ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПЕРСОНАЖЕЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ИНТЕЛЛЕКТА

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розглянуто проблеми розвитку інформаційних технологій в індустрії відеоігор, сформульовано мету і задачі дисертаційної роботи, зазначено її актуальність, а також охарактеризовано особистий внесок здобувача, практичне значення й наукову новизну отриманих результатів.

У першому розділі виконано огляд і аналіз сучасного стану інформаційних технологій в індустрії відеоігор на світовому та українському ринках. Виділено екстенсивні фактори розвитку індустрії відеоігор, а також фактори, здатні забезпечити стабільне щорічне збільшення купівельного попиту. Розглянуто теоретичні підходи до створення відеоігор на основі методів обчислювального інтелекту. Обґрунтовано застосування принципів інтелекту, що розвивається, для створення адаптивних відеоігор, що працюють в on-line режимі. Розглянуто основні моделі оцінки цікавості відеоігор, виділено їх переваги і недоліки.

Основною задачею інформаційних технологій в індустрії відеоігор є створення нового програмного і апаратного забезпечення для реалізації інтерактивного індивідуального ігрового процесу. Основна мета такого напряму – підвищення цікавості відеогри, і, отже, збільшення споживчого попиту. Визначено основні перспективні напрями вирішення цієї задачі, а саме:

1. Використання в контурі управління ігровим процесом інтерфейсів четвертого покоління (NUIs), за допомогою яких здійснюється взаємодія людини-гравця з комп’ютерними персонажами відеогри (NPCs). NUIs надають природний для людини інтерфейс управління ігровим процесом, що забезпечує інтерактивність і підвищує цікавість відеогри. У дисертаційній роботі використовується сенсорний контролер Kinect. Досліджено основні можливості, компоненти, технічні характеристики, програмний інтерфейс Kinect.

2. Розробка нових моделей і методів управління поведінкою NPCs, що враховують індивідуальні особливості людини-гравця (когнітивні параметри). Урахування когнітивних параметрів людини-гравця при організації взаємодії людини-гравця з NPC забезпечує індивідуальність ігрового процесу, і, отже, підвищує цікавість відеогри.

У розділі описані популярні конкурентоспроможні інформаційні технології побудови ігрового процесу (Game Engines). У результаті аналізу виявлено такі основні недоліки Game Engines: відсутня можливість обробки даних від NUIs; відсутнє урахування когнітивних параметрів людини-гравця; методи обчислювального інтелекту при побудові моделей управління поведінкою NPCs застосовуються обмежено (поведінка NPCs будується, в основному, за допомогою дерев поведінки).

Виявлено основні обмеження існуючих моделей управління поведінкою NPCs, побудованих на базі традиційних методів обчислювального інтелекту: моделі, як правило, не адаптивні або частково адаптивні, що не дозволяє налаштовувати моделі управління поведінкою NPCs в on-line режимі; не враховуються когнітивні параметри людини-гравця; невизначені параметри ігрового процесу розглядаються як чіткі або враховуються тільки за допомогою теорії нечітких множин і систем першого типу. Це призводить до спрощеної схеми управління поведінкою NPC, що знижує цікавість відеогри.

Дослідження можливостей сенсорного контролера Kinect показали, що когнітивні параметри людини-гравця можуть бути отримані в достатньому обсязі в результаті аналізу даних від Kinеct. Когнітивні параметри характеризуються значною невизначеністю, урахування якої при управлінні NPC вимагає розробки нових моделей, методів і технологій інтелекту, що розвивається. Інтелект, що розвивається, є результатом взаємодії традиційних моделей і методів теорії обчислювального інтелекту для створення адаптивних систем для додатків реального часу. Основними властивостями інтелектуальної системи, що розвивається, є адаптивність і когнітивність.

Враховуючи вимоги до організації інтелектуальної системи, що розвивається, для управління NPC встановлено необхідність пріоритетного розвитку методів нечітких систем другого типу і методів адаптивного управління для вирішення задачі управління поведінкою NPC.

Дослідження інформаційних технологій індустрії відеоігор показали, що в сучасних відеоіграх використовуються різні методи реалізації ігрового процесу та оцінки відеогри. Однак існуючі моделі і методи оцінки цікавості відеогри, як правило, ізольовані, суперечливі і часто мало відповідають дійсності. Встановлено необхідність розробки нових методів оцінки цікавості відеоігор, основаних на оцінюванні нових форм взаємодії людини-гравця з відеогрою, наприклад: жести, емоції, міміка.

У другому розділі розроблена динамічна адаптивна модель управління поведінкою NPC на базі теорії дискретних інтервальних нечітких множин та систем другого типу (DIT2FSs і DIT2FLSs відповідно). У моделі для індивідуалізації та забезпечення інтерактивного ігрового процесу при побудові поведінки NPC враховуються когнітивні параметри людини-гравця. Контроль за ігровим процесом здійснюється за допомогою розробленої моделі оцінки цікавості відеогри.

Система управління поведінкою NPC являє собою складну динамічну on-line систему, тому що в реальному масштабі часу враховуються дані про людину-гравця. Основними елементами такої системи є стани, в яких може існувати NPC (наприклад, "напад", "втеча"). У кожен момент часу NPC може перебувати тільки в одному зі своїх станів. Кожний стан, у загальному випадку, може бути складним і складатися з підстанів (наприклад, стан "напад" може складатися з підстанів "голодний" і "агресивний"). На підстани NPC впливають внутрішні чинники (відповідають потребам і характеру NPC, наприклад, потреба в їжі, енергії і т.д.) та зовнішні чинники (відповідають потребам і характеру людини-гравця – потреби, що проявляються через когнітивні параметри людини). У результаті проведених досліджень встановлено, що когнітивні параметри людини-гравця є невизначеними. Основними причинами невизначеності є відсутність однозначної інтерпретації когнітивних параметрів серед фахівців, описовий характер таких параметрів, непостійність параметрів упродовж певного проміжку часу, а також нелінійна структура часових рядів таких параметрів. Традиційні методи обчислювального інтелекту, а також методи теорії нечітких множин і систем першого типу не дозволяють у повному обсязі враховувати невизначеність такого типу. Тому для визначення когнітивних параметрів людини-гравця в дисертаційній роботі використані засоби теорії DIT2FSs і DIT2FLSs, а для побудови системи управління поведінкою NPC – принципи інтелекту, що розвивається. Основні властивості такої системи – когнітивність і адаптивність.