游戲NPC背后的秘密：MMORPG中AI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

MMORPG游戲中的AI，不是指廣義的人工智能，而是特指在游戲內(nèi)NPC能夠通過(guò)環(huán)境或者事件的變化進(jìn)行邏輯判斷，從而同玩家產(chǎn)生特定的交互行為。它主要包含三個(gè)部分，分別是感知、決策、行動(dòng)。

感知：是指?jìng)蓽y(cè)周?chē)h(huán)境變化的能力，如玩家進(jìn)入視野、受到攻擊等;

決策：就是根據(jù)環(huán)境變化思考做出何種反饋，是整個(gè)AI框架主要的構(gòu)成部分，常見(jiàn)的有狀態(tài)機(jī)、行為樹(shù);

行動(dòng)：即NPC做出的具體反饋，如釋放技能、尋路等操作。

MMORPG AI是構(gòu)建在尋路、移動(dòng)、技能、視野這4個(gè)基礎(chǔ)功能之上的，尋路、移動(dòng)和技能屬于行動(dòng)，而視野更多是一種感知。

AI常見(jiàn)的三種實(shí)現(xiàn)方式

01、樸素的AI-Hard Code

舉一個(gè)游戲中常見(jiàn)的例子，一只野豬在沒(méi)有人的時(shí)候需要自動(dòng)巡邏;當(dāng)有人進(jìn)入視野的時(shí)候，它需要去接近這個(gè)玩家;當(dāng)它和玩家的距離達(dá)到2米的時(shí)候，它要發(fā)起一個(gè)技能;當(dāng)它血量低于20%時(shí)，它要逃跑。而隨著我們游戲開(kāi)發(fā)的深入，NPC越來(lái)越多，比如小鹿不會(huì)攻擊只會(huì)逃跑，狼不會(huì)逃跑但會(huì)釋放技能。

這時(shí)候問(wèn)題就出現(xiàn)了，我們?nèi)绻麨槊恳粋€(gè)NPC單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一份AI，一款游戲可能有上千種NPC，工作量會(huì)非常巨大，而且非常難以擴(kuò)展和維護(hù)。但樸素AI簡(jiǎn)單、直接、效率非常高，一般在項(xiàng)目初期應(yīng)急時(shí)使用，即項(xiàng)目上線(xiàn)之初，沒(méi)有時(shí)間、沒(méi)有能力去做AI的時(shí)候，可能簡(jiǎn)單寫(xiě)一個(gè)AI先去做測(cè)試使用。

02、有限狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)機(jī)可以歸納為三個(gè)要素，即現(xiàn)在的狀態(tài)、事件、動(dòng)作。當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。

狀態(tài)機(jī)有3個(gè)缺點(diǎn)：第一是狀態(tài)流程圖過(guò)于復(fù)雜，非常難以維護(hù);第二是難以擴(kuò)展，新加狀態(tài)的時(shí)候需要考慮已有狀態(tài)間的關(guān)系;第三是策劃不能充分參與其中，只能由程序員來(lái)完成，這會(huì)增加程序員的工作量。

03、行為樹(shù)

行為樹(shù)里面有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，有若干子節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)主要分為控制節(jié)點(diǎn)、條件節(jié)點(diǎn)和行為節(jié)點(diǎn)，條件節(jié)點(diǎn)和行為節(jié)點(diǎn)執(zhí)行都有一個(gè)結(jié)果，成功、失敗或者正在運(yùn)行中，控制節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)返回結(jié)果執(zhí)行下一步動(dòng)作。

行為樹(shù)的優(yōu)點(diǎn)是邏輯直觀、一目了然，策劃可以借助工具直接配置，不需要程序介入。而缺點(diǎn)則是樹(shù)分支數(shù)量龐大，每次遍歷尋找合適節(jié)點(diǎn)的過(guò)程消耗高。

AI尋路的四種實(shí)現(xiàn)方式

01、直線(xiàn)尋路

直線(xiàn)尋路最簡(jiǎn)單，平時(shí)經(jīng)常用的直線(xiàn)生成算法都可以拿來(lái)用，但也最容易失敗，因?yàn)槲覀冋麄€(gè)地圖不都是一個(gè)大平原，它可能有各種各樣的阻擋。

02、貪心尋路

貪心尋路的策略是每次都朝著距離較近的方向逼近一步，如果某一個(gè)方向不能走，就嘗試另一個(gè)方向。其實(shí)它還是不夠聰明，當(dāng)它遇到阻擋的時(shí)候，它可能要繞很遠(yuǎn)，或者要執(zhí)行很長(zhǎng)時(shí)間才能真正找到它的路徑。

03、A*尋路

A*尋路從任意一點(diǎn)開(kāi)始的時(shí)候，把它四周的幾個(gè)點(diǎn)放到open表里，然后從open表里取出估價(jià)函數(shù)最小的點(diǎn)，同時(shí)更新open表和close表。其中的close表負(fù)責(zé)存儲(chǔ)考察過(guò)的點(diǎn)，open表儲(chǔ)存已生成而未考察的點(diǎn)。

估價(jià)函數(shù)： f(n)=g(n)+h(n)

g(n)就是起點(diǎn)到當(dāng)前點(diǎn)的代價(jià);

h(n)是當(dāng)前點(diǎn)到終點(diǎn)的代價(jià)。

04、導(dǎo)航網(wǎng)格尋路

大平原地圖是由很多小格子組成的，如果尋路時(shí)，還需要去遍歷每個(gè)小格子的話(huà)，那么大量的時(shí)間會(huì)浪費(fèi)在每個(gè)小格子的計(jì)算中。

這時(shí)，可以讓導(dǎo)航網(wǎng)格預(yù)處理，把地圖大平原切割成一個(gè)個(gè)凸的多邊形。多邊形之間，會(huì)通過(guò)一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)合組織起來(lái)，在這個(gè)多邊形中再通過(guò)A*去尋路，這樣就可以一下子跳過(guò)很多格子，一次就找到目的地。

我們?cè)谟螒蚶锩娌皇侵挥幸环N尋路算法，一般來(lái)說(shuō)，首先看直線(xiàn)尋路能不能到達(dá)，如果可達(dá)就直接返回了，如果失敗，再?lài)L試尋找更復(fù)雜的一條路徑，會(huì)依次地去嘗試貪心尋路、A*尋路、導(dǎo)航網(wǎng)格尋路等方法，直到找到可以到達(dá)目的地的路徑。