AI技術(shù)將會(huì)如何改變游戲設(shè)計(jì)？

　　可能有人會(huì)問(wèn)，AI在游戲中不是很早就應(yīng)用了嗎？

　　是的，其實(shí)有電子游戲就有AI。

　　在遠(yuǎn)古的年代的游戲Pong，你的對(duì)手就是AI；

　　紅白機(jī)年代的中國(guó)象棋游戲，你的對(duì)手就是AI；

　　瑪麗那只怪物也是AI。

　　這里的AI指的是游戲中對(duì)手使用的智能，所以AI很早就應(yīng)用在游戲中了。

　　但在本篇中討論的，是近幾年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的，基于深度學(xué)習(xí)(也有基于運(yùn)籌學(xué)和博弈論等學(xué)科)的AI技術(shù)。

　　應(yīng)該說(shuō)，本文討論的AI會(huì)范圍會(huì)更大一點(diǎn)，并不止步于怪物、NPC的智能。

　　我希望通過(guò)這篇文章，看一下現(xiàn)在AI到底能為游戲行業(yè)帶來(lái)什么。

　　我會(huì)列出一些當(dāng)前的技術(shù)引用，也會(huì)有一部分我自己的想法。

　　較后恐嚇一下我的同事們，你們會(huì)被AI替代嗎？

　　AI為啥這么火？

　　AI近幾年有多火，我就不作論述了。但為什么AI這么火呢？不同的人可能有不一樣的看法，這里只講一下我自己的看法。

　　現(xiàn)在我們說(shuō)的AI技術(shù)，大部分跟深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。我認(rèn)為AI之所以火了，就是因?yàn)樯疃壬窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的加持。

　　深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的解決問(wèn)題的方式，使得人類解決問(wèn)題的能力了一個(gè)新檔次。

　　所以，我希望用比較簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)描述一下，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是什么，好讓大家了解，為什么AI技術(shù)會(huì)突然獲得高速的發(fā)展。

　　其實(shí)要明白深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不難，大家可以把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看作是一個(gè)函數(shù)。函數(shù)的一個(gè)重要功能，就是把兩個(gè)東西對(duì)應(yīng)起來(lái)。

　　在以前，我們要電腦識(shí)別一個(gè)手寫(xiě)數(shù)字“8”，那么程序員就需要寫(xiě)一個(gè)函數(shù)。

　　函數(shù)里面需要寫(xiě)一堆規(guī)則，例如：

　　有兩個(gè)圈

　　圓？有多圓？

　　上面那個(gè)大下面小

　　有多大？有多小？半徑是多少？

　　有時(shí)候上面那個(gè)圈可以不完全閉合也算...

　　天，那算什么圓？

　　我們?nèi)绻プR(shí)別一個(gè)手寫(xiě)數(shù)字的8，需要寫(xiě)很多很多規(guī)則，有時(shí)候幾乎寫(xiě)不完。

　　也就是說(shuō)，在我們現(xiàn)實(shí)里，有些人類明明能模糊地了解，但說(shuō)不上具體規(guī)則，不可描述東西。

　　不可描述就意味著，這個(gè)函數(shù)沒(méi)法寫(xiě)，也意味著無(wú)法通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。

　　深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改變這一點(diǎn)。

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)先隨機(jī)初始化網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重，就是先隨便弄一個(gè)魔法函數(shù)Magic'(x)。

　　一開(kāi)始，Magic'(x)和我們要的Magic(x)并不相同。所以輸出不一定是對(duì)的，也就是說(shuō)Magic'(x)=y',y'不等于我們要的y。

　　也就是說(shuō)，把8放到這個(gè)Magic'(x)里，網(wǎng)絡(luò)可能識(shí)別的出8的概率可能只有40，而并不是。

　　這和我們想要網(wǎng)絡(luò)識(shí)別出8有很大的差距呀，因?yàn)槲覀兿雈能識(shí)別出這些是8的概率是。

　　我們稱：y'和y之間的差距叫l(wèi)oss。

　　但這沒(méi)關(guān)系，通過(guò)反向傳播，調(diào)整f(x)的參數(shù)權(quán)重，讓loss較小化，也就是讓y'和y之間的差距減少。

