CoSECiVi'15 - Inteligencia artificial en juegos. Retos para la comunidad científica

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Sociedad Española para las Ciencias del Videojuego

Este documento discute los desafíos y oportunidades de la inteligencia artificial en los videojuegos. Explora temas como generar contenido de forma procedimental, adaptar los juegos a cada jugador mediante el modelado de sus preferencias y desempeño, y crear personajes no jugadores con capacidades emocionales para mejorar la inmersión. Finalmente, concluye que la industria de los videojuegos está en constante cambio y que en el futuro será importante considerar aspectos éticos a la hora de desarrollar agentes más humanos.

Sciences

Raúl Lara-Cabrera
Mariela Nogueira-Collazo
Carlos Cotta Porras
Antonio J. Fernández Leiva
Inteligencia Artificial en juegos:
Retos para la comunidad científica

Inteligencia Artificial (IA)
&
Hardware avanzado
Industria +
Investigación
¡Quién te ha visto y quién te ve!

¿Un videojuego perfecto?
Tendencias futuras
Hacer más
con menos
Más diversión
Más variedad
Más originalidad
Más realismo
Más usuarios
Y si no es mucho pedir…
Menos tiempo de
desarrollo
Menos costes
Menos esfuerzo…
!!!

Reducir consumo de memoria
Fuente de inspiración
Adaptación del contenido al jugador
Rejugabilidad
Generación de contenido por
procedimientos
¿Artistas?
¿Hasta dónde se genera?
¿Estándares de calidad?

Player satisfaction
• Modelar y optimizar
la satisfacción del jugador
Bug-Smasher
IEEE Task Force on Player Satisfaction
Modeling (PSM): http://gameai.itu.dk/psm

Videojuegos AutoAdaptativos
Modelos de tipos
de jugadores
Preferencias
del jugador
Monitorear desempeño
del jugador
Adaptar el juego
al jugador
Medir efectividad
de la adaptación
Remodelar tipos de jugadores
Estética
Drama
Dificultad de la partida
Adaptación
en tiempo real

Videojuegos afectivos
• Bots que respondan
emocionalmente.
• Transmitir emociones al
jugador humano.
• Aumentar el realismo de
las simulaciones.
• Conducir al jugador humano
hacia estados emocionales
específicos.
Real como la vida misma

¿Por dónde andamos?
Más que bots
expresivos
Más que
mérito artístico
Emociones en
la toma de
decisiones
Feedback del
usuario
NovaEmotions

Casos de éxito
EludeEmotional-Ghost
Ms Pac-ManTM
• Arquitectura AGCBAR
• Fantasmas emotivos
• Los escenarios representan
paisajes emocionales que
corresponden a diferentes
estados de ánimo.

Conclusiones
• Industria en constante cambio
• ¿Human-like para el futuro?
• Consideraciones éticas

