Umělá inteligence a rozhraní pro hru Osadníci z Katanu
Loading...
Date
Authors
Husa, Rostislav
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Tato bakalářská práce se zaměřuje na tvorbu uživatelského rozhraní, datové reprezentace probíhající hry a návrh a implementaci umělé inteligence protivníka pro deskovou hru Osadníci z Katanu v její základní verzi. Motivací je jednak skutečnost, že ačkoliv se tato hra již dočkala několika implementací, žádná z nich nenabízí umělou inteligenci na úrovni, která by pro zkušeného hráče byla výzvou. Za druhé pak to, že analýza rozhodovacího procesu hráče v průběhu hry je netriviální problematikou, jejíž rozbor z pohledu umělé inteligence slibuje přínosné poznatky. Tvorba uživatelského rozhraní a datové reprezentace hry není hlavním zaměřením této práce, je však nezbytným krokem k tomu, aby bylo možné vytvořenou umělou inteligenci patřičně otestovat a odhalit případné nedostatky. V první části je prezentován stručný úvod do problematiky uplatnění umělé inteligence na poli stolních a deskových her, ať už jako studijních příkladů k ověření algoritmů se širším uplatněním, nebo přímo s cílem překonání lidského hráče. Také je zde zmíněna historie hry a její klíčové charakteristiky, především pak ty vztahující se k pohledu na problematiku z hlediska umělé inteligence. Závěr první části pak shrnuje plánované kroky a cíle této práce. V následující části je pak představen přehled jednotlivých oblastí umělé inteligence, jejichž dosavadních poznatku může být uplatněno při analýze problematiky, na kterou se zaměřuje tato práce. Dále jsou pak zmíněny možné přístupy k návrhu inteligence hráče (bota) spolu se stručným přehledem jejich obvyklého nasazení, zhodnocením jejich vlastností a shrnutím očekávaných výhod a nevýhod. Třetí část se zaměřuje na analýzu hry osadníci z Katanu jako takové. Představuje jednotlivé herní mechanismy, součásti herní plochy a jejich význam, možnosti interakce hráčů mezi sebou a dosažení cíle hry. Následuje rozbor jednotlivých fází herního kola s představením rozhodnutí, která hráč v jeho průběhu činí, zhodnocení jejich dopadu na hru a jejich důležitosti pro úspěšnou herní strategii. Zvláštní důraz je pak kladen na fázi obchodu, která je kooperativním prvkem hry a vyžaduje tedy nejen nalezení optimálního postupu jednoho z hráčů, ale nalezení kompromisu mezi hráči. V závěru této části jsou shrnuty obvyklé herní strategie a případné přechody mezi nimi v průběhu hry. Dále se věnuje návrhu výsledné aplikace, rozdělení funkcionality do jednotlivých segmentů implementace - uživatelského rozhraní, datového modelu probíhající hry a modulu umělé inteligence bota. Následuje rozbor možných přístupů ke konkrétním způsobům implementace inteligence hráče (bota) v pořadí priority realizace. Zmíněna je také forma zápisu logu z probíhající hry, umožňující monitorování chování aplikace jako takové i jednotlivých rozhodovacích kroků umělé inteligence, což je nezbytné pro ladění a případné opravy programu. Na to navazuje podrobný popis implementace shrnující detaily, které zůstaly v předchozí sekci nevyjasněny, nebo se v implementaci oproti návrhu změnily. Do podrobností je zde také rozebrána funkce uživatelského rozhraní a práce s ním. Následující sekce je věnována zhodnocení výsledků. Jsou stručně představeny testy použité k prověření toho, nakolik aplikace splnila očekávání a v co nejpřehlednější formě shrnuty a sumarizovány jejich výsledky. Prověřeno je srovnání jednotlivých implementací umělé inteligence proti sobě a především srovnání ve hře proti živému hráči. Závěrečná sekce pak zhodnocuje výsledky práce jako takové a zamýšlí se nad možnostmi navázání na učiněná zjištění a dalšího využití aplikace.