　　這個(gè)過(guò)程我們稱為學(xué)習(xí)或者訓(xùn)練。

　　當(dāng)loss足夠小的時(shí)候，y'和y的差異就不大了。也就是說(shuō)，f(x)的功能和我們要的F(x)相當(dāng)！

　　如果以上的話沒(méi)明白，那不要緊。你只要明白兩點(diǎn)：

　　深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上說(shuō)是個(gè)函數(shù)。

　　有了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，我們可以把以前不能描述規(guī)則的函數(shù)造出來(lái)。

　　這就是人類科技樹(shù)拓寬的一大原因。

　　游戲性

　　回到游戲中，我們以前為游戲角色做AI，會(huì)用腳本，行為樹(shù)，狀態(tài)機(jī)等方式。

　　這些本質(zhì)上就是在描述怪物的行為，例如看到某個(gè)角色，就做什么動(dòng)作；到了某個(gè)時(shí)間，釋放某個(gè)技能。

　　但這些行為可以足夠豐富而完整地描述嗎？

　　越復(fù)雜的行為，我們就需要復(fù)雜的行為樹(shù)；越多的狀態(tài)，我們就需要越多的狀態(tài)機(jī)。

　　但當(dāng)復(fù)雜度到了一定程度，人類可能很難理解了自己創(chuàng)造的行為樹(shù)了。

　　但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以，他們制作出的AI不但戰(zhàn)勝了游戲，還戰(zhàn)勝了人類。

　　目前，AI在這方面較重要的技術(shù)叫學(xué)習(xí)

　　較有名的可以算是以下幾個(gè)：

　　征服Atari游戲——Deep Mind

　　較前沿：當(dāng)我們以為Rainbow就是Atari游戲的時(shí)，Ape-X出來(lái)把Rainbow秒成了渣！

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/36375292

　　征服圍棋——Alpha GO

　　AlphaGo

　　https://www.zhihu.com/topic/20038840/hot

　　征服德州撲克——Pluribus

　　機(jī)器之心：AI攻陷多人德?lián)湓俚荢cience，訓(xùn)練成本150美元，每小時(shí)1000刀

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/73268685

　　(Pluribus沒(méi)有用上深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用的更多是博弈論CRF為基礎(chǔ)的剪枝)

　　征服麻將——微軟Suphx

　　真雀神，微軟亞研推出麻將AI，還上了專業(yè)十段

　　https://tech.sina.com.cn/csj/2019-08-29/doc-ihytcitn2805087.shtml

　　征服星際爭(zhēng)霸——Alpha Star

　　陳雄輝：淺談AlphaStar

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/97720096

　　征服榮耀——絕悟

　　騰訊：騰訊AI「絕悟」打，把職業(yè)選手干掉了

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/76482309

　　現(xiàn)在的AI已經(jīng)能把人類花式吊打了！甚至到了有人已經(jīng)發(fā)表AI威脅論的程度了！

　　但請(qǐng)容我先潑潑冷水，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練可不是套套公式就能實(shí)現(xiàn)的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的要求都非常高。

　　首先，AI訓(xùn)練消耗大量資源，包括時(shí)間和算力。

　　跟李世石對(duì)戰(zhàn)的版本稱為AlphaGo Lee，是一個(gè)分布式系統(tǒng)，運(yùn)行在Google云上，使用了48個(gè)TPU，總耗能約。

　　而圍棋雖然看上去比較復(fù)雜，但和其他游戲來(lái)說(shuō)還算是簡(jiǎn)單的了。畢竟圍棋是個(gè)回合制游戲。如果像星際這樣的復(fù)雜游戲，則需要更多。

　　另外，AI在開(kāi)發(fā)過(guò)程中有不確定性。

　　我認(rèn)為算力和時(shí)間并不是一個(gè)主要因素，至少在游戲制作下不是。

　　畢竟當(dāng)前的算力下，很多算法已經(jīng)能擊敗人類。而且算力必然會(huì)不斷。

　　但深度學(xué)習(xí)還有一個(gè)不能忽略的因素：深度學(xué)習(xí)算法帶有不確定性。

　　AI的學(xué)習(xí)能力除了與算法有關(guān)，也與環(huán)境有關(guān)，也和參數(shù)有關(guān)，不同參數(shù)之間可能是天差地別。

