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Departamento de Informática





PROYECTO FIN DE CARRERA





COMPUTACIÓN EVOLUTIVA
APLICADA AL DESARROLLO
DE VIDEOJUEGOS: MARIO
AI








Autor: Héctor Valero Capataz

Tutor: Gustavo Recio Isasi

Director: Yago Sáez Achaerandio



Leganés, octubre de 2011
ii
Título: COMPUTACIÓN EVOLUTIVA APLICADA AL DESARROLLO DE VIDEOJUEGOS: MARIO
AI
Autor: Héctor Valero Capataz
Tutor: Gustavo Recio Isasi
Director: Yago Sáez Achaerandio




EL TRIBUNAL



Presidente:


Vocal:


Secretario:




Realizado el acto de defensa y lectura del Proyecto Fin de Carrera el día __ de _______
de 20__ en Leganés, en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de
Madrid, acuerda otorgarle la CALIFICACIÓN de







VOCAL







SECRETARIO PRESIDENTE


iii
iv
Agradecimientos





Agradezco a mi novia, mi familia, mis amigos y a mi gata, los momentos de apoyo
que me han dado en todo este proceso de realización del proyecto.

También agradecer a Emilio, Gustavo y Yago la ayuda para iniciar y finalizar este
proyecto.



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vi
Resumen



A lo largo de la historia el juego y los videojuegos han tenido una evolución
paralela, actualmente han evolucionado considerablemente hasta convertirse en productos
de alta tecnología. En el caso de los videojuegos se han convertido en una industria muy
fuerte con un volumen de negocio comparable al cinematográfico. Hasta hace unos años,
el desarrollo de los videojuegos se ha centrado en el apartado gráfico y el apartado
sonoro, dejando a un segundo plano el comportamiento de los NPCs (Non Player
Character). En la actualidad está habiendo una tendencia a centrarse cada vez más en la
inteligencia artificial (IA) de los NPCs, que da lugar a numerosos avances e
investigaciones relacionadas con la IA con el objetivo de proporcionar a los usuarios de
videojuegos un comportamiento variable e impredecible de los NPC tanto en los
enemigos como compañeros que se encuentra el usuario a lo largo del videojuego.
El presente proyecto se centra en aplicar alguna de las técnicas de IA existentes a
un videojuego, para ello se ha realizado un estudio con diferentes videojuegos en los
cuales se pueden aplicar técnicas de IA, seguidamente se hará una elección justificada de
uno de los videojuegos analizados. A continuación se determinarán que técnicas son
susceptibles a aplicar al videojuego elegido, y se elegirá una de estas técnicas, en esta
investigación se ha elegido la técnica de IA Algoritmos Genéticos (AG) dentro de la
Computación Evolutiva, y Mario AI como el videojuego a probar. La novedad de esta
investigación reside en que se desarrolla un agente autónomo e inteligente capaz de
completar varios niveles del videojuego en cuestión, mediante la utilización de los AGs.
El resultado obtenido tras la realización del proyecto ha sido exitoso. Se ha
comprobado que los AGs son apropiados en la creación de agentes que son capaces de
superar diferentes niveles de Mario AI con dificultad variable. Para comprobar
finalmente la calidad de la solución se decide participar en la competición Mario AI
Championship 2011, que se celebrará el próximos mes de noviembre, en GIC2011. Al
compararse con los resultados de años anteriores se ha verificado que el agente
desarrollado en el presente proyecto obtiene puntuaciones mayores que los participantes
de la competición en años anteriores.


Palabras clave: Videojuegos, Super Mario Bros, Algoritmos Genéticos, computación
evolutiva, inteligencia artificial, Non Player Character, computación bio-inspirada.
vii
viii
Abstract




Throughout history the games and videogames have had parallel evolution,
nowadays it have evolved considerably until it becomes high-tech products. Videogames
has become a strong industry with a turnover comparable with movie industry. Until
recently, the videogames development has focused on the graphics and sound sections,
leaving the background the behavior of NPCs (Non Player Character). But now, there is a
tendency to focus increasingly on the Artificial Intelligence (AI) of NPCs, so it makes
many advances and researches related to AI in order to provide videogames users
variables and unpredictable behaviors of enemies and partners NPCs throughout the
videogame.
This project focuses on applying some of the existing IA techniques to a
videogame, it has made a study with different videogames which can apply these AI
techniques, and afterward it has made a justified election of one of the analyzed
videogames. Next, it has determined that IA techniques can be to apply to chosen
videogame, and it has chosen one of these techniques, this research has chosen the
Genetic Algorithms (GA) in Computation Evolutionary as the AI technique, and Mario
AI as the videogame to try. The innovation of this research is to develop an intelligent
and autonomous agent that is capable of completing various levels of the videogame in
question through the use of GAs.
The obtained results after of making the project have been successful. There is
evidence that GAs are appropriate in the creation of agents that able to overcome
different levels with varying difficulty of Mario AI. To check finally the quality of the
solution it has decided to take part in the "Mario AI Championship 2010" competition, to
be held the next November in GIC2011. When it has compared with the previous years
results, it has verified that the developed agent, in this project, gets higher scores that the
participants of the competition in previous years.


Keywords: Videogames, Super Mario Bros, genetic algorithms, evolutionary
computation, artificial intelligence, Non Player Character, bio-inspired computing.


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