Agentes y Estrategia en Tiempo Real

Los juegos de estrategia en tiempo real son juegos de estrategia que se distinguen por no basarse en un sistema de turnos. El género más común dentro de estos juegos son los juegos de guerra que se basan en la obtención de recursos, el desarrollo de construcciones, la evolución tecnológica y el control abstracto de unidades (dándoles órdenes en vez de controlando directamente cada unidad).

Lo interesante de este tipo de juegos desde el punto de vista de los agentes es que durante el juego pueden existir centenas de unidades que deben interactuar y deben de organizarse para obtener una meta común, ganar la partida.

Podemos diferenciar tres capas para los agentes. En la más baja están las Unidades, elementos que pueden actuar con individualidad. En la capa intermedia se encuentran los Grupos, que son útiles para organizar acciones en las que se precisan varias unidades, las agrupaciones más comunes son los batallones. Y en la capa superior el Mando, el agente encargado de determinar la estrategia de juego.

El Mando debe definir la estrategia a seguir para ganar la partida, suele basarse en una lista de tareas priorizadas.

Por ejemplo si la cantidad de oro que posee es insuficiente existirá una tarea con prioridad alta para recolectar oro, esa tarea creará otras mini-tareas que son necesarias para poder cumplirla, en este caso podría ser: buscar una mina de oro, construir unidades recolectoras de oro, crear un almacén de oro cercano a la mina de oro, enviar las unidades a recolectar oro.

Los Grupos ayudan a la organización de tareas que se deben de hacer de forma masiva, es inútil atacar una ciudad con una sola unidad. Los grupos suelen estar unidos por la tarea que deben de realizar.

Siguiendo con el ejemplo anterior, las unidades recolectoras de oro tienen una tarea en común, recoger oro de una mina específica. Si se terminase el oro de la mina el grupo podría tomar la iniciativa de ir a recoger oro de otra mina cercana.

Los grupos son útiles también para minimizar el cálculo de caminos, ya que no es necesario calcular el camino completo para cada unidad.

Las Unidades son agentes individuales y toman iniciativas propias sobre las tareas asignadas, o incluso pueden decidir realizar una tarea que no se le ha asignado.

El comportamiento crítico de las Unidades está en las batallas, se suelen enviar como grupos, pero una vez iniciada la batalla cada unidad debe de tomar una posición acorde a sus capacidades y del resto de unidades que se encuentran próximas. Por ejemplo un arquero es inútil en una posición avanzada y un espadachín es más inútil aún en una posición atrasada. Las unidades que no pueden atacar a otras unidades próximas, como catapultas, deben de ser protegidas por otras unidades. Estas decisiones se toman por parte de los agentes individuales.

Existe un gran problema para el uso de agentes en este tipo de juegos, y es su condición de juego en tiempo real. Para que se pueda cumplir esta condición los agentes deben de ser optimizados al máximo, tendremos cientos de ellos a la vez.

Para paliar este problema los agentes se implementan de forma simplificada. Por ejemplo no se usarán ontologías, lenguajes de información complejos o ni siquiera paso de mensajes. El uso de lenguajes de información necesita un procesamiento adicional y el paso de mensajes un consumo excesivo de memoria. la comunicación se implementará a través de memoria compartida y llamadas a métodos.

Podéis encontrar más información sobre juegos de estrategia en “Can a Realistic Artificial Intelligence be created for a Real-Time Strategy Game?” y una pequeña descripción de la implementación de la inteligencia artificial en el Age of Empires.

Agentes en el Cine

Dentro de los agentes de entretenimiento y saliendo del mundo de los juegos, disponemos de software basado en sistemas multiagentes para el mundo del cine. Un ejemplo característico y representativo puede ser Massive.

Creado para película ” El Señor de los Anillos” debido a la gran cantidad de seres que se necesitaban en las batallas, lo que hacía necesario miles de extras. Este programa permite la creación de miles de agentes con elementos personalizados y capacidad propia para tomar decisiones en escenas con miles de personajes.

Diseña los personajes con una serie de reacciones dependiendo de lo que está sucediendo a su alrededor. Estas reacciones determinan lo que hacen y como lo hacen, simulando incluso cualidades como la valentía, el cansancio o la alegría. Creando así personajes únicos en todo, desde el aspecto físico a la manera en que responde.

El Señor de los Anillos, fué la primera película donde se utilizó, pero a partir de ahí y desde su comercialización se ha utilizado en numerosas películas como en Yo Robot(2004), Ratatouille(2007) para animar a cientos de ratones, o Resident Evil(2007) entre otras.

La ya técnica de coger varios extras y duplicarlos hasta llenar el espacio- como en Galdiator- ya ha pasado.

Además Massive ya se está utilizando en los robots. Hanson Robotics creadores de Zeno se aliaron con Massive para dotar a su robot de una mayor inteligencia a medida que pase el tiempo.