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: This work presents a continuous level of detail representation of foliage of trees. Multiresolution modeling allows to adapt the number of polygons to render to the relevance of the object in the scene. However, foliage is represented by isolated polygons, so most of the multiresolution modeling methods do not work properly with this part of the tree. This paper presents a multiresolution model that allows to adapt the number of leaves to the relevance of the foliage in the scene. The criterion to select the appropriate leaves to render is based on a previously performed view-driven simplification. To adapt this parameter in real time, data structures and the necessary algorithms that allow us to extract the appropriate number of polygons are presented. Some tests have been developed to evaluate the proposed solution and results show the good performance of the presented continuous level of detail.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: Video Game Industry has grown exponentially in the last years. As a consecuence of this evolution, development environments have become more complex toolkits focused on the many features that are common in modern video games. This phenomenon has allowed the emergence of tools that non-technical users can use, making video game development accessible to virtually everyone. Due to the high interest on this type of tools we have decided to develop TRPG Maker, an intuitive and self-contained tool focused on the development of tactical role-playing games for non-technical users without interest on development’s technical details. Along with the development of the tool we have carried out a first experimental validation with real users to determine the degree of usefulness and comfort of the tool, as well as to detect failures and discover possible improvements. Finally, the feedback obtained has been used to create a more complete version of the product, which has been published and made available to the community for free use.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: Actualmente los entornos de Realidad Virtual están limitados al espacio de trabajo del que disponen los usuarios, siendo necesario buscar nuevas formas de aprovechar al máximo este espacio disponible en los diseños de experiencias virtuales. En el presente artículo se plantea un método de generación de espacios geométricamente superpuestos mediante el uso de unos portales imperceptibles para el usuario. Gracias a estos portales es posible crear una ruptura momentánea en la geometría euclidiana convencional, logrando así la generación de infinitos mundos virtuales dentro de un ́unico espacio de trabajo físico. Pese a que esta clase de efectos se ha podido observar en videojuegos tradicionales, su aplicación en entornos virtuales tiene varias implicaciones técnicas, las cuales son detalladas y definidas en el presente artículo. Así mismo, en este artículo se discuten las implicaciones perceptuales que este efecto visual podría tener en los usuarios, abriendo la posibilidad a nuevos estudios asociados a este efecto de computación gráfica.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: When creating videogames, designers adjust the game characteristics to optimize the experience of the target players. This design process is usually manual, and the amount of insight that videogame designers have over the player is limited. Identifying the psychological profile of a videogame user can lead to specific adaptation of videogame aspects like narrative, length or challenge. Additionally, performing this identification automatically can both leverage the game experience and reduce the amount of work needed for customizing the players’ experience. This research describes an emergent methodology to automatically create the personality profile of a player, and a prototype implementation. Additionally, a pilot study has been run, with preliminary but promising results.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: Computer games have become a very interesting environment or testbed to develop new algorithms in many of the branches of Artificial Intelligence. In fact, collectible card games, such as Hearthstone, have recently attracted the attention of researchers because of their characteristics: uncertainty, randomness, or the infinite and unpredictable interactions that can occur in a game. In this game each playercomposes decks to face other players from a pool of more than 3,000 cards, each one with its own rules and statistics. This implies a great variability of decks and card combinations with rich effects. This paper proposes the use of clustering techniques to extract information from data provided by Hearthstone players, i.e. a Game Mining approach. Todo so, more than 500,000 decks created by game players (both experts and just enthusiasts) have been downloaded from Hearthpwn website.Thus, a descriptive analysis of this dataset, along with Data Mining techniques, have been carried out in order to understand which archetypes (or deck types) are the favourites among the community of players, and what relationships can be identified between them. The results show that it is possible to use clustering algorithms such as K-Means to automatically detect the archetypes used by the players.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: Los juegos serios facilitan el aprendizaje de capacidades enentornos educativos por su carácter lúdico. El desarrollo de juegos perso-nalizados facilita alinear la experiencia lúdica con los intereses de aprendizaje concretos, a la vez que permite el registro de la actividad de losjugadores. Sin embargo, la información que se genera puede ser demasiado voluminosa para analizarse con técnicas manuales. En este artículo proponemos aplicar minería de procesos a los datos resultantes de un juego serio. En concreto, se aplica descubrimiento de modelos a un juego serio desarrollado al efecto para aprender modelado conceptual de datos en un sistema informático. En el juego se registra información detallada de cada partida, incluyendo no solo el resultado final sino también cómo el jugador ha llegado a él. Los resultados preliminares en el contexto real de una asignatura del Grado en Ingeniería Informática permiten analizarde manera escalable la información producida por los estudiantes mediante los perfiles que se generan. De este modo, se obtienen evidencias del comportamiento de perfiles específicos de estudiantes para proporcionar retroalimentación o incluso evaluar a los alumnos.

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Artículo publicado en el reciente CoSECiVi 2020, celebrado online el 7 y 8 de octubre de 2020. RESUMEN: Objective: The treatment of ADHD is multimodal: pharmacological, psychoeducational and cognitive. Currently, cognitive treatment is expensive and unattractive for most patients diagnosed with ADHD, which might lead to halting therapy. To alleviating this deficit, we have created a therapeutic video game, called The Secret Trail of Moon (TSTM), based on Virtual Reality allied with a gamified version of chess. The combination of Virtual Reality, video game and chess allows a greater immersion of training, adherence and transference to daily life. Materials and Methods: The video game is based on Thomas Brown's psychological theories on the executive dysfunction of ADHD patients and Barkley's model of Behavioral Inhibition. TSTM is composed of 6 different mechanics to work with: attention, memory, planning, visuospatial capacity, impulse control and reasoning. The technology used has been VR goggles, an actual gaming console and a standalone application. The software runs on a PlayStation 4 test device. Results: TSTM has been elaborated in three phases: 1) Theoretical foundation, design and programming; 2) Validation and proof of concept phase; 3) Clinical trial phase. The validation and proof of concept phase allowed us to improve TSTM according to the users' experience in order to achieve a more powerful cognitive training. Currently, TSTM is in the third phase. The main hypothesis is that TSTM training produces improvements in patients with ADHD. Conclusions:This article shows the development of the creation of TSTM. Currently, TSTM is undergoing its first clinical trial to demonstrate efficacy in the treatment of patients with ADHD.

