现今理所应当存在的NPC,却是前人数十年的沉淀,游戏AI的发展史

现今理所应当存在的NPC,却是前人数十年的沉淀,游戏AI的发展史

首页模拟经营太空农夫更新时间:2024-04-29

电子游戏和桌游等传统游戏在概念上其中一个最不同的地方,就是相对于后者必然会有同为人类的对手或协力角色,前者则一般都是玩家单独与游戏揉合;即使是多人数同游,游戏程序亦需要负责操纵敌人等一定程度介入。

在此,由游戏自身负责控制的所有角色、甚至是看不见的其他成份,也需要有一个具有解决问题能力的人工智能协助——负责掩护主角、身手不凡的有能NPC同伴,其实背后是前人数十年游戏AI发展而至的成果。

游戏AI从零到一

游戏AI是指由游戏程序控制的拟似智能,多为套用于作中的敌我NPC上,如敌人能回避我方攻击;同伴会自动为主角回复等,这些行动都是由AI所致。今时今日如游戏缺少AI的投入,几乎可以肯定说已经不能运作,但意外地,游戏AI却非打从电子游戏发迹开始便以出现。

以1972年推出、可以说是最早流行起来的家用游戏《乒乓球(Pong)》中,玩家与对手各自控制左右两方的白板,将光球反弹往对方阵地便算胜利。如果玩家只有一人的话,由于对手一方没有人操纵关系,游戏就不能成事,要玩《乒乓球》必须要二人同游。

渐渐地,单机向的游戏渐渐盛行,但没有对手又怎成事?由电子游戏自身控制的对手角色于是成为必然的事。如1974年赛车街机作《Speed Race》中,玩家驾驶着赛车穿梭在道路上,路上则设有阻路的车子,玩家撞上它们就Game Over。这些车子会在出场时向不同方向移动,让玩家难以把握其路线。当然,控制车子的是游戏程序,但其实不过是预设车子在出场时的移动路线而言,从需具有「与玩家互动性」的能力来看,这个绝对称不上是AI。

电子游戏界正式发展AI的时期,正是首度影响社会层面的《太空侵略者》年代。《太空侵略者》其中一个突破,是首款设有「朝着玩家自机开火」敌人的作品,即是说由程序操纵的敌人会分析出自机位置狙击,虽然程度远不及时下游戏,但已经算得上是个最基本的游戏AI。

《太空侵略者》之后,同类模仿作如雨后春笋般涌现,但部分却在原作之上加以改良,特别是敌人行动上越来越多变化,像是万代南梦宫名作《Galaxian》(小蜜蜂),其敌人行动模式非常多姿多采,部分更会个别冲着我方来移动,更见此作跟《太空侵略者》之间的程序水准差距。在此之后,这类AI被引入往《吃豆人》等追逐型动作游戏上,不管是敌人还是玩家都要根据对方行动作出适当反应,来到这里,AI已经植根于游戏之中。

被设计的AI

AI虽说是「人工智能」,但其实它并非真正的智能,而是令互动对象(玩家)有一种「对方具有意识」错觉的一连串精密程序。即是说,程序越细致,AI行动便越自然、越难预测。不过早期游戏设计较简单,敌我NPC的存在某程度上不过是「舞台布景」的其中一环,不管在技术上还是实用上都不用过于细密的AI。

游戏界长时间以一种名为Finite State Machine(FSM)的编程方法来处理AI,简单来说就是为NPC设定各种状态(State),当情况满足状态条件时,NPC会自动切换至另一种状态。《吃豆人》是个非常浅白的例子,吃豆人未有吃下能源曲奇时,幽灵们的状态为「追着吃豆人」;但如果已吃下的话,幽灵的状态则转为「远离吃豆人(逃走)」。就是这么简单的两个状态,便能成功塑造出捉迷藏游戏,是个聪明的手段。

事实上,FSM至今仍被不少游戏采用,当然时下游戏的程序埋入密度度十分高,出来的AI行动更仔细。如《女神异闻录 5》等作品也有捉迷藏式遇敌法,不过敌人已变成「会在特定地区巡逻」、「发现我方时追捕一段距离后自动回到巡逻地点」、「探索我方范围为目视距离」、「随着警戒度上升会增加探索及追踪力」等,层次已经和《吃豆人》两码子的事。

除了敌人外,FSM也有被用于同伴NPC身上,让同伴依照已编好的指令行动,不用每每等玩家指示。说到这里,绝对不能不提《FF》(最终幻想)系列的异色作《FFXII》。此作除了是现时唯一一款采用 Ivalice Alliance世界观的正传《FF》外,其Gambit系统也相当特别。

简单而言,Gambit是控制作中同伴AI的指令。在此作中同伴基本上会自动行动,Gambit则是各种指令的断片,可于游玩过程中取得。为同伴装备Gambit后,同伴就会根据Gambit的指示排列而行动。比方说为同伴装下「向『战斗不能的同伴』」「使用『凤凰尾巴』」的话,他们就会依照指示来做。同伴合计可装备12个指示,重要度依高而低排列,如没有「战斗不能的同伴」,角色会进行下个重要度较低的指示,如此类推。

利用Gambit,玩家可设定出合自己心意的战斗模式,有技术的话更可连首领战都全自动,全程不用玩家操作。但相对地,一些较有用的Gambit,如目标范围较广及指示使用强力魔法或道具等指示,则需要在游戏较后盘才可取得,算是我方实力越来越高的另类反映。