Zeno es capaz de ver una imagen en su entorno para determinar la reacción a realizar. Es capaz de realizar expresiones faciales y mover su cuerpo en función de lo que percibe de su entorno. Para ello dispone de una camara en su ojo, la que manda imágenes a su cerebro, en donde se encuentra el software de Massive y con lo que puedo moverse adecuadamente y responde emocionalmente a lo que está sucediendo a su alrededor.

Para más información sobre robots o agentes físicos está disponible el siguiente link: agentes físicos

Juego de Domino usando IAD-SMA (Inteligencia Artificial Distribuida y Sistemas Multiagente)

Buscando información sobre juegos basados en agentes hemos encontrado un desarrollo muy peculiar de la Universidad de México. El proyecto consistió en el diseño e implementación de un juego de dominó usando 4 agentes artificiales, los cuales formarán dos parejas de jugadores; los agentes de una de estas parejas se comunicarán y colaborarán entre si para ganar, mientras que los agentes de la otra pareja jugarán de forma individualista.

Inicialmente se comenzó realizando la definición del mundo en el que se desenvolverían los agentes (lo que pueden percibir y modificar), en este caso el tablero de juego y las restricciones de convivencia entre los agentes (turnos…). Respecto a los agentes, para la identificación de las parejas se optó por numerarlos del 1 al 4 formando los pares una pareja y los impares otra. Dos puntos muy importantes considerados en el diseño de los agentes fueron la implementación de un mecanismo de selección de la acción y la definición de estrategias de juego. La selección de la acción es la conclusión obtenida por un agente después de llevar a cabo un ciclo observar-razonar-actuar, el cual sigue una de las arquitecturas lógicas propuestas por el enfoque clásico de LAD-SMA. En cuanto a las estrategias de los jugadores se establecieron dos una para los jugadores que conforman la pareja cooperativa y otra para los que conforman la pareja individualista.

Debido a que las reglas del juego prohíben cualquier tipo de comunicación entre los jugadores y sobre todo entre las parejas; para la comunicación de los agentes cooperativos se estableció de forma indirecta bajo una ontología o acuerdo preestablecido. Este acuerdo les permite conocer quién de los dos jugadores abrirá el juego, si les corresponde a ellos abrirlo, la función que desempeña cada uno en el juego…

Nos ha parecido un proyecto muy interesante desde el punto de vista educativo puesto que se nos permite ver las diferencias entre el uso de agentes descentralizados que observan y razonan individualmente y el uso de agentes colaborativos que actúan en beneficio de su pareja de juego.

Vídeos sobre agentes en Counter Strike

En estos vídeos podemos ver algunas de las características (y limitaciones) que citábamos en el post de Agentes en Counter Strike.

En el primer vídeo podemos ver como el jugador le ordena a los bots que lo sigan, tira la bomba fuera del escenario y por último ordena a los bots que avancen. Una vez hecho esto todos los bots intentan recuperar uno tras otro la bomba suicidándose al dirigirse fuera del escenario.

En el segundo vídeo vemos como el jugador es cazado una y otra vez por los bots que lo matan de un solo tiro (en la cabeza) aun estando de espaldas. Esto se debe a que los bots pueden percibir todo el entorno y disparar en cualquier dirección si no se les pone limitaciones.

Agentes en Counter Strike

Counter Strike ha sido durante los últimos años uno de los juegos en red más jugados a nivel mundial. Basado en el motor de uno de los considerados mejores juegos de la historia, Half Life, este juego se basa en dos equipos: Los terroristas y los antiterroristas. Dependiendo del mapa en el que se juegue los terroristas deben de instalar una bomba en uno de los dos lugares marcados, y los antiterroristas evitarlo; o mantener un grupo de cuatro rehenes, y los antiterroristas rescatarlos.

El juego apareció a mediados del 99 pero fue a lo largo del 2000 cuando empezó a hacerse famoso. Sólo disponía de un modo de juego a través de red en la que todos los personajes eran manejados por personas. En aquellos años las conexiones a internet eran menos habituales, aparecían las tarifas “planas” de conexión telefónica, y proliferaban los “cybers” o “cyber-cafés” (aunque rara vez se ofrecía café en estos locales).

Esto resultó ser un problema para muchos jugones ya que no podían disfrutar del juego en sus casas al no poseer una buena conexión a internet, o porque solo podían jugar a determinadas horas. Así que por iniciativa de los propios usuarios se empezaron a desarrollar los primeros bots para el juego. Los bots, conocidos por cualquier jugón, no son más que agentes en todas sus características. Estos bots manejaban los personajes del juego simulando la actuación de otros jugadores, lo que permitía jugar sin poseer una conexión de red ni organizar una partida con otras personas.

Los primeros bots eran agentes muy sencillos que interactuaban de forma muy limitada con el entorno del juego. Estos actuaban en solitario guiados por puntos marcados con anterioridad en el mapa para saber por donde podían moverse. Una de las características más odiosas de estos primeros bots era la precisión de sus disparos, al ser más fácil simular un tiro perfecto que la puntería humana, era común que un bot matase al jugador humano de un solo disparo en la cabeza desde distancias que lo hacían prácticamente invisible al ojo humano, incluso eran capaces de ver a través de las paredes.