　　調(diào)整參數(shù)，然后等待AI的訓(xùn)練，根據(jù)結(jié)果再調(diào)整參數(shù)?？赡芙?jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的等待才能獲得大成。

　　所以很多搞深度學(xué)習(xí)的人會(huì)把自己比喻成煉丹師。

　　但這種不確定性正在逐步減少，因?yàn)樗惴ㄊ遣粩喔赂倪M(jìn)的。從DQN到SAC，就是一個(gè)不斷解決實(shí)際問(wèn)題，讓算法更強(qiáng)，更快，更穩(wěn)定的過(guò)程。

　　以上，我們對(duì)學(xué)習(xí)(Reinforcement Learning)進(jìn)行了一些介紹。那么學(xué)習(xí)能夠帶給游戲什么呢？

　　我認(rèn)為學(xué)習(xí)在游戲中應(yīng)用應(yīng)該有一個(gè)前提：這項(xiàng)技術(shù)并不是為了擊敗玩家，而是為了增強(qiáng)玩家在游戲中的體驗(yàn)。

　　經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)的AI作為玩家的對(duì)手或者敵人，上限是很高的。

　　我們可以通過(guò)弱化，把AI調(diào)整成適合當(dāng)前玩家技術(shù)水平的難度。

　　有趣的事情就發(fā)生了。

　　以前我們?yōu)榱苏{(diào)整難度，通常會(huì)從數(shù)值入手。

　　但如果用學(xué)習(xí)的方法，我們還能開(kāi)辟另外一個(gè)維度的難度，讓游戲更豐富。

　　提醒：AI不可預(yù)知性會(huì)更強(qiáng)。

　　不像已經(jīng)設(shè)定好的行為樹(shù)，AI的不可預(yù)測(cè)性將會(huì)增強(qiáng)。這讓AI更像“人”，當(dāng)然是件好事。但設(shè)計(jì)師對(duì)AI的掌控也會(huì)降低，意味著對(duì)玩家體驗(yàn)的控制的性也會(huì)相應(yīng)降低。

　　但數(shù)值會(huì)消失嗎？我想并不會(huì)的。

　　因?yàn)閿?shù)值是很直觀，大部分玩家都需要數(shù)值，數(shù)值在很多游戲中決定了難度。

　　我不會(huì)告訴你：游戲公司需要賺錢，數(shù)值是核心。

　　學(xué)習(xí)并不會(huì)完全替代數(shù)值和技能設(shè)計(jì)，但會(huì)給設(shè)計(jì)師多一項(xiàng)控制難度的工具。

　　在學(xué)習(xí)方面國(guó)外的deepmind和openAI等公司處于地位，但更多是從事基礎(chǔ)算法研究。

　　國(guó)內(nèi)有一家專注于AI+游戲的公司——超參數(shù)。超參數(shù)的CEO劉總正是騰訊AI Lab總經(jīng)理、圍棋AI“絕藝”、榮耀AI“絕悟”的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。

　　(曾經(jīng)有幸拜訪劉總，劉總是個(gè)非常有遠(yuǎn)見(jiàn)并且很nice的人。在AI+游戲這方面啟發(fā)了我許多，產(chǎn)生寫(xiě)這篇文章的想法，感謝。)

　　如何評(píng)價(jià)手機(jī)游戲《輪到你了揭秘篇》？

　　https://www.zhihu.com/question/380151590/answer/1084924352

　　關(guān)卡生成和輔助設(shè)計(jì)

　　由于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)足夠強(qiáng)，而且行為更接近人類。我們可以用這樣的AI輔助我們生成一些關(guān)卡。

　　例如三消游戲、Roguelike類游戲。

　　我們可以通過(guò)一定的規(guī)則生成關(guān)卡，然后用AI進(jìn)行。

　　我們生成的關(guān)卡是否能通過(guò)？是多少？或者說(shuō)容錯(cuò)率是多少？

　　新的英雄、卡牌的足夠強(qiáng)還是太逆天呢？新英雄的行為是否足夠豐富，還是一招打天下？

　　國(guó)內(nèi)已經(jīng)有公司已經(jīng)這樣做了。聞?wù)f這家公司已經(jīng)被字節(jié)收購(gòu)了。

　　預(yù)計(jì)未來(lái)將會(huì)在一些小游戲中應(yīng)用到學(xué)習(xí)AI，因?yàn)樾∮螒驙顟B(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單，要求算力較低；同時(shí)算法也比較成熟。我自己也試過(guò)用AlphaZero的算法實(shí)現(xiàn)一些小游戲的AI。