Subject of this thesis is creation of graphical user interface, internal data representation of going game progress and design and implementation of player artificial intelligence bot for a game of The Settlers of Catan in the basic version of the game. One part of the motivation behind the idea is the fact that while the game already has several computer implementations, none of them can so far be a challenging opponent for an experienced player. Another reason is that analysis of player decision making process presents a nontrivial problematic that can bring valuable knowledge when studies from artificial intelligence point of view. Creation of graphical user interface and internal representation of ongoing game aren't focus of this project, they however are necessary step to allow for proper verification of bot functionality and revealing possible issues that need to be addressed. First section presents overview of application of artificial intelligence in the field of board and tabletop games, both as case studies for a verification of algorithms with wider application and with the purpose of challenging and overcoming ability of human player. This section also lists a brief history of the game and highlights its characteristics, focusing on those relevant to potential bot design. End of this section the summarises goals and planned steps of this thesis. Next section brings more focus on individual areas of artifical intelligence theory, highlighting those that can be used for the analysis of problematic at hand. The suitable options of specific approach to the bot design are also mentioned here, giving brief review of their usual primary use and their respective strengths and weaknesses. Third section further explains the Settlers of Catan game itself. Introduces individual game mechanics, game board components and their function as well as the means of player interaction and point scoring. This is followed by more detailed description of individual game steps, overviewing the decisions players are making during each of them and their impact on successful gameplay. Further emphasis is given on the trading, as it represents the cooperative aspect of the game and thus doesn't require one player's optimal choice but the ability to find consensus between players. Lastly this section mentions commonly used game strategies and possible flow of the gameplay between them. Following section focuses on design of the planned application, intended distribution of functionality between individual components - graphical user interface, data representation of the game and framework of the player bot. Followed by explanation of their respective details and expected issues that need to be resolved. Next up is overview of the possible ways of bot design in order of implementation priority. Importance of log record necessary for proper monitoring of both application functionality and bot decision making is also mentioned here. As a direct follow up, next section goes into detail of actual application implementation, explaining aspects that were not clarified in the previous section or that changed against the original design. This section also describes specifics of user interface and its use. Next section evaluates results of the whole project. This opens with introduction of tests perpared to measuere application performance, followed by listing of their outcomes and summarisation of the results. Individual implementations of the arificial intelligence are compared against each other and more importanly against a live player. Last section draws conclusion from the outcomes of the project, presenting possible use in the future and prospects of a follow up work and project extension.
Subject of this thesis is creation of graphical user interface, internal data representation of going game progress and design and implementation of player artificial intelligence bot for a game of The Settlers of Catan in the basic version of the game. One part of the motivation behind the idea is the fact that while the game already has several computer implementations, none of them can so far be a challenging opponent for an experienced player. Another reason is that analysis of player decision making process presents a nontrivial problematic that can bring valuable knowledge when studies from artificial intelligence point of view. Creation of graphical user interface and internal representation of ongoing game aren't focus of this project, they however are necessary step to allow for proper verification of bot functionality and revealing possible issues that need to be addressed. First section presents overview of application of artificial intelligence in the field of board and tabletop games, both as case studies for a verification of algorithms with wider application and with the purpose of challenging and overcoming ability of human player. This section also lists a brief history of the game and highlights its characteristics, focusing on those relevant to potential bot design. End of this section the summarises goals and planned steps of this thesis. Next section brings more focus on individual areas of artifical intelligence theory, highlighting those that can be used for the analysis of problematic at hand. The suitable options of specific approach to the bot design are also mentioned here, giving brief review of their usual primary use and their respective strengths and weaknesses. Third section further explains the Settlers of Catan game itself. Introduces individual game mechanics, game board components and their function as well as the means of player interaction and point scoring. This is followed by more detailed description of individual game steps, overviewing the decisions players are making during each of them and their impact on successful gameplay. Further emphasis is given on the trading, as it represents the cooperative aspect of the game and thus doesn't require one player's optimal choice but the ability to find consensus between players. Lastly this section mentions commonly used game strategies and possible flow of the gameplay between them. Following section focuses on design of the planned application, intended distribution of functionality between individual components - graphical user interface, data representation of the game and framework of the player bot. Followed by explanation of their respective details and expected issues that need to be resolved. Next up is overview of the possible ways of bot design in order of implementation priority. Importance of log record necessary for proper monitoring of both application functionality and bot decision making is also mentioned here. As a direct follow up, next section goes into detail of actual application implementation, explaining aspects that were not clarified in the previous section or that changed against the original design. This section also describes specifics of user interface and its use. Next section evaluates results of the whole project. This opens with introduction of tests perpared to measuere application performance, followed by listing of their outcomes and summarisation of the results. Individual implementations of the arificial intelligence are compared against each other and more importanly against a live player. Last section draws conclusion from the outcomes of the project, presenting possible use in the future and prospects of a follow up work and project extension.
Description
Citation
HUSA, R. Umělá inteligence a rozhraní pro hru Osadníci z Katanu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2015.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
doc. Ing. František Zbořil, CSc. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Lukáš Burget, Ph.D. (člen)
Ing. Zbyněk Křivka, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Adam Rogalewicz, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2015-06-18
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm " C ".
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení