深度强化学习的人工智能在游戏中的运用：游戏AI入门及AI优化指南

导语：前言： 现如今，所有电子游戏都离不开AI的运用，对于游戏策划而言AI是什么，AI又是如何运作，可以说是面试时的加分项，本文在这里不探讨理论的AI（采用深度强化学习的智能AI，如腾讯AI Lab、网易伏羲AI等），旨在分享现游戏领域广泛运用的AI，给新人策划针

　　前言：

　　现如今，所有电子游戏都离不开AI的运用，对于游戏策划而言AI是什么，AI又是如何运作，可以说是面试时的加分项，本文在这里不探讨理论的AI（采用深度强化学习的智能AI，如腾讯AI Lab、网易伏羲AI等），旨在分享现游戏领域广泛运用的AI，给新人策划针对游戏AI、游戏脚本有一个初步的了解。

　　（本文接下来不包括AI底层代码，AI工具开发等程序向内容，该部分在网络上已经有很多教程大家可以去学习，个人认为策划对于底层AI的具体实现是不需要了解的，而对于AI制作与优化是需要学习的。）

　　本文的具体结构

　　一、AI的应用场景

　　人工智能开发是游戏研发中最具挑战性的任务之一[1]，那么游戏中AI的具体使用场景在哪里呢？

　　英雄联盟里怪物战斗AI、场景AI（作用于野怪刷新）、人机挑战中机器人战斗AI

　　除了大家熟知的LOL，3A大作里AI一般运用到哪里呢？

　　巫师3中的NPC AI，怪物AI等AI运用基本可以囊括现有AI的运用场景

　　从上面举的两个例子，已经可以看出现在制作游戏离不开AI。

　　二、AI通过什么方式进行设计？

　　现有游戏AI基本通过下面两个方式进行实现：行为树（Behavior Tree）与有限状态机（Finite State Machines），那么下面我们就对于这两个实现方式进行探讨。

　　2.1 什么是有限状态机

　　“状态机”是一种表示状态并控制状态切换的设计模式，常常用于设计某种东西的多个状态。而有限状态机是指游戏内的条件逻辑封装到各个状态类里。例如一个人有站立状态，跑动状态，走路状态，蹲下状态，开火状态等[2]，当一个事件发生，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。

　　但却有两个缺陷：

　　1。 各个状态类之间互相依赖很严重，耦合度很高。

　　2。 结构不灵活，可扩展性不高，难以脚本化/可视化。

　　下图是游戏中怪物入战的有限状态机，如果我们想对攻击敌人/追击敌人状态进行修改，是需要程序给我进行状态类中内容修改的。

　　那如果我们可以把本来的巡逻、追击敌人、攻击敌人等状态先进行更细分的封装，是不是更好呢？那你就可以见到状态机如下图一样的混乱，后期的维护基本很难进行。

　　结合前面两种情况，我们又可以发现，使用有限状态机，策划不能充分参与其中，只能由程序员来完成，这会增加程序员的工作量。

　　综上所述：在游戏开发中使用状态机显然不失为一种选择，首先它的概念并不复杂，其次它的实现也十分简单而直接，所以当一个简单的npc所需AI，使用状态机是完全可行的。

　　但它的缺点却也十分明显，例如难以复用，因为它往往需要根据具体的情况来做出反应，当然当状态机的模型复杂到一定的程度之后，也会带来实现和维护上的困难。

　　而现在行为树比有限状态的几个优势：

　　1。 行为树提供了强大的灵活性，很容易更改行为树的结构，也易于后期的维护与扩展；

　　2。 在程序开发了元件后，逻辑层面全部交给了策划，减少程序员工作量的同时，让策划也可以进行AI问题的初步排查。

　　正好弥补了我们上面所说的状态机的缺点，那么接下来我们就着重介绍行为树吧。

　　2.2 行为树

　　行为树就是一棵节点层次分明的树，控制着AI物体的一系列决定。从树延伸出的叶子节点，执行控制AI物体的指令。各种工具节点组成树的分支，来控制AI指令的走向以形成一系列的指令，这样来满足游戏需要。

　　它可以是一棵很高的树，可以具有完成特定功能的子树，开发者可以创建行为库并把它们适当地连接起来以达到非常真实的AI行为。开发过程是高度可迭代的，你可以先排出一个基础的行为树，然后创建新的分支来处理各种达到目标的可选方案，这些分支按照它们的优先级排列，这样AI在一个特定的行为失败可以回溯到另一个策略，这是行为树巨大优势所在。[3]

　　现在的很多项目就是Lua做逻辑开发，下图分享一下项目中使用的Lua版本行为树。

　　Lua行为树执行上图状态机的相同AI功能：

　　如果对于上图，一个简单的行为树看不懂的话，可以阅读行为树的工作原理：

　　AI 行为树的工作原理

　　在例子中，行为树的优点是逻辑直观、一目了然，策划可以借助工具直接配置，不需要程序介入。而缺点则是树分支数量庞大，每次遍历寻找合适节点的过程消耗高。

　　三、如何优化AI中的设计

　　如果仅仅只是讲述前面两点事实，这篇文章就没有什么意义，接下来分享一些自己对于AI方面的经验，也希望在你优化AI的时候，这一部分能够起到帮助。

　　3.1 NPC AI

　　在RPG游戏发展的过程中，NPC摆脱了原本傻站原地，无脑发放任务的基本模式，融入了各种各样的AI来丰富行为，《巫师3》中，白天开业的商人，巡逻街道的卫兵；《刺客信条》中，围成一团的群众，穿梭街道的小孩；《如龙0》中让玩家印象深刻的勒索哥等等，这些游戏中NPC AI的加入让整个游戏世界更加的真实，也让玩家的沉浸感有着质的提升。

　　拿《逆水寒》NPC来举例：

（编辑：二游网_173173游戏网）

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