人工智能在游戏中的应用与未来展望
摘要：人工智能是全球科技发展的一个热点, 其在多个领域都有突出的应用。本文主要介绍了人工智能在游戏中的三大应用，并对其发展趋势和前景进行了相关讨论。
关键词：人工智能，游戏，发展应用，前景
一．人工智能概述
人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，在游戏中的应用也极为广泛，对玩家而言，游戏在玩法和开发上的拓展，能带来众多更有趣更精良的游戏；也会让体验变得更特别、更个性化、更令人回味。于整个产业来说，更多的创新和技术进步将推动产业的蓬勃发展，更加良性。
二．人工智能在游戏中的三类应用
1. AI智能游戏引擎
游戏AI引擎可以绕过算法，提供 “傻瓜式”的创作平台和工具：帮助开发者简化游戏制作流程，降低制作难度，塑造随机地图和创造NPC等等。目前主流的游戏AI引擎有三类：AI渲染引擎、NPC制作引擎和游戏创作引擎。
常见的有3D游戏需要提高游戏画面的表现力度, 不断提升3D图形技术的功能, 游戏画面在设计时除了重视美术设计质量外, 在游戏表现的各个环节需要编辑较多的数据, 这个程序员带来较大的挑战, 这些问题的解决归根到底是完善游戏引擎。游戏画面设计在引擎中一般采用层次的设计方式, 需要不断明确人工智能技术在各个环节的作用。游戏引擎的主要结构包括三个:高层接口、中层接口和低层接口, 具体来说,高层接口的作用是能够让用户使用人功智能技术调控中层接口,通过改变算法控制游戏中游戏角色的战术动作、攻击活动等进行操作,中层接口可以通过与底层接口相结合,控制底层接口中的动画和运动等变换速度快的画面,保证游戏中的角色能够做一些高难度的动作,为用户提供高质量的服务,底层接口的作用在于控制角色的动画与基本动作,并提供物理计算与3D渲染等功能,但是底层接口的功能只能操作角色的朝向和位置,不能进行跳跃的动作, 这些动作需要由中层接口完成。
2. 神经网络算法
要让NPC更聪明一点，目前这方面的AI解决方案主要有这四种：
有限状态机、蒙特卡洛决策树、神经网络、遗传算法。
在传统游戏中，最为广泛使用是有限状态自动机（FSM），这是一种专家型的预编程算法。与FSM相比，蒙特卡洛决策树（MCST） 会多步联想做决策，而非只就当前形势。这种多元化的行为能带来玩家更强大的个性化交互游戏体验，但其难度和成本也更大，且无学习能力。MCST模式下的NPC最大的缺陷在于学习能力。他们不能从玩家那里学习任何东西，不会根据玩家的习惯性操作做出相应的变化。
而人工神经网络（ANN）和遗传算法则可以解决机器学习的问题。**但是，神经网络下的NPC是“不可控的”（ “非线性”和“非常定性”特征导致），这给游戏的运营与维护带来不少的风险， NPC的行为将在不断学习中变得难以预测，游戏后期的调试变得异常困难，有可能出现脱轨的问题。**另一种技术——遗传算法（Genetic Algorithm）创造了一个不可击败的敌人。**遗传算法是基于达尔文进化论提出的一种决策计算模型，计算机在模拟自然进化过程中寻求最优解。**体现在游戏上，NPC会根据以往的经验去优化策略，新一轮的进攻的“敌人”会接收“牺牲者”的意志，并针对玩家的过往策略逐个击破。这意味着越强大的玩家将面临越强大的敌人，并且没有尽头。主机游戏SHMUP中，游戏开发者就为玩家置入了运用遗传算法的敌人。他们让玩家反抗经过多代进化敌人的AI，当这一代又被击败时，遗传算法对AI进行排名并使用它们创造新一代的敌人来对抗玩家。在著名进化策略类游戏孢子和怪物系列都在遗传算法上有所突破。
3. AI操作系统
人工智能操作系统的理论前身为20世纪60年代末由斯坦福大学提出的机器人操作系统 ，应具有通用操作系统所具备的所有功能，并且包括语音识别、机器视觉、执行器系统、和认知行为系统 。在游戏中，相对于游戏引擎和算法开发方向而言，它可以直接识别玩家操作，使游戏产业第一次从间接的数字控制转向更自然的模拟控制。人工智能在游戏中的运用甚至帮助现实世界的进步。因为游戏能够为现实世界提供准确数据和测试平台，例如赛车游戏为自动驾驶提供数据支持等等。
三．对人工智能游戏的未来展望
在过去的20年里，AI在游戏中取得了显着的进步。 对于今天的游戏开发者来说，创造一个高效的A.I. 系统与创造优质游戏和美妙的图像同样重要。 每个工作室都开始为A.I.分配一个专门的编程团队。 在游戏开发的早期阶段设计游戏。 他们花费更多的资源和时间来建立多样化，称职和表现良好的非玩家角色（NPC）。 更多的开发人员使用高品质的A.I. 设计使他们的游戏在竞争日益激烈的市场中脱颖而出。
理想的目标是让玩家始终沉浸在游戏中。NPC应该让人觉得是活生生会呼吸的人，而且这种错觉在游戏中不会以任何方式被打破。人类的行为很有趣，像对话这种微妙的互动行为，在未来AI可能会实现。如果能在诸如此类的互动上有所突破，那么游戏中更多的部分将有更强的互动性。说不定会产生全新类型的游戏。
四．总结
通过游戏展我们可以看到游戏AI正在向更高的质量，更适应玩家的需求，给玩家带来非凡体验的方向迅猛发展。也许我们所期待的、理想中的、极大拟人化的游戏AI将会很快得以实现，并且给我们的生活增添更多的快乐与色彩。而游戏AI也将为人类在人工智能方面的研究上添上非常重要的一笔！