　　事實(shí)上，AI如果足夠豐富，小游戲的體驗(yàn)層次也會(huì)得到，一些原來(lái)并不適合做成游戲的桌游，也能成為線上的游戲了。

　　卡牌類、回合類游戲也將會(huì)很快用上學(xué)習(xí)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。

　　故事性

　　游戲的故事性包括美術(shù)、文案、配樂(lè)等部分。我將嘗試從游戲制作流程，當(dāng)前有什么AI技術(shù)能幫助到各個(gè)崗位的同學(xué)。

　　我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)美術(shù)。

　　1.美術(shù)

　　原畫(huà)階段

　　永遠(yuǎn)的PS，Adobe在這方面走得很遠(yuǎn)。

　　【官宣】Adobe 2019史詩(shī)級(jí)加強(qiáng)，官宣的視頻看著就是舒服！

　　https://www.bilibili.com/video/BV1ot411d7iH?p=2

　　我認(rèn)為AI在這方面能幫助美術(shù)同事減輕很多不必要的工作壓力。例如把人物從背景摳出來(lái)這些煩而不難的工作，在AI的加持下將會(huì)變得更簡(jiǎn)單，操作將會(huì)變得越來(lái)越智能。

　　對(duì)了，二次元的老婆，可以直接批量生產(chǎn)。

　　機(jī)器之心：想用StyleGAN生成老婆？來(lái)看看這個(gè)小哥的復(fù)現(xiàn)細(xì)節(jié)吧

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/102085621

　　這里用到的是對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GAN。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以讓你的老婆生成不同的表情。

　　建模

　　2D轉(zhuǎn)3D的GAN，通過(guò)照片，原畫(huà)直接生成3D模型，可能在不遠(yuǎn)將來(lái)就能實(shí)現(xiàn)。這不是神筆馬良？

　　但這項(xiàng)技術(shù)目前還不夠成熟，距離實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)該還有一段距離吧。

　　AI科技大本營(yíng)：AI做不了“真”3D圖像？試試Google的新生成模型

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/51665714

　　動(dòng)作

　　現(xiàn)在角色動(dòng)作很多時(shí)候，還必須由動(dòng)作設(shè)計(jì)師逐個(gè)骨骼調(diào)整。而動(dòng)作捕捉技術(shù)雖然成熟，但價(jià)錢挺貴的。

　　那能不能加起兩三臺(tái)手機(jī)就能做出輕量級(jí)的動(dòng)捕系統(tǒng)呢？

　　答案是目前還沒(méi)有。但我估計(jì)未來(lái)不久就可以做出來(lái)。

　　人臉識(shí)別或者目標(biāo)檢測(cè)算法，可以跟蹤屏幕上的物件。將其映射到3D骨骼上應(yīng)該也不是難事。

　　在擴(kuò)散一下思維，要找到適合的視頻，就能把動(dòng)作套到模型上。

　　現(xiàn)在表情已經(jīng)可以捕捉了。

　　其實(shí)表情演出，已經(jīng)能大大豐富游戲的戲劇性。

　　蒙皮貼圖

　　通過(guò)GAN和風(fēng)格轉(zhuǎn)換技術(shù)，做到輸入一張圖，按照該圖的風(fēng)格配色，應(yīng)該很成熟的功能了。

　　一波：淺談風(fēng)格遷移（二）任意風(fēng)格遷移

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/129826350

　　ICON

　　輸入icon的文字，加上游戲風(fēng)格。

　　通過(guò)nlp+知識(shí)圖譜+GAN的結(jié)合或許已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)了。

　　如果用在游戲制作，可能會(huì)較為粗糙。但如果是讓玩家自己生成家徽，戰(zhàn)旗等圖標(biāo)，或者是個(gè)好主意。

　　2.文案

　　利用GTP2.0技術(shù)，可以進(jìn)行一小段文字的擴(kuò)寫(xiě)。