Items and actions in 3D virtual environment Emohawkville

• Název práce v češtině: Předměty a akce v 3D prostředí Emohawkville
• Název v anglickém jazyce: Items and actions in 3D virtual environment Emohawkville
• Klíčová slova: 3D virtuální prostředí, inteligentní virtuální agenti, akce a procesy
• Klíčová slova anglicky: 3D virtual environments, intelligent virtual agents, actions and processes
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jakub Gemrot, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 21.03.2013
• Datum zadání: 26.03.2013
• Datum potvrzení stud. oddělením: 07.05.2013
• Datum a čas obhajoby: 09.09.2013 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 02.08.2013
• Datum odevzdání tištěné podoby: 02.08.2013
• Datum proběhlé obhajoby: 09.09.2013
• Oponenti: Mgr. Klára Pešková, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Inteligentní virtuální agenti (IVA) jsou vytvářeni již více než 10 let a to jak na poli průmyslu, tak na akademické půdě. V průmyslu jsou IVA používáni zejména ve videohrách či válečných simulacích. Na akademické půdě se vyskytují v rámci imersivních projektů virtuálního vypravěčství, psychologických experimentů či zachycení kulturních zvyků. Tvorba těchto agentů je velice složitá, neboť jejich cílem není nic menšího než realistickým způsobem ztvárnit chování lidí či zvířat.

Jednou ze součástí tvorby IVA je specifikace jejich chování, tedy tvorba mechanismu výběru akcí. Takový mechanismus určuje, jaké akce má IVA provádět v závislosti na stavu prostředí a znalostech IVA. Tvorba tohoto mechanismu je netriviální. Problémy kladou zejména specifikace chování pro paralelní cíle IVA či reakce na exogenní události, které nutí IVA k přerušení své činnosti. Zde vyvstávají otázky, jak kombinovat cíle IVA, jak zajistit, aby se IVA vrátil k přerušenému plánu, či jak specifikovat transitivní chování, které zajistí přechod od jednoho plánu k jinému.

Na akademické půdě za minulou dekádu vzniklo vícero formalismů umožňujících různé problémy výběru akcí řešit, avšak neexistuje dostupné komplexní virtuální 3D prostředí, kde by bylo možné tyto formalismy testovat a porovnávat.

Na MFF UK již několik let vzniká virtuální 3D prostředí Emohawkville, které je modelem fiktivního 3D města pro Unreal Engine 2. Výhodou Emohawkville je jeho těsná integrace splatformou Pogamut 3, ve které je možné zapisovat chování IVA v jazycích Java, POSH a GOAL.

Toto prostředí má však svá omezení, které ve výsledku limitují chování IVA:
a) prostředí neobsahuje předměty a k nim kontextové akce (např. hrnec, špagety + vlož špagety do hrnce),
b) prostředí neeviduje inventář IVA,
c) prostředí neobsahuje lidského hráče, jenž by měl stejné možnosti jako IVA, a není tedy možné vytvářet chování IVA, které by spolupracovalo s lidským hráčem.

Cílem této implementační práce je:
1) Přenést Emohawkville z Unreal Engine 2 do modernějšího herního engine Unreal Development Kit (UDK).
2) Vytvořit knihovnu v UDK, která umožní přidávání nových předmětů a akcí do prostředí Emohawkville.
3) Vytvořit knihovnu v Javě pro Pogamut 3 platformu, která umožní Pogamut 3 agentům využívat nové výhody Emohawkville.
4) Implementovat lidského hráče pro Emohawkville v UDK.
5) Demonstrovat nové možnosti Emohawkville implementováním Pogamut 3 agentů, které v prostředí Emohawkville odehrají předem dohodnutý scénář (např. nákup surovin a uvaření oběda). Tento scénář bude interaktivní, tj. lidský uživatel do něj bude moci vstupovat.

Zadavatel práce dodá studentovi potřebné 3D modely předmětů. Jejich tvorba není předmětem práce. Předmětem práce taktéž není tvorba animací IVA pro provádění nových akcí, ale knihovna musí podporovat jejich pozdější přidání, což bude demonstrováno použitím některých z existujících animacích pro IVA, které prostředí Emohawkville nabízí.

Seznam odborné literatury

Gemrot, J., Kadlec, R., Bida, M., Burkert, O., Pibil, R., Havlicek, J., Zemcak, L., Simlovic, J., Vansa, R., Stolba, M., Plch, T., Brom C.: Pogamut 3 Can Assist Developers in Building AI (Not Only) for Their Videogame Agents. In: Agents for Games and Simulations, LNCS 5920, Springer, 2009, pp. 1-15.

Russell, S., Norvig, P.: Artificial Intelligence: A Modern Approach, 1995

Wooldridge, M. (July 7, 2009) An Introduction to MultiAgent Systems. Wiley. ISBN-13: 978-0470519462

Cyril Brom, Jakub Gemrot, Michal Bída, Ondrej Burkert, Sam J. Partington and I, POSH Tools for Game Agent Development by Students and Non-Programmers, in the proceedings of CGAMES06.

Bryson, J.J.: Inteligence by design: Principles of Modularity and Coordination for Engineering Complex Adaptive Agent. PhD Thesis, MIT, Department of EECS, Cambridge, MA. (2001)

Předběžná náplň práce

Tvorba komplexního 3D prostředí pro potřeby inteligentních virtuálních agentů.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Creation of complex 3D virtual environment for intelligent virtual agents.