, um die ständige Anspannung des Spielers während des Spiels zu lindern.
Diese komplexe Gestaltung hat die KI intelligent und interessant erscheinen lassen, was den Spielspaß erhöht hat. Aber die Feinde gehorchen immer noch genau den Regeln der Algorithmen, ohne die Möglichkeit, sich auf das Verhalten der Spieler einzustellen oder besser zu werden.
3.2 Phase II: Komplexe Schrift-KI
Allerdings wird die KI für die Entwickler mit der Zeit immer perfekter. Sie begannen, komplexere Algorithmen und KI-Systeme zu programmieren, um das Spielerlebnis noch angenehmer zu gestalten. Die beiden am häufigsten verwendeten KI-Algorithmen waren die A*-Algorithmus und die Endliche Zustandsmaschine. Spiele mit diesen beiden Algorithmen waren gut genug, um ein solides KI-System zu entwickeln.
Half-life: 1998
Half-Life war ein Ego-Shooter von Ventil. Das Spiel verwendet das Finite-State-Machine-System, um die KI auf logische Weise unterschiedlich reagieren zu lassen. Während des Spiels führt die KI auf der Grundlage ihrer Zustände und Bedingungen mehr als 80 verschiedene Aufgaben aus, die von den Zeitplänen und Zielen des Spiels gesteuert werden, um abwechslungsreich zu handeln. Obwohl Half-Life bereits vor mehr als 20 Jahren veröffentlicht wurde, kann man immer noch von der dynamischen und komplexen Gestaltung dieses Spiels begeistert sein.
Halo2: 2004
Als eines der berühmtesten Ego-Shooter-Spiele der Welt setzte Halo2 seinerzeit ein fortschrittliches KI-System ein. Aufgrund des großen Schlachtfelds und der vielfältigen Arten von Gegnern müssen die Spieleentwickler einen Weg finden, die komplexen Probleme zu bewältigen und lebendige Charaktere zu schaffen.
Deshalb haben die Spieleentwickler in Bungie ein anderes logisches System verwendet, der Verhaltensbaum um Verhaltensweisen und Logik zu modellieren. Dies war ein typisches Beispiel für einen Verhaltensbaum. Und der Verhaltensbaum des Spiels war im Vergleich dazu sogar noch komplexer.
Ein solches System ist relativ leicht zu verstehen, denn die KI muss nur dem Pfad des Baums folgen, um bestimmte Züge zu machen. Aber es stellt sich die Frage, unter welchen Umständen bestimmte Verhaltensbäume ausgelöst werden. Aus diesem Grund haben die Entwickler zwei Arten von Auslösern für dieses System entworfen.
Zunächst einmal wird sich die KI je nach Kontext verhalten. Und in jedem Kontext gibt es Prioritäten, die berücksichtigt werden müssen. Das bedeutet, dass die KI ihre Prioritäten auf verschiedene Kontexte verlagert und darauf reagiert, was die Spieler zu tun versuchen.
Allerdings kann dieses System manchmal schief gehen, weil das Verhalten der Spieler immer unvorhersehbar ist.
Daher wurden Stimulus-Verhaltensweisen hinzugefügt, um die Feinde während des Spiels variabler zu machen. Wenn der Spieler eine bestimmte Aktion ausführt, wird die KI nicht auf der Grundlage des ursprünglichen Verhaltensbaums agieren. Sie springt aus dem System heraus, um entsprechend zu handeln.
FEAR (First Encounter Assault Recon): 2005
FEAR First Encounter Assault Recon war ein psychologischer Ego-Shooter aus dem Jahr 2005. Es verwendete den A*-Algorithmus und die Finite-State-Maschine als Grundstruktur der KI. Es wurde jedoch auch die zielorientierte Aktionsprogrammierung verwendet, um die Kämpfe intensiver zu gestalten. Die FEAR-Entwickler erklärten, dass sie den Spielern ein möglichst intensives Spielerlebnis bieten wollten, als ob sie gegen die Spieler aus den Multiplayer-Spielen kämpfen würden.
Die zielorientierte Handlungsprogrammierung basiert auf einem automatischen Planungssystem anstelle einer endlichen Maschine. Das Planungssystem gibt der KI die Ziele und die Informationen, die sie benötigt, um herauszufinden, was sie als Nächstes tun muss, um dieses Ziel zu erreichen. Dieses System ermöglichte es der KI, Verhaltensweisen zu schichten und ihre Strategien kontextabhängig zu ändern. Durch die Kombination mehrerer Systeme kann die KI intelligenter und unberechenbarer werden.
Links 4 tot 2: 2008
Left 4 dead ist in der Zombie-Apokalypse angesiedelt, in der vier Spieler zusammenarbeiten, um alle Hindernisse zu beseitigen und den Extraktionspunkt zu erreichen. In diesem Spiel müssen die Spieler mit vielen Zombies verschiedener Arten umgehen.
