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Tecniche Avanzate di Fuzzy Controllo Temporizzato per la Modellazione Comportamentale ed Emotiva di Videogames Bots

Lo scopo principale di un videogioco è senza ombra di dubbio quello di intrattenere e divertire chi vi gioca. Riuscire ad appassionare e a catturare l’attenzione dell’utente non è cosa facile per nessuna forma di intrattenimento, ma quando si tratta di videogiochi tale intento sembra diventi ancora più complicato da raggiungere e la motivazione è da ricercarsi principalmente e paradossalmente in quello stesso elemento che rende i videogiochi tanto attraenti: la capacità di immergere il giocatore in mondi virtuali, fantastici o verosimili che siano, nei quali riesce a trovare quegli elementi di svago e/o di coinvolgimento intellettivo ed emotivo che nella realtà potrebbe soltanto immaginare. Tale capacità, andata via via migliorando grazie ai progressi compiuti in campo tecnologico, ha abituato la comunità dei gamers a nutrire aspettative sempre maggiori nei confronti dei giochi di nuova generazione rispetto a quelle paventate per i giochi della generazione precedente. Finora l’industria dell’intrattenimento ludico interattivo è riuscita, almeno in parte, a non deludere tali aspettative facendo leva, soprattutto, sulle impressionanti potenzialità computazionali messe a disposizione dai computer e dalle console di gioco moderne per ricreare scenari sempre più realistici e stupefacenti in grado di vincere anche le ritrosie dei giocatori più critici. Si avverte ed è innegabile la necessità di un rinnovamento sul piano del gameplay e dei contenuti, elementi molto cari ai gamers, ma che, in genere, tendono a ripetersi o ad essere il risultato di una sterile combinazione di stili di gioco diversi che poco o nulla aggiunge sul piano della giocabilità e dell’esperienza sperimentata dagli appassionati di videogiochi.
In questa caccia all’elemento in grado di dare nuovo lustro ai videogiochi, che a parte rare eccezioni stenta ad emergere, sono sempre di più coloro che pensano che un considerevole aiuto può giungere da un maggiore e più accurato utilizzo di tecniche di intelligenza artificiale (AI).
L’AI costituisce il contesto nel quale si inserisce il lavoro di tesi. L’obiettivo della tesi consiste nella progettazione e implementazione di un modulo di AI per i bot di Unreal Tournament 2004 (UT2004), un famoso gioco appartenente al genere dei cosiddetti First Person Shooter (FPS) game, nonché nella sua valutazione in effettive situazioni di gioco e nel confronto con altri modelli di AI analoghi, al fine di:
1. valutare l’applicabilità di un framework per la modellazione di sistemi dinamici alla realizzazione di videogiochi e la bontà dei risultati da esso forniti.
2. proporre un metodo per lo sviluppo di sistemi software atti a rappresentare e governare sistemi dinamici che ne favorisce il controllo di correttezza e la portabilità verso diverse architetture hardware e software.
Il modulo di AI proposto punta a rendere il comportamento dei bot di UT2004 più credibile, ovvero più verosimigliante a quello umano, dotandoli di un modello emotivo e di un modello temporale. Il primo ha lo scopo di dare al giocatore la sensazione che i bot siano in grado di provare “emozioni” e agiscano di conseguenza. L’idea di modellare lo stato emotivo degli NPC non è nuova, ma la sua concreta attuazione nei videogiochi accade raramente e quando ciò avviene i risultati sono piuttosto rozzi e asettici. Per la rappresentazione dello stato emotivo dei bot si fa ricorso ad uno dei tanti modelli emozionali presenti in letteratura, mentre per dettarne l’evoluzione vengono usati dei Fuzzy Controllers (FC), ideali per gestire concetti vaghi quali appunto le emozioni. Il modello temporale agisce sia sullo stato emotivo dei bot che sul loro comportamento, prefiggendosi, nel primo caso, lo scopo di fornire ai bot una sorta di continuità emotiva, mentre nel secondo, quello di dettare i momenti in cui il bot deve attivare determinati comportamenti preferendoli ad altri e i periodi di tempo durante i quali persistere nella loro esecuzione. Per la realizzazione del modello temporale viene utilizzato il framework per la modellazione di sistemi dinamici citato al punto 1. Il framework si basa principalmente sull’uso di automi temporizzati (TA), per modellare le variazioni che il sistema subisce per effetto dello scorrere del tempo. I TA sono sostanzialmente degli automi a stati finiti estesi con variabili a valori reali che modellano dei clock. Il framework mette a disposizione diversi meccanismi decisionali che si occupano di determinare l’effettivo output del sistema. Nel lavoro proposto vengono usati i FC. I processi decisionali che coinvolgono gli NPC di un videogioco sono, in genere, molto complessi e, pertanto, risulta difficile, se non impossibile, riuscire a catturarne l’essenza tramite strumenti di modellazione tradizionali: i FC consentono di modellare tali processi in maniera semplice e anche piuttosto accurata. Infine, il framework adopera l’XML per l’esportazione dei modelli.

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1 Introduzione In ambito informatico il Test di Turing non ha certo bisogno di presentazioni. Proposto da colui il quale è ritenuto unanimemente il padre dell‟informatica, continua a rappresentare ormai da oltre mezzo secolo una sfida ed un‟inesauribile fonte di dibattito e di ispirazione per la ricerca nel campo dell‟Intelligenza Artificiale (IA) e resta a tutt‟oggi uno tra i criteri più accreditati per stabilire se una macchina sia in grado di pensare o, in senso più ampio, se sia intelligente. Nonostante ciò, forse pochi sanno che nel suo storico articolo, Computing Machinery and Intelligence, Turing descrisse inizialmente il test in termini di un gioco da lui stesso battezzato “imitation game” [1]. In seguito, il test perse i connotati di gioco e assunse i tratti più formali sotto i quali è attualmente noto. Sempre nel 1950, Claude Shannon avviò i suoi studi per riuscire a programmare un computer per il gioco degli scacchi [2]. Anche se si trattava soltanto dell‟alba di quella che sarebbe stata la rivoluzione informatica, visionari come Turing e Shannon riuscivano già allora a vedere l‟immenso potenziale insito nei computer ed erano animati dal desiderio di usarli per applicazioni che avrebbero facilmente attirato l‟attenzione del pubblico, piuttosto che per scopi militari come accadeva a quei tempi. I giochi apparivano un‟applicazione naturale per i computer, nonché un‟attività che poteva fregiarsi di un consenso praticamente globale. Questo stesso interesse per i giochi motivò Arthur Samuel ad iniziare un suo “viaggio” personale, durato circa 25 anni, orientato alla realizzazione di un programma in grado di battere a dama un avversario umano [3]. Gli sforzi iniziali di questi autorevoli personaggi produssero comprensibilmente un enorme effetto catalizzatore, portando, in poco tempo, ad un consistente ampliamento della schiera di studiosi intenti ad usare i

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Autore: Fabio Ferraguto Contatta »

Composta da 210 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 243 click dal 13/04/2011.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.