/ jueves 18 de noviembre de 2021

UG TU CONECTE CON LA CIENCIA

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LOS VIDEOJUEGOS


Dr. Mario Alberto Ibarra Manzano

Departamento de Ingeniería Electrónica; División de Ingenierías

Campus Irapuato/Salamanca, Universidad de Guanajuato




El hombre tiene décadas intentando imitar el pensamiento humano en un sistema de cómputo. Para ello, se han propuesto diversas aproximaciones y aplicaciones, aunque entre todas, podemos considerar una de particular interés: la inteligencia artificial aplicada en los videojuegos. En esta aplicación existen tres puntos importantes: 1) la solución óptima del problema respetando las reglas del juego, 2) la respuesta en tiempo real y 3) la intuición para predecir el comportamiento del oponente y así poder garantizar la victoria. Estos tres aspectos han sido fundamentales en el desarrollo de esta forma de inteligencia artificial.

A lo largo de la historia de los videojuegos, podemos considerar cuatro grandes etapas en la evolución de la inteligencia artificial aplicada a ellos. En sus inicios los videojuegos estaban sujetos a una potencia de cálculo limitada para los gráficos y el comportamiento del juego, pero de interés por una generación hambrienta de nuevos desafíos. En esta primera etapa se incorporaron las primeras versiones de videojuegos como: tres en línea, Space Invador, Asteroids, Pac-Man.

Estos videojuegos al igual que otros de la misma generación, contaban con inteligencia artificial descrita mediante máquinas de estados que generaban patrones de movimientos emulando el comportamiento humano. Aunque un jugador experto podría descifrar estos patrones y predecir el comportamiento, para vencer a la inteligencia artificial. Estas primeras aproximaciones estaban limitadas para lograr un procesamiento en tiempo real, el cual limita el tiempo en el que se debe dar una respuesta.

En este contexto, es tan malo dar una respuesta fuera de tiempo, como entregar la respuesta incorrecta. Por ello, estos sistemas iniciales garantizaban una respuesta rápida y concisa, aunque limitada en muchos aspectos importantes, como la falta de una estrategia global y no se garantizaba la victoria a lo largo de la partida.

Con el avance de la tecnología, los videojuegos también evolucionaron hacia una segunda etapa, donde dos grandes tendencias emergen: 1) la aplicada a juegos comerciales y 2) las supercomputadoras con inteligencia artificial para propósitos específicos. La primera tendencia involucra sistemas cooperativos aplicados a los videojuegos para hacerlo más desafiante. Teniendo varios sistemas inteligentes de diversos tipos y cooperando entre ellos se logró optimizar la respuesta y alcanzar la victoria.

Algunos de estos sistemas fueron aplicados en videojuegos como Unreal, Diablo o StarCraft, los cuales realizaban los cálculos de sus estrategias en línea, aunque su respuesta era limitada debido al tiempo necesario para establecer la estrategia y la potencia de cálculo. Estos sistemas son más complejos que sus predecesores y otorgaban al jugador un mayor desafío, mostrando los primeros aspectos de intuición en los videojuegos.

En la segunda tendencia están las supercomputadoras especializadas como Deep Blue o Watson, especializadas para jugar ajedrez y Jeopardy, respectivamente. En el año 1997, Deep Blue logró ganarle al campeón mundial vigente de ajedrez, Gary Kaspárov con un marcador de 3½-2½, logrando dos victorias y tres empates, mostrando la capacidad de la inteligencia artificial.

La tercera etapa de la inteligencia artificial en videojuegos se caracterizó por el uso del aprendizaje de máquina. El objetivo es emular el comportamiento humano para aprender, esto es, permitir que los sistemas aprendan directamente del juego. Así fue como se creó la inteligencia artificial que emula el comportamiento humano dentro del juego, aunque memorizar diversas jugadas aún era limitado. Es decir, era posible responder en futuras situaciones similares, pero no se garantizaba el mejor resultado, además era complicado tener todas las posibles respuestas a un juego.

En esta etapa, también surgieron variantes interesantes, los sistemas inteligentes que competían entre sí para encontrar una solución. Lo anterior permitió que los sistemas aprendieran de forma autónoma. Al inicio los resultados no eran buenos ya que muchas estrategias en los juegos no eran exitosas, pero con la práctica, los sistemas lograban perfeccionarse y alcanzar una solución.

La cuarta etapa involucra los sistemas de aprendizaje profundo con reforzamiento. Estos sistemas inteligentes permiten simular diversos escenarios en la toma de decisiones, para escoger la mejor estrategia en tiempo real. Con ello, se reforzó el conocimiento logrando aprender de las estrategias del oponente. Estos sistemas permiten emular en su interior el comportamiento del humano, resolviendo los tres principales problemas: 1) solución óptima para el escenario actual del juego, 2) respuesta en tiempo real y 3) mostrar intuición al adaptarse al juego del oponente.

AlphaStar es un ejemplo de este tipo de inteligencia artificial, el 19 de diciembre del 2018 logro vencer 5-0 en StarCraft II a “MaNa” un jugador de videojuegos profesional de clase mundial, lo que permitió mostrar el alcance de la inteligencia artificial y sus posibles aplicaciones frente al hombre.


