游戲開發(fā)應(yīng)用中的“人工智能”課程教學(xué)方法探討

　　摘 要： 人工智能是近年來(lái)發(fā)展比較迅速的一門學(xué)科，已在許多實(shí)際領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用。作者以游戲系“人工智能”課程為背景，結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐，分別從教學(xué)內(nèi)容及其特點(diǎn)、教學(xué)方法和教學(xué)效果等方面進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)人工智能教學(xué)和學(xué)習(xí)者具有一定的參考價(jià)值。
　　關(guān)鍵詞： 游戲開發(fā) 人工智能 教學(xué)方法
　　1．背景
　　隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，人們的生活方式發(fā)生了許多重大的變革，其中之一便是網(wǎng)絡(luò)游戲的盛行。如同雨后春筍般冒出來(lái)的網(wǎng)吧，以及快速增長(zhǎng)的PC，使得人們接觸到互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，這就為網(wǎng)絡(luò)游戲的傳播與發(fā)展創(chuàng)造了可能。一方面，數(shù)量龐大的網(wǎng)民群體中，年輕人占了絕大部分，網(wǎng)絡(luò)游戲豐富了社會(huì)公眾的文化娛樂(lè)生活，深受廣大年輕人喜愛(ài)，這更促進(jìn)了游戲產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。另一方面，現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏加快，人們壓力日益增大，許多人傾向于在網(wǎng)游中尋求安慰，釋放壓力，因而全球市場(chǎng)對(duì)于網(wǎng)游的需求有增無(wú)減。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)游戲越來(lái)越高的要求，游戲逐漸向真實(shí)體驗(yàn)、感覺(jué)、觸覺(jué)等人性化發(fā)展，讓玩家有身臨其境的感覺(jué)，在整個(gè)游戲過(guò)程中得到享受游戲的一種特別的快樂(lè)和放松。［１］
　　近年來(lái)3D影像和仿真科技的不斷發(fā)展，讓游戲開發(fā)人員得以創(chuàng)建出更吸引人、更令人沉迷其中的游戲環(huán)境。然而要做出更能令人流連忘返的游戲就得應(yīng)用人工智能（AI）。AI的應(yīng)用使游戲角色能夠任意走動(dòng)、角色可以走進(jìn)障礙物、能夠控制非玩家角色是否按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)運(yùn)動(dòng)等，同時(shí)，AI還能延長(zhǎng)游戲的生命周期，讓游戲更加有趣和更具有挑戰(zhàn)性。
　　AI能夠處理游戲角色的追趕、躲避、聚集、避障和尋徑問(wèn)題；AI給游戲角色賦予模糊邏輯和有限狀態(tài)機(jī)等基于基本規(guī)則的推理能力；AI腳本可以擴(kuò)充AI引擎，讓設(shè)計(jì)者和玩家更好地設(shè)計(jì)和玩游戲，等等。因此，將AI應(yīng)用在游戲開發(fā)中以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)游戲角色的各種行為勢(shì)在必行，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　2．教學(xué)內(nèi)容及其特點(diǎn)
　　本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容主要是處理追趕、躲避、聚集、攔截和避障等問(wèn)題，使用經(jīng)典A*算法及其改進(jìn)算法解決尋路問(wèn)題，以及有限狀態(tài)機(jī)，等等。本文主要針對(duì)游戲中游戲角色的尋路問(wèn)題進(jìn)行探討。游戲設(shè)計(jì)中游戲角色的尋路問(wèn)題是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的方法是應(yīng)用A*算法及其改進(jìn)算法等來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲角色的尋路問(wèn)題，目前逐漸有學(xué)者應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、粒子群算法等智能算法來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲角色的尋路問(wèn)題。如：迷宮尋路游戲中《幫助Bob找到回家的路》應(yīng)用遺傳算法，《智能采礦》游戲中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用粒子群實(shí)現(xiàn)坦克大戰(zhàn)游戲，等等。嘗試應(yīng)用魚群算法、螢火蟲算法等智能算法求解游戲角色的尋路問(wèn)題中，以實(shí)現(xiàn)游戲的更加智能化、人性化，同時(shí)，新的仿生算法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力、增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
