Käytöspuut ja niiden käyttö taistelupelin tekoälyssä

Abstract

Käytöspuut ovat vielä tuore, mutta suuren luokan kaupallisissakin peleissä käytetty tekoälytekniikka, jonka avulla hallitaan monimutkaisuutta. Tämän opinnäytetyön tavoitteena on esitellä käytöspuut tekniikkana, määritellä toimivan käytöspuujärjestelmän kehityksen periaatteita, ja tarkastella käytöspuiden soveltuvuutta taistelupelin tekoälyssä.

Tekoälyllä voidaan tarkoittaa laajasti erilaisia asioita, ja tekoälyillä voi alasta riippuen olla täysin toisistaan poikkeavia tavoitteita. Peleissä tekoälyn tavoitteena on kuitenkin aina viihdyttää pelaajaa. Hauskan tekoälyn luomiseen on useita keinoja, ja tekoälyn viihdyttävyys onkin tiukasti sidoksissa kaikkiin pelin ominaisuuksiin ja järjestelmiin. Taistelupelit ovat tekoälyn kannalta erityisen haastava peligenre, sillä suuret hahmomäärät ja hahmojen yksilölliset liikkeet vaativat, että tekoälyn toimintaa voidaan hallita aina pienintä yksityiskohtaa myöten.

Käytöspuujärjestelmän toteutukseen voidaan soveltaa perusperiaatteita, joiden avulla järjestelmästä saadaan selkeä ja toimiva. Täysin uudelleenkäytettävät perusosat, osien hallintaa auttava tukijärjestelmä ja sopivilla osilla toteutettu hierarkia tekevät tekoälyn käytösmallien luomisesta sujuvaa. Lisäämällä käytöspuujärjestelmän yhteyteen sen kehitystä tukevan seurantajärjestelmän, saadaan järjestelmässä piilevät virheet löydettyä helpommin ja nopeutettua itse kehitysprosessia.

Opinnäytetyössä toteutettiin yksinkertaisen tekoälyn pohjaksi käytöspuita käyttävä tekoälyjärjestelmä taistelupeliin. Tekoälyjärjestelmän rinnalle rakennettiin seurantajärjestelmä avustamaan kehitystä. Jo yksinkertaisenkin tekoälyn toteuttaminen on äärimmäisen työlästä, ja viihdyttävän ja virheettömän tekoälyn rakentaminen on vähillä resursseilla miltei mahdotonta. Käytöspuilla rakennettu tekoälyjärjestelmä on kuitenkin tehokas tapa hallita yksilöllistä logiikkaa, ja toimii pelityypistä riippumatta.

Behavior trees are a fresh technique when creating game artificial intelligence, yet, employed even in large scale commercial games to handle complexity. The aim of this thesis is to explore behavior trees as an AI technique, define principles for developing a solid behavior tree system and determine if behavior trees can be applied to create a fighting game AI.

Depending on the field, artificial intelligence can mean vastly different concepts and have wildly varying goals. In games, however, the AI is meant to entertain the player. There are numerous ways to create an enjoyable AI, and the level of fun is closely tied to all of the features in the game. Fighting games are particularly challenging in regards to AI, as their large numbers of characters and highly individual moves require precise customization from the AI system.

Basic principles can be applied when implementing a behavior tree system to ensure a clear and solid structure. Modular components, a support framework to handle control flow and a hierarchical structure as the basis of the system help when creating AI behaviors. With an attached diagnostics system, errors in the behavior tree system can be located more easily and the development process made more effective.

As the practical part of the thesis, a behavior tree system was built as a basis for a simple fighting game AI. A diagnostics system was implemented to assist in the AI development. Creating even the simplest AI requires a tremendous amount of work, and creating an entertaining AI that functions without error is nearly impossible with scarce resources. Nevertheless, behavior trees are an effective way to handle highly individual AI logic and can be applied to any AI system regardless of genre.