Evaluace jazyků pro tvorbu chování inteligentních virtuálních agentů

• Název práce v češtině: Evaluace jazyků pro tvorbu chování inteligentních virtuálních agentů
• Název v anglickém jazyce: Evaluation of languages for creating intelligent virtual agent behaviors
• Klíčová slova: inteligentní virtuální agenti, specifikace virtuálního chování, jazyky, porovnání použitelnosti
• Klíčová slova anglicky: intelligent virtual agents, virtual behavior specification, languages, usability comparison
• Akademický rok vypsání: 2012/2013
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jakub Gemrot, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 02.03.2013
• Datum zadání: 23.07.2013
• Datum potvrzení stud. oddělením: 26.07.2013
• Datum a čas obhajoby: 10.09.2013 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 14.08.2013
• Datum odevzdání tištěné podoby: 02.08.2013
• Datum proběhlé obhajoby: 10.09.2013
• Oponenti: prof. RNDr. Tomáš Bureš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Inteligentní virtuální agenti (IVA) se vytváří již více než 10 let a to jak na poli průmyslu, zejména v počítačových hrách či válečných simulací, tak i na akademické půdě 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 tvorby mechanismu výběru akcí. Mechanismus výběru akcí IVA je systém, který určuje, jaké akce má IVA v prostředí provádět v závislosti na stavu prostředí a znalostí 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 IVA k jinému.

Na akademické půdě za minulou dekádu vzniklo vícero formalismů umožňujících různé problémy výběru akcí řešit, avšak málo z nich bylo testováno na reálných scénářích v 3D virtuálním prostředí, které s sebou nese problémy omezené racionality (IVA musí rozhodovat v rámci desítek nejvýše stovek milisekund).

Cílem práce je navrhnout scénáře, které budou vyžadovat implementaci chování pro jednoho či více IVA, a budou sloužit k otestování různých aspektů rozhodování IVA. Scénáře budou mít charakter specifikace automatických herních testů, které budou klást požadavky na výstupní chování IVA v daném prostředí. Scénáře budou specifikovány pro prostředí počítačové hry Unreal Tournament 2004 (UT2004) a prostředí virtuálního města Emohawkville (vytvářeného na MFF UK).

Specifikované scénáře dále student implementuje ve formalismech If-Then (Java), POSH, GOAL a v jednom z formalismů, jehož interpret bude muset student nejprve spojit s platformou Pogamut 3 (např. Jason, 2-APL či Jazzyk).

Na základě implementace testovacích scénářů student vytvoří vlastní mechanismus výběru akcí, který umožní specifikovat rozhodování IVA vhodnějším způsobem. Nový mechanismus výběru akcí nemusí nutně doprovázet specifikace vlastního jazyka pro zápis výběru akcí, může se jednat např. o Java knihovnu spolud s metodikou jejího využití při tvorbě chování IVA.

Výhody nového mechanismu výběru akcí student prokáže na implementaci testovacích scénářů.

Seznam odborné literatury

Rafael Bordini, Mehdi Dastani, Jurgen Dix, and Amal El Fallah Seghrouchni, editors. Multi-Agent Programming: Languages, Platforms and Applications. Springer, 2005.

K.V. Hindriks. Programming rational agents in goal. In Multi-Agent Programming: Languages, Tools and Applications, pages 119{157. Springer US, 2009.

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.

Jeff Orkin: Three States and a Plan: The A.I. of F.E.A.R., GDC 2006

Fu, D., Houlette, R., "The Ultimate Guide to FSMs in Games," AI Game Programming Wisdom II, Charles River Media (2004): pp. 283-302

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)

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

Předběžná náplň práce

Cílem práce je návrh a implementace testovácích scénářů pro inteligentní virtuální agenty (IVA), které budou sloužit k porovnání vhodnosti jazyků (Java, POSH, Jason, Goal, či jiné) jakožto nástrojů pro specifikaci chování IVA. Na základě tohoto porovnání student navrhne nový způsob (ať už jazyk, metodiku, či knihovnu pro vhodný jazyk) specifikace chování IVA a demonstruje jej implementací chování IVA pro navržené scénáře.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The goal of this thesis is to design and implementation of scenarios for intelligent virtual agents (IVAs), which will be used for the purpose of usability comparison between languages (Java, POSH, Jason, Goal, etc.) as tools for IVA behavior specification. Finally, the student will design and implement own formalism for IVA behavior specification and demonstrate its usefulness by implementing IVA behaviors for previously designed scenarios.