让AI自行学习

FMS的好处是设算方式较简单,Debug也容易,因此长久以来均是游戏常见的AI制御方法,不过FMS必须要程序员想定各种场面输入状态,随着游戏复杂化,以此形式设计的AI很难能全方位对应千变万化的游戏场面,于是另一种AI形式——Autonomous Agent渐渐在电子游戏界中发展及流行。

相对于FMS要指示AI行动,Autonomous Agent则是把决定权交由AI负责,而AI则要从大量反复尝试中,找出最佳的行动模式。听起来,要AI自行学习好像十分困难,但其实早于1990年红白机上最后一款《DQ》(勇者斗恶龙)——《DQIV》中已有实装AI学习系统。

红白机版《DQIV》的战斗系统最大特征,就是除主角之外玩家不能操控其他同伴,只能透过「节约咒纹」之类的作战选项作简单指示,行动则完全交由AI负责。基本上,同伴AI主要是以FSM形式设计,但有关敌人耐性方面却具备简单的学习功能。

当同伴面对从未见过的敌人使用咒纹,而被该敌人的耐性属性挡下时,同伴会有一定确率明白到不能再以这类属性攻击该敌人,在下次战斗时会减少使用。可是这不代表AI会马上学习到,当AI再被敌人的耐性属性挡下咒纹时,学习等级有一定确率会再提升,从而进一步减少使用。到了最高的第3等级时,同伴便会完全不使用耐性属性来攻击相关敌人。

《DQIV》的AI学习只限于敌人属性上,设计非常简单,随着技术发展,学习方法已不再单纯限于确率之上,时下其中一种常见的有进化形式。举个例子,开发组把AI操作的NPC放入与敌人战斗的场面,目标是战胜敌人。这时AI可以选择向不同方向回避、反击、使用道具甚至不作任何行动等形形式式操作,AI反复尝试过各种操作多次后,选择能生存最久的行动——例如回避,作为下世代学习的准备。

接下来AI的首个行动便决定是回避,然后再跟之前一样作不同行动尝试,选择能生存最长的行动,并以此作第二世代的基本。如此类推,AI在经过成千上万次的尝试后,终能找到打倒敌人的方法。开发组再把已学习完成的AI放入敌人身上,玩家作出与之前学习时的对手相同行动的话,AI便知道要如何应对,过程不涉及任何开发组的指令。

说到这类游戏AI的最经典,必不能错过PS的《Astronoka》。在此作中,玩家是一名未来的宇宙农夫,在外太空星系种植架空蔬果。除了培育、改良品种等基本功外,玩家还需要对付每天来袭的外星害虫,不过他们具有高度学习能力,绝对不是容易应付的对手。

例如玩家在田里放下陷阱时,第一次牠们会中伏,接下来牠们会根据自己的特征来回避陷阱,好像绕道回避,甚至会长出翅膀飞过。另外,随着拆解陷阱所需技巧,害虫的能力(体力、腕力等)也会有所增加。换言之,害虫在吃下一、两次相同陷阱后就能完全回避,玩家必须把陷阱优化或更改对策才能继续阻止害虫入侵。相反,若玩家一开始放任害虫的话,害虫因为不用花工夫便可在田里大开派对,渐渐地牠们的能力会弱化,要击退牠们也变得轻而易举。

看不见的AI

可能大家会觉得,游戏AI与NPC直结,AI的思考能力全由NPC上反映出来。但其实除了NPC外,AI亦能运用在游戏其他方面,只是这些AI不像NPC的行动如此显然易见,如导航性AI正是个好例子。

现在游戏内资讯繁多,单单靠玩家自行管理的话会吃不消,因此不少作品都会加入导航AI,令游戏界面及资料整合更人性化。好像在RPG中经常见到的「自动装备」——选择后由电脑自动为角色选择最强装备,其实已是导航AI的一种;简单的AI可能纯粹只追求能力值,但较精密的AI则会考虑属性、追加效果等不同组合,以迎合玩家需要。虽然大多数情况下玩家还是要手动调整。

除了数值外,导航也会具体的提示,例如“开放世界”类作品必须要装设的目的地导航,有时游戏会尝试提出绕道来避过山脉、河流等不能通过的地形,而非直接指示最近的方向,当中亦涉及AI分析。

再退一步,游戏AI发展已不再限于在作中担任某部分支援,而是能站在开发组的角度,延伸至管理整个游戏。在丧尸游戏《求生之路》里,系统会从各种环境资讯及玩家行动中分析玩家的紧张度;当玩家处于放松状态时,敌人来袭次数会增加,相反处于紧张状态的话,敌人数目则会减少。利用这个设计,游戏便能在没有开发组明确指示下调整作品整体气氛及平衡。

整体管理AI还可以应对对白等以往被认为非常固定的游戏程序。时下游戏除剧情对白外,还会有大量闲聊等重要度低、用于营造气氛的对白;比方说当主角打倒敌人后,同伴们会说些赞赏对白。这时,如果同伴们都一起说「做得好」的话感觉会十分冗赘,这时管理AI会让其他同伴说其他对白,又或者是借与其他同伴的交流对白绕圈赞赏玩家。如此一来,游戏气氛就如在现实般自然。

当然,不是立志要学习游戏AI的话,我们的确不用怎样仔细了解它们的运作。不过随着游戏AI应用及发展越来越快及广泛,大家在玩游戏时如能多留意潜藏在游戏各地方的AI表现的话,其实也是件颇有趣的事。

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