Um das Spielerlebnis noch interessanter zu gestalten, haben die Spielentwickler ein KI-Regie-System eingeführt, um die Zombie-Gruppen besser zu organisieren. Je nach Ausrüstung und Status der Spieler generiert die KI KI-Feinde mit unterschiedlichen Schwierigkeiten und Zahlen, um das Tempo der Spieler dynamisch zu verändern.
Das gleiche System findet man in dem Spiel Alien Isolation, in dem die KI den Grad der Angst der Spieler misst, um das Verhalten der Feinde zu ändern, damit der Spieler nicht so schnell stirbt. Dieser Ansatz hat nicht nur die Horror-Atmosphäre erhalten, sondern auch das Spielerlebnis angenehmer gemacht.
3.3 Phase III: Selbstlernende und automatische Erstellung
Da sich die KI ständig weiterentwickelt, wird sie bei der Entwicklung von Videospielen immer intelligenter. KI ist heute mehr als nur eine Spielfigur. Sie sind tief in den Erzähl- und Spielentwicklungsprozess eingebunden.
Roguelike-Spiele haben das prozedurale Tool verwendet, um endlose Dungeons zu generieren, damit die Spieler weiter spielen können, um bessere Ausrüstung zu erhalten. Diese Art von System hat sich jedoch weiterentwickelt.
Spiele wie No Man Sky und Starfield haben KI zur Generierung von Spielkarten eingesetzt. Nach Angaben der Entwickler von Starfield gibt es mehr als 1.000 Planeten, die die Spieler erkunden können, und alle werden von der KI generiert. Die Beteiligung der KI hat die Arbeitsbelastung der Entwickler erheblich verringert.
In Online-Spielen wurden neu entwickelte KI-Technologien wie hierarchisches Verstärkungslernen und Selbstimitationslernen zum Training von KI eingesetzt. Durch das Lernen aus den Videoclips der besten Spieler der Welt kann die KI die Strategien der Spieler erkennen und aus ihren Fehlern in jedem Spiel lernen.
Nach Angaben von ein Bericht vom Rande des Geschehens, DeepMind's StarCraft 2 Die KI ist inzwischen besser als 99,8 Prozent aller menschlichen Spieler. Im Vergleich zur KI in Offline-Spielen ist die KI in Online-Spielen viel intelligenter, weil sie über unbegrenzte Datenquellen verfügt.
Im Jahr 2022 Konferenz für Spieleentwickler, Tencent KI-Labor zwei KI-Fortschritte vor, die die Produktionskosten der Entwickler drastisch senken und das Spielerlebnis bereichern können. Sie behaupteten, ihre KI könne neuen Spielern etwas beibringen und mithilfe von Algorithmen automatisch Spieleinstellungen generieren.
Nach der Einführung kann KI in fast allen Bereichen von Videospielen eingesetzt werden, von der Produktion (künstlerisches Design, Inhaltsdesign, Testen) bis hin zum Spielerlebnis (Optimierung von Erfahrung und Bedienung).
Sie integrieren modernste Forschung im Bereich Text-to-Speech, um natürliche Sprache zu erzeugen, die synchron zu Gesichtsveränderungen wie Mundform und Mimik führt, um einen hohen Realismus zu erreichen. Durch den Einsatz der Technologie neuronaler Netze zur Steuerung der Bewegungen der Figuren wird die ursprünglich wochenlange Arbeit auf wenige Stunden reduziert.
4. Die Zukunft der KI in Videospielen
Die Zukunft der Spiele-KI ist bereits ziemlich klar. Spieleentwickler sagten, dass das Verstehen und Erkennen von Mustern die KI in neue Bereiche der Kreativität vorantreibt. Die meiste Spiele-KI basiert heutzutage immer noch auf der Finite-State-Maschine und dem A*-Algorithmus, die auch nach Jahrzehnten der Entwicklung noch primitiv sind. Für die meisten Spieleentwicklungen sind sie jedoch ausreichend.
Aber einige Spiele haben uns bereits einige Hinweise auf die Zukunft der KI gegeben. Unter Red Dead Redemption 2Die KI wird den Spieler erkennen und entsprechend reagieren. Wenn der Spieler zum Beispiel viele Wochen lang nicht geduscht hat oder seine Kleidung sehr schmutzig ist, werden die NSCs auf der Straße den Spieler nicht mögen oder sogar verfluchen. Das Feedback der NSCs kann die Entscheidungen der Spieler beeinflussen und jedem Spieler ein einzigartiges Spielerlebnis bieten.
In der Zukunft ist die KI mehr als nur die Feinde, die man ausschalten muss. Die Spieleentwickler werden die KI mit mehr Emotionen ausstatten, um den Spielern ein abwechslungsreicheres und intensiveres Spielerlebnis zu ermöglichen.
