ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ предметной области 8
1.1 Правила игры 8
1.2 Модель предметной области 10
1.3 Преимущества использования приложения 13
1.4 Обзор сред разработки 13
1.5 Преимущества внедрения нейронной сети 15
2 Требования к приложению и ИИ 17
2.1 Функциональные и нефункциональные требования 17
2.2 Функциональные требования к ИИ 19
2.3 Входные данные 20
2.4 Формализация блефа в контексте игры «Форт» 21
3 Реализация приложения 22
3.1 Структура проекта 22
3.2 Диаграммы пакетов проекта 22
3.3 Диаграмма классов 24
3.4 Паттерн Одиночка 28
3.5 Генерация колоды 29
3.6 Алгоритм перемешивания карт 30
3.7 Логика определения победителя раунда 31
3.8 Система событий 32
3.9 Распределение карт 34
3.10 Шаблонный метод 35
3.11 Паттерн Команда 36
3.12 Паттерн Стратегия 37
3.13 Состояния приложения 39
3.14 Состояния игры 40
3.15 Структура сцены процесса игры 41
3.16 Описание элементов пользовательского интерфейса 43
4 Реализация искусственного интеллекта 44
4.1 Интерфейс между ИИ и приложением 44
4.2 Подход к обучению нейронной сети 45
4.3 Генетический алгоритм 46
4.4 Функционирование нейросети 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ . . 55
ПРИЛОЖЕНИЕ А 57
Адаптации настольных игр популярны: количество скачивании может достигать нескольких миллионов. Группа друзей не всегда может собраться, а желание поиграть есть. Тут на помощь может прийти игровое приложение.
С развитием технологий многие игры переносятся в цифровую среду, что позволяет расширить возможности игрового процесса и улучшить получаемый игровой опыт.
Компьютер уже давно победил человека в таких играх, как шашки и шахматы, го или даже нарды - то есть в тех играх, где каждый имеет полное представление о положении оппонента, где каждое действие просчитываемо. Однако в других играх, где часть информации скрыта, не существует такого обилия компьютерных программ.
Кроме того, игра против интересного оппонента всегда интересно играть, и быстрое развитие нейронных сетей и машинного обучения оставляет позади традиционные модели программного поведения, ведь нейронные сети способны не просто давать принципиально новый игровой опыт, но и адаптироваться к поведению и излюбленным стратегиям игрока, увеличивая тем самым реиграбельность.
Исходя из всего вышеперечисленного была выбрана тема этой работы. Для адаптации была выбрана настольная игра «Форт».
Цель: создать приложение, которое сохраняет механики настольной игры, содержащей искусственный интеллект (нейронную сеть).
Задачи:
1. Выделить основные механики игры.
2. Изучить программные средства разработки.
3. Изучить подходы к разработке ПО.
4. Изучить архитектуры нейронных сетей и подходы к их обучению.
5. Сформулировать требования к игровому процессу.
6. Сформулировать требования к искусственному интеллекту.
7. Реализовать приложения на основе спроектированной схемы и требований к ней.
8. Реализовать искусственный интеллект в соответствии с требованиями.
Структура и объём работы
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Объём работы составляет 55 страниц.
Содержание работы
В первой главе описываются правила игры, рассматриваются аналогичные решения в области адаптации настольных игр, и блефующих нейронных сетей, указываются преимущества выбранной стратегии реализации, а также рассматриваются и сравниваются различные среды разработки компьютерных игр и плюсы внедрения нейронной сети.
Вторая глава содержит требования к будущему приложению и искусственному интеллекту и вводится формальное описание блефа в контексте разрабатываемой игры.
Третья глава содержит особенности реализации игры, диаграммы пакетов и состояний, подробности некоторых алгоритмов и структуру проекта Unity.
В четвертой главе описываются подходы к созданию нейросетей, алгоритмы их обучения, нюансы применения генетического алгоритма для достижения поставленной задачи и описание функционирования полученного искусственного интеллекта.
В заключении сделаны выводы о проделанной работе.
В процессе написания выпускной квалификационной работы была проанализирована предметная область и выделены основные механики игры. Были сформулированы и удовлетворены требования к игровому процессу и ИИ, изучены основные подходы к созданию нейросетей.
Был проведен сравнительный анализ различных решений, подходов и сред разработки программного обеспечения.
Были выделены функциональные требования к конечному приложению, а также указан ряд нефункциональных требований.
Были изучены различные подходы к проектированию систем, изучены различные архитектурные решения, ряд из которых был применен в конечной системе. Также были рассмотрены различные варианты реализации, в результате чего были выбраны оптимальные решения поставленных задач.
По итогу выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
1. Выделены основные механики игры.
2. Изучены программные средства разработки.
3. Изучены подходы к разработке ПО.
4. Изучены архитектуры нейронных сетей и подходы к их обучению.
5. Сформулированы требования к игровому процессу.
6. Сформулированы требования к искусственному интеллекту.
7. Реализовано приложения на основе спроектированной схемы и требований к ней.
8. Реализован искусственный интеллект в соответствии с заявленными требованиями.
Основная части этой работы обсуждалось на X-й международной молодежной научной конференции «Математическое и программное обеспечение информационных, технических и экономических систем» и отмечена дипломом на секции «Разработка программного обеспечения».