Cualquier comentario sobre este artículo, favor de dirigirlo a eugreka@ugto.mx. Para consulta de más artículos www.ugto.mx/eugreka

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LOS VIDEOJUEGOS


Dr. Mario Alberto Ibarra Manzano

Departamento de Ingeniería Electrónica; División de Ingenierías

Campus Irapuato/Salamanca, Universidad de Guanajuato




El hombre tiene décadas intentando imitar el pensamiento humano en un sistema de cómputo. Para ello, se han propuesto diversas aproximaciones y aplicaciones, aunque entre todas, podemos considerar una de particular interés: la inteligencia artificial aplicada en los videojuegos. En esta aplicación existen tres puntos importantes: 1) la solución óptima del problema respetando las reglas del juego, 2) la respuesta en tiempo real y 3) la intuición para predecir el comportamiento del oponente y así poder garantizar la victoria. Estos tres aspectos han sido fundamentales en el desarrollo de esta forma de inteligencia artificial.

A lo largo de la historia de los videojuegos, podemos considerar cuatro grandes etapas en la evolución de la inteligencia artificial aplicada a ellos. En sus inicios los videojuegos estaban sujetos a una potencia de cálculo limitada para los gráficos y el comportamiento del juego, pero de interés por una generación hambrienta de nuevos desafíos. En esta primera etapa se incorporaron las primeras versiones de videojuegos como: tres en línea, Space Invador, Asteroids, Pac-Man.

Estos videojuegos al igual que otros de la misma generación, contaban con inteligencia artificial descrita mediante máquinas de estados que generaban patrones de movimientos emulando el comportamiento humano. Aunque un jugador experto podría descifrar estos patrones y predecir el comportamiento, para vencer a la inteligencia artificial. Estas primeras aproximaciones estaban limitadas para lograr un procesamiento en tiempo real, el cual limita el tiempo en el que se debe dar una respuesta.

En este contexto, es tan malo dar una respuesta fuera de tiempo, como entregar la respuesta incorrecta. Por ello, estos sistemas iniciales garantizaban una respuesta rápida y concisa, aunque limitada en muchos aspectos importantes, como la falta de una estrategia global y no se garantizaba la victoria a lo largo de la partida.

Con el avance de la tecnología, los videojuegos también evolucionaron hacia una segunda etapa, donde dos grandes tendencias emergen: 1) la aplicada a juegos comerciales y 2) las supercomputadoras con inteligencia artificial para propósitos específicos. La primera tendencia involucra sistemas cooperativos aplicados a los videojuegos para hacerlo más desafiante. Teniendo varios sistemas inteligentes de diversos tipos y cooperando entre ellos se logró optimizar la respuesta y alcanzar la victoria.

Algunos de estos sistemas fueron aplicados en videojuegos como Unreal, Diablo o StarCraft, los cuales realizaban los cálculos de sus estrategias en línea, aunque su respuesta era limitada debido al tiempo necesario para establecer la estrategia y la potencia de cálculo. Estos sistemas son más complejos que sus predecesores y otorgaban al jugador un mayor desafío, mostrando los primeros aspectos de intuición en los videojuegos.

En la segunda tendencia están las supercomputadoras especializadas como Deep Blue o Watson, especializadas para jugar ajedrez y Jeopardy, respectivamente. En el año 1997, Deep Blue logró ganarle al campeón mundial vigente de ajedrez, Gary Kaspárov con un marcador de 3½-2½, logrando dos victorias y tres empates, mostrando la capacidad de la inteligencia artificial.

La tercera etapa de la inteligencia artificial en videojuegos se caracterizó por el uso del aprendizaje de máquina. El objetivo es emular el comportamiento humano para aprender, esto es, permitir que los sistemas aprendan directamente del juego. Así fue como se creó la inteligencia artificial que emula el comportamiento humano dentro del juego, aunque memorizar diversas jugadas aún era limitado. Es decir, era posible responder en futuras situaciones similares, pero no se garantizaba el mejor resultado, además era complicado tener todas las posibles respuestas a un juego.

En esta etapa, también surgieron variantes interesantes, los sistemas inteligentes que competían entre sí para encontrar una solución. Lo anterior permitió que los sistemas aprendieran de forma autónoma. Al inicio los resultados no eran buenos ya que muchas estrategias en los juegos no eran exitosas, pero con la práctica, los sistemas lograban perfeccionarse y alcanzar una solución.

La cuarta etapa involucra los sistemas de aprendizaje profundo con reforzamiento. Estos sistemas inteligentes permiten simular diversos escenarios en la toma de decisiones, para escoger la mejor estrategia en tiempo real. Con ello, se reforzó el conocimiento logrando aprender de las estrategias del oponente. Estos sistemas permiten emular en su interior el comportamiento del humano, resolviendo los tres principales problemas: 1) solución óptima para el escenario actual del juego, 2) respuesta en tiempo real y 3) mostrar intuición al adaptarse al juego del oponente.

AlphaStar es un ejemplo de este tipo de inteligencia artificial, el 19 de diciembre del 2018 logro vencer 5-0 en StarCraft II a “MaNa” un jugador de videojuegos profesional de clase mundial, lo que permitió mostrar el alcance de la inteligencia artificial y sus posibles aplicaciones frente al hombre.


Cualquier comentario sobre este artículo, favor de dirigirlo a eugreka@ugto.mx. Para consulta de más artículos www.ugto.mx/eugreka