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Subido porFederico Peinado
Máquina de estados
El documento analiza el uso de máquinas de estados en la inteligencia artificial para videojuegos, destacando su evolución desde los primeros ejemplos en juegos como Pac-Man hasta su sofisticación en títulos modernos. Explica cómo estas máquinas permiten tomar decisiones basadas en conocimiento externo e interno, y su aplicación en la programación de comportamientos de personajes. Además, se mencionan variantes como las máquinas de estados jerárquicas y su utilización en escenarios que requieren interrupciones en el comportamiento.
Máquina de estados
- 1.
- 2. ● A menudolos personajes de videojuego están haciendo siempre lo mismo ○ Hasta que ocurre algo que les hace cambiar ○ Ej. Patrullan y patrullan… hasta que encuentran al avatar del jugador y entonces: comienzan a pelear Máquina de estados 2 Motivación
- 3. ● La máquinade estados decide según el conocimiento externo (como el árbol de decisión) pero también según el interno ○ ¡Junto con la guionización, es la técnica de decisión más utilizada en la industria! Máquina de estados 3 Motivación
- 4. ● De nuevo,los fantasmas de Pac-Man (1980) tienen las primeras máquinas de estados de la historia (codificadas “a fuego”) que “parecen inteligentes” ● Llevan décadas usándose ○ Golden Axe (1989) fue pionero en tener enemigos que corren y te rodean, con una máquina de estados Máquina de estados 4 Hitos históricos
- 5. ● Las máquinasde estados se sofisticaron y popularizaron con los bots del género FPS ○ Entonces eran cruciales, había poco juego online ○ Se combinaban con otras técnicas como anotar escenarios con puntos de ruta y de acción, usar mallas de navegación, etc. Máquina de estados 5 Hitos históricos Quake 3 Arena (1999) Unreal Tournament 1999 etc. * Lenguaje Quake-C
- 6. ● También llamadamáquina de estados finitos, son el modelo más flexible y popular del comportamiento en juegos ○ La toma de decisiones reside en las transiciones Máquina de estados 6 Máquina de estados FINITE STATE MACHINE (FSM) STATE MACHINE
- 7. ● Muy amenudo, cuando hay prisa por optimizar se recurre a soluciones ad hoc como una máquina de estados codificada “a fuego” ○ Decidir con lo básico: switch (= ifs) y enumerados Máquina de estados 7 Máquina de estados HARD-CODED FSMs
- 8. Máquina de estados8 Pseudocódigo
- 9. Máquina de estados9 Pseudocódigo Espacio = O(1) Tiempo = O(m) donde m es el número de transiciones por estado
- 10. ● Interfaces delestado y de la transición Máquina de estados 10 Pseudocódigo * Acciones DURANTE, ANTES y DESPUÉS del estado...
- 11. ● A menudolos estados son estructuras que se leen de fichero y sus transiciones se generalizan a combinación de condiciones Máquina de estados 11 Transiciones generalizadas *¡Tendrás que programarte lo que es una condición lógica!
- 12. Máquina de estados12 Pseudocódigo
- 13. Máquina de estados13 Pseudocódigo
- 14. ● Se usatanto para decisión de agentes racionales, como para implementar el bucle de juego o el flujo de los menús Máquina de estados 14 Múltiples usos
- 15. ● Si tenemosel típico agente inteligente que es un robot limpiador, su máquina de estados admite variantes ○ No determinista ■ Ej. Aleatoria ○ De estado múltiple ○ … ○ Jerárquicas ■ Para reducir tamaño y reutilizar código en ciertos casos Máquina de estados 15 Variantes HIERARCHICAL FSM (HFSM)
- 16. ● Se usanlas máquinas de estados jerárquicas si el agente puede recibir interrupciones ○ Ej. Alarma que hace que interrumpa su patrulla ○ ¡La implementación de transiciones se complica! ● Pueden combinarse con árboles de decisión ○ Precisamente sustituyendo las transiciones condicionales por árboles de decisión Máquina de estados 16 Máquina de estados jerárquica
- 17. ● Así seimplementan las “interrupciones” en máquinas de estados (Ej. nivel de energía) Máquina de estados 17 Máquina de estados jerárquica
- 18. ● Versión mejoradacon una máquina de estados jerárquica (estados con subestados) Máquina de estados 18 Máquina de estados jerárquica H* señala el “subestado histórico” por dónde empezará el estado, aunque al salir, se recordará el último subestado en el que estuvo
- 19. ● Máquina deestados jerárquica con una transición que cruza la jerarquía Máquina de estados 19 Máquina de estados jerárquica
- 20. ● ¿Cómo sedefine un estado aquí? A. Por sus acciones y sus transiciones B. Por sus acciones de entrada y de salida C. Por sus acciones de entrada, salida y de estado D. Por sus transiciones ● Desarrolla tu respuesta (en texto libre) Máquina de estados 20 Participación
- 21. ● de Byl,P.: Finite State Machines https://learn.unity.com/project/finite-state-machin es-1 ● Millington, I.: Artificial Intelligence for Games. CRC Press, 3rd Edition (2019) ● Unity: Introduction to Visual Scripting https://learn.unity.com/project/introduction-to-vis ual-scripting ● Unity: Script Machines and State Machines https://docs.unity3d.com/Packages/com.unity.visua lscripting@1.8/manual/vs-graph-machine-types.html Máquina de estados 21 Más información
- 22. * Excepto elcontenido multimedia de terceros autores Federico Peinado (2019-2023) www.federicopeinado.es Críticas, dudas, sugerencias... 22