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RESUMEN. Este artículo es parte de un trabajo emergente dirigido a la creación automática de juegos de estrategia en tiempo real (RTS), lo cual incluye la generación de contenido, la creación de la inteligencia artificial del juego (es decir, de los jugadores virtuales) y de la propia mecánica del mismo. En este artículo se describe un editor que consta de múltiples parámetros que pueden configurarse para activar o desactivar decenas de reglas que pueden cambiar la mecánica de un juego RTS. El trabajo aquí descrito se realiza en el contexto del juego Eryna, una plataforma de experimentación implementada en la Universidad de Málaga. El editor de reglas es una herramienta que será usada en el futuro para permitir la evolución automática de las reglas de este videojuego y la creación de distintas mecánicas para el mismo. Lo que presentamos aquí debe ser evaluado como un trabajo emergente en el cual estamos trabajando.

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RESUMEN. La Computacion Efímera (Eph-C , por sus siglas en inglés, Ephemerical Computing) es un nuevo paradigma de computación de reciente creación que pretende sacar provecho de la naturaleza pasajera (o sea, asociada a un tiempo de vida limitado) de los recursos computacionales. En este trabajo se introduciría este nuevo paradigma Eph-C de forma general, y se irá poco a poco enfocando específicamente dentro del contexto del proceso de desarrollo de videojuegos, mostrando posibles aplicaciones y beneficios dentro de las principales líneas de investigación asociadas a la creacion de los mismos. Se trata de un trabajo preliminar que intenta indagar en las posibilidades de aplicar la computación efímera en la creacion de productos en la industria del videojuego. Lo que presentamos aquí debe ser valorado como un trabajo preliminar que intenta a su vez servir de inspiración para otros posibles investigadores o desarrolladores de videojuegos.

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ABSTRACT Presence is often used as a quality measure for virtual reality experiences. It refers to the sensation of "being there" that users feel while wearing a head-mounted display. In contrast, simulator sickness refers to the feeling of unease of some users while experiencing virtual motion. Nowadays, many virtual reality games do not allow the player to walk, trying to minimize the generation of unpleasant symptoms. This study explores how presence is affected by the ability to walk in VR games, as well as how simulator sickness actually grows when the player takes a virtual stroll. For this purpose, two prototypes of a small puzzle were built. In the first one, the player is able to walk, whereas the second one does not allow the user to move in any way. Presence and simulator sickness were measured using standard questionnaires while real players faced our puzzle. The results point to a strong correlation between the action of walking and an increment of the level of presence achieved by the subjects. However, there is no clear correspondence between walking and simulator sickness in our experiment. This last observation opens the way for further research and questioning of early studies about simulator sickness, as technical differences between current virtual reality devices and older ones may in uence how uncomfortable users feel while wearing them.

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RESUMEN: Carlos, Rey Emperador es un juego de estrategia ambientado en la época de Carlos V. Además de la simulación del reino y de cómo las políticas utilizadas afectan a la fidelidad del pueblo, el juego presenta al usuario eventos históricos (reales o inventados para el juego) que debe intentar solucionar y cuyo resultado afecta a los siguientes sucesos en el juego. Para aumentar la rejugabilidad evitando caer en partidas repetidas con la misma sucesión de eventos, se han extendido los grafos de dependencias utilizados en otros juegos.