　　智能算法是解決智能計(jì)算問(wèn)題的方法，已成為人工智能界一個(gè)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，研究的最終目標(biāo)就是為了讓計(jì)算機(jī)和集成有計(jì)算功能的各種工具及設(shè)備更加獨(dú)立、更加聰明，能夠自主思考和行動(dòng)，最終成為我們工作和生活中必不可少的一部分。智能算法主要包括：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化算法、人工免疫算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工魚群算法、人口遷移算法、人工螢火蟲算法等。［2］智能算法是一類仿生算法，就是向自然界學(xué)習(xí)，采用類比的方法，通過(guò)模仿自然界中動(dòng)物飛行、覓食、求偶等行為以得到解決問(wèn)題的一般方法，如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等。此外，還有很多智能算法通過(guò)模仿一些自然或物理現(xiàn)象和規(guī)律，如模擬退火算法通過(guò)模擬液體的結(jié)晶過(guò)程設(shè)計(jì)，免疫算法是模擬生物、植物或動(dòng)物免疫系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能設(shè)計(jì)的，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人的大腦結(jié)構(gòu)及信號(hào)處理過(guò)程而設(shè)計(jì)的，進(jìn)化算法是基于達(dá)爾文的“優(yōu)勝劣汰、適者生存”原理設(shè)計(jì)的。［3］
　　針對(duì)本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容，建議補(bǔ)充人工智能中幾種簡(jiǎn)單的智能算法的知識(shí)點(diǎn)，選取相關(guān)人工智能教材的一些內(nèi)容結(jié)合智能算法進(jìn)行教學(xué)。
　　3．教學(xué)方法
　　針對(duì)人工智能課程內(nèi)容，根據(jù)高校教育規(guī)律、高校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，采用教學(xué)、實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，大小課結(jié)合，大課講授理論知識(shí)，小課進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)，小課的課堂實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格要求學(xué)生親手編寫代碼，應(yīng)用大課所學(xué)理論知識(shí)完成簡(jiǎn)單小游戲以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐知識(shí)的掌握。同時(shí)，借助游戲系的優(yōu)勢(shì)，制作動(dòng)漫，采用動(dòng)漫技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)人工智能中各種算法的仿生機(jī)制，讓學(xué)生深刻體會(huì)每一種算法的原理和仿生機(jī)制，這樣能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣，可以取得更好的教學(xué)效果。
　　4．教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法
　　人工智能這門課，最重要的是注重學(xué)生對(duì)人工智能理論及在游戲中應(yīng)用的知識(shí)和能力的培養(yǎng)。因此，本課程學(xué)習(xí)結(jié)束后主要采用以下方式進(jìn)行考查：（1）閉卷考試。主要考查對(duì)人工智能理論的理解、掌握和綜合運(yùn)用能力。（2）課堂練習(xí)。要求對(duì)課堂上介紹過(guò)的算法理解、分析、應(yīng)用，編程實(shí)現(xiàn)游戲中的某個(gè)功能，最終課程結(jié)束時(shí)能完成一個(gè)功能完整的小游戲。（3）大作業(yè)。檢查學(xué)生的動(dòng)手編程能力，要求從介紹過(guò)的算法中找一種算法實(shí)現(xiàn)一個(gè)小游戲中游戲角色的移動(dòng)、尋路等行為，形成一個(gè)演示游戲。該門課成績(jī)分配如下：成績(jī)=閉卷考試（70%）+課堂練習(xí)（10%）+大作業(yè)（20%）。
　　5．結(jié)語(yǔ)
　　人工智能是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對(duì)自然界的深入理解而發(fā)展起來(lái)的，人工智能的應(yīng)用逐漸廣泛。游戲開發(fā)中人工智能的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了游戲逐漸向真實(shí)體驗(yàn)、感覺(jué)、觸覺(jué)等人性化發(fā)展，讓玩家有身臨其境的感覺(jué)。因此，在網(wǎng)絡(luò)游戲相關(guān)專業(yè)開設(shè)人工智能課程勢(shì)在必行，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］周樂(lè).韓國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)概況.http：//wenku.baidu.com/view/845fef2a4b73f242336c5f20.html.
　?。?］周永權(quán).“智能計(jì)算”研究生課程教學(xué)方法與實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)教育，No.3，F(xiàn)eb.10，2011：95-96.
　　［3］蔡自興，徐光佑.人工智能及其應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004：124-12