Con el tiempo estos bots fueron evolucionando como sistemas multiagentes. Eran capaces de comunicarse dentro del equipo para definir estrategias o seguir ordenes dictadas por el jugador humano, y decidir si seguirlas o descartarlas. Los agentes llegaron a analizar en tiempo real el terreno y a simular la vista humana dentro del juego, así como “empeorar” la puntería para conseguir unos bots más realistas.

Como se puede ver, o como podría entrever cualquier video-jugador, los bots cumplen todas las características de los agentes y el videojuego se comporta como un sistema multiagente ideal.

Los bots son agentes que:

• Perciben el entorno: Los bots reciben cierta información del entorno, posición de objetos, procedencia de sonidos, etc.
• Interactuan con el entorno: Los bots se desplazan en un mundo virtual con unas condiciones físicas, estos pueden manejar objetos (como abrir puertas, romper ventanas) o atacar a otros agentes.
• Se comunican entre ellos: Los bots pueden usar tanto un chat como comandos de radio que les permiten organizarse.
• Se dirigen por un conjunto de tendencias buscando satisfacer unos objetivos: Dependiendo del equipo al que pertenezcan y el tipo de mapa intentaran realizar unas determinadas acciones para ganar la partida.
• Poseen sus propios recursos: Los bots, como cualquier otro jugador, al principio de la partida puede adquirir recursos, como: armas, defensas, munición o útiles.
• Poseen habilidades y ofrecen servicios: Las misiones se hacen de forma coordinada y los bots se apoyan unos a otros para llevarlas a cabo. Acciones habituales son abrir fuego de cobertura o ayudar a otro bot a alcanzar una posición elevada a la que no podría llegar el solo.

El sector de los videojuegos ha sido uno de los primeros en usar la tecnología de agentes (aunque rara vez utilizan este nombre para dirigirse a ella) de forma masiva en productos comerciales.

Agentes inteligentes y Videojuegos

Hasta hace poco la aplicación de inteligencia artificial en los videojuegos era prácticamente inexistente, todas las acciones que realizaba un jugador dentro de un videojuego estaban previstas de antemano por el desarrollador, como también lo estaban los comportamientos de los enemigos. Por ello la mayoría de los comportamientos en un juego eran predecibles y relativamente simples haciendo fácil determinar las condiciones bajo las que reaccionarían los adversarios.

Una de las razones por las que Sid Meier (Civilization), Chris Crawford (Balance of Power), y Peter Molyneux (Populous) programadores y diseñadores de videojuegos han creado interesantes juegos de ordenador es que los enemigos son capaces de reaccionar a las acciones del jugador de una forma mucho más parecida a un ser humano, son agentes reactivos y capaces de tomar decisiones inteligentes y hacen pensar a los jugadores que se enfrentan a un oponente real, como podrían hacerlo en un sistema de juego online o en red.

Actualmente los programadores usan los sistemas multi-agente en videojuegos para coordinar comportamientos de grupo, y simular personalidades y caracteres diferentes para los personajes de los juegos. Los ejemplos más comunes de juegos que requieren agentes con comportamientos discrepantes son los juegos FPGs (First person Shooters Games) que son juegos en los que el usuario tiene la impresión de estar jugando dentro de un escenario virtual contra diferentes tipos de adversarios. Y los RPGs (Role-Playing Games) en los que los personajes tienen un amplio inventario de poderes humanos y sobrenaturales. Los fans de los juegos esta clase aprecian la jugabilidad del combate medieval que es cada vez más complejo y realista en los movimientos, interacción y rasgos.

Otro tipo de juegos en los que los agentes cobran especialmente importancia son los de Estrategia en Tiempo Real (RTS). Mientras en los FPGs y los RPGs los agentes compiten unos contra otros, en los RTSs existen decenas o incluso centenas de agentes que deben de colaborar en un equipo y que deben de enfrentarse a otros equipos de agentes. Aunque para simplificarlo los agentes suelen agruparse es común que existan decenas de grupos que deben de sincronizarse para la toma de decisiones.

La inteligencia artificial, junto a la calidad gráfica y la jugabilidad se ha convertido en uno de los pilares básicos de los videojuegos, con ellos se ha desarrollado la tecnología de agentes y sin duda será una tecnología que cobrará una gran importancia para este sector.

Al principio…

Como debe de ser hacemos un post para decir de que vamos a escribir aquí.

Primero sería recomendable situar el por qué de abrir este weblog. Este blog es parte de los trabajos de la asignatura de “Sistemas MultiAgente” de Ingeniería informática de la Universidad de Vigo. Podéis encontrar un enlace al weblog de la asignatura en el blogroll.

Aquí intentaremos tratar el uso de la tecnología de agentes y sistemas multiagente en el sector del entretenimiento.

Los agentes se han utilizado desde hace mucho tiempo en el sector de los videojuegos y otros campos. Intentaremos hacer un acercamiento a su uso y los beneficios que ofrecen con respecto a otras tecnologías. Si lo encontramos interesante también haremos el análisis técnico de alguna aplicación específica para demostrar la tecnología de agentes en la práctica.