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RESUMEN: Este artículo propone un algoritmo evolutivo para optimizar el comportamiento de bots (NPCs) que no requiere de una función de fitness explícita, usando en su lugar combates por pares (a modo de "justa") en los que sólo uno de los contendientes sobrevivirá. Este proceso hará las veces de mecanismo de selección del algoritmo, en el que sólo los ganadores pasarán a la siguiente generación del mismo. Se ha utilizado un algoritmo de Programación Genética, diseñado para generar motores de comportamiento para bots del conocido RTS Planet Wars. Este método tiene dos objetivos principales: en primer lugar, paliar el efecto que la naturaleza "ruidosa" de la función de fitness añade a la evaluación y, en segundo lugar, generar bots más generales (menos especializados) que los que se obtienen mediante algoritmos evolutivos en los que se usa siempre un contendiente común para evaluar los individuos. Más aún, la omisión de un proceso de evaluación explícito reduce el número de combates necesarios para evolucionar, lo que reduce a su vez el tiempo de cómputo del algoritmo. Los resultados demuestran que el método converge y que es menos sensible al ruido que otros métodos más tradicionales. Además de esto, con este algoritmo se obtienen bots muy competitivos en comparación con otros bots de la literatura.

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RESUMEN: El presente artículo describe una aplicación para dispositivos móviles desarrollada en el marco de un proyecto de investigación cuyo objetivo es fomentar las visitas al patrimonio, tanto cultural como académico y científico, de la Universidad de Granada (España). Dicha aplicación se ha planteado como un juego serio que hace uso de mecanismos de geolocalización para ofrecer una experiencia gamificada que guiará la visita del usuario a través de varios centros del complejo universitario. El juego se desarrolla como una aventura gráca en la que el jugador/usuario es protagonista, y plantea una gran diversidad de desafíos que combinan aspectos físicos e intelectuales para incentivar al jugador a recopilar las "piezas" distribuidas por los distintos edificios con el n último de dar vida (o no) a un nuevo Frankenstein. Actualmente se dispone de un prototipo de la aplicación/juego que será probado próximamente en una experiencia organizada con varios grupos que competirán para crear el Frankenstein en menos tiempo. Esta experiencia permitirá analizar la efectividad del juego en el objetivo con el que fue diseñado: motivar a locales y turistas a visitar el patrimonio de la Universidad de Granada y adquirir conocimientos sobre el mismo.

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La utilización intensiva de diferentes técnicas relacionadas con la Inteligencia Artificial (IA) en el área de los videojuegos ha demostrado ser una necesidad para el campo. El uso de estas técnicas permite dotar de una mayor flexibilidad y adaptabilidad a los juegos que es muy apreciada por los jugadores. Temas como la generación procedimental de contenido, la creación de agentes que puedan jugar a un videojuego de forma competente, o de agentes cuya conducta sea indistinguible de la de un jugador humano atraen a una cantidad creciente de investigadores. El objetivo de este trabajo es la presentación de una plataforma basada en el motor Unity3D que permita de manera simple la integración y prueba de algoritmos de IA. La plataforma ofrecerá como nuevas características, adicionales a las ya disponibles en la actualidad, la utilización de un entorno 3D, el desarrollo de un juego innovador (basado en múltiples agentes), y la exploración de aspectos de juego como el análisis del terreno, la cooperación entre agentes independientes y heterogéneos, la comunicación de información entre los mismos y la formación de jerarquías.

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ABSTRACT: La tecnología está cada vez más presente en todos los aspectos de nuestra vida, la utilización de los videojuegos y las técnicas basadas en gamificación se están convirtiendo rápidamente en una necesidad en las aulas. Actualmente, la utilización de ordenadores, tablets o Pizarras Digitales Interactivas (PDIs) se ha convertido en una realidad en la mayoría de aulas de colegios de educación primaria o secundaria. Estos dispositivos son habitualmente utilizados por los educadores para facilitar el acceso a repositorios de datos online, para la exposición de temas, vídeos, etc. Este trabajo presenta una nueva aplicación, llamada Educapiz, que ha sido diseñada e implementada siguiendo principalmente factores de usabilidad y gamificación. Se ha diseñado una herramienta de autor enfocada a las necesidades de los docentes que permitirá: la creación de juegos para educación (inicialmente se han diseñado un conjunto de juegos para 6º de primaria), desarrollo de una arquitectura web que permita la compartición de los recursos generados, diseño de una arquitectura que permita el posterior análisis del sistema creado. Por último se han realizado un conjunto de pruebas con la herramienta sobre un total de 73 alumnos de 6º de primaria, obteniendo un análisis inicial de la usabilidad de la herramienta creada.

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