Trabajo de Investigación – Segundo Parcial Inteligencia Artificial

Universidad de Monterrey[pic 1]

Departamento de Ciencias Computacionales

Trabajo de Investigación – Segundo Parcial

Inteligencia Artificial

Ing. Rolando Rafael Hernández Cisneros

Lic. Animación y Efectos Digitales

Daniela Paulina Osorio Rdz.    211709

Ruben Antonio Villasante   313095

Oliver Cruz Hernández     141061

“Nosotros, Paulina, Ruben y Oliver, declaramos haber realizado esta actividad con estricto apego al Código de Honor de la UDEM”

A 30 de Octubre de 2014, San Pedro Garza García

Fuentes utilizadas:

• “Artificial Intelligence: A Modern Approach” de Stuart Jonathan Russell y Peter Norvig

• “Artificial Intelligence for Games” de Ian Millington y John Funge

• “Artificial Intelligence: The Basics” de Kevin Warwick

Introducción

En este escrito se mostrará el resultado de una investigación a cerca de la materia de inteligencia artificial. Se planea hablar un poco a cerca de cómo la Animación y los Efectos Digitales pueden verse fuertemente relacionados en el área de la I.A. Se definirán mostrar generalidades y particularidades del área de animación dentro de la IA, asi como las problemáticas o retos existentes donde los sistemas inteligentes basados en razonamiento lógico puedan ser aplicados exitosamente y ejemplos prácticos de aplicación exitosa de estas técnicas, basadas en la lógica y razonamiento.

Para esta investigación se han definido tres fuentes principales, las cuáles son:

“Artificial Intelligence: A Modern Approach” de Stuart Jonathan Russell y Peter Norvig, “Artificial Intelligence for Games” de Ian Millington y John Funge y “Artificial Intelligence: The Basics” de Kevin Warwick. Éstos libros fueron seleccionadas mediante la biblioteca digital UDEM, con ellas se piensa argumentar y respaldar nuestra investigación.

Con esta investigación, nuestro propósito es desarrollar nuestro conocimiento a cerca de la I.A. y pensar a futuro cómo nuestra carrera puede apoyar y verse apoyada por esta disciplina. Así mismo se pretende expandir nuestra visión para aplicar los conocimientos adquiridos en futuros proyectos.

Desarrollo

Generalidades y Particularidades de la IA en la Animación y Efectos Digitales

Una de las principales ramas de la animación y los efectos digitales es la de los videojuegos. Muchos videojuegos son fuertemente reconocidos por su grado de inteligencia y la habilidad de resolver problemas casi al nivel de un humano real. Para que estos videojuegos puedan actuar de esa manera, es necesario que su programación tenga un razonamiento avanzado utilizando un tipo lógica que lo ayuda a la resolución de situaciones o acciones complejas. El conocimiento y el razonamiento son unos de los principales factores para los agentes artificiales ya que les permiten realizar comportamientos con éxito que serían extremadamente difíciles de alcanzar si se opta por otros mecanismos. Es importante mencionar que el conocimiento acerca de los efectos de las acciones permiten a los agentes que resuelven problemas actuar correctamente en entornos que sean muy complejos; A pesar de ésto, el conocimiento de los agentes que resuelven los problemas p (What is Fuzzification)uede llegar a ser bastante específico y poco flexible.

El autor del libro: Artificial Intelligence: The Basics, la inteligencia artificial, Kevin Warwick nos propone como ejemplo el juego del ajedrez. El programa puede llegar a calcular los movimientos que son permitidos por la pieza rey, pero no puede llegar a saber de ninguna manera que una pieza no puede estar en dos casillas diferentes al mismo tiempo.

El conocimientos y el razonamiento juegan un papel sumamente importante en los entornos parcialmente observables. Un agente basado en conocimiento puede combinar el conocimiento general con las percepciones reales para inferir aspectos ocultos del estado del mundo antes de llegar a realizar cualquier acción. Por ejemplo: Un personaje de videojuego puede escoger hacer una acción de una lista que el juega te da para escoger libremente sin saber que efecto tendrá ésta; Sin embargo se infiere que es lo posible que pasará si el jugador decide con cada una de estas opciones.

Para que un videojuego pueda funcionar de manera adecuada, es necesario que vaya almacenando toda la información que el jugador ha descubierto o desarrollado en lo que llega del juego, es decir, el diseño general del agente. Muchas veces, esta información puede ser tomada para actuar como agentes basados en conocimiento que actúan a través del mundo del videojuego. La base de conocimiento está formada por sentencias. Cada sentencia representa algún dato acerca del mundo.

Las sentencias, se expresan de acuerdo a la sintaxis del lenguaje de representación, que especifican todas las sentencias que están bien formadas. Por así decirlo, cada videojuego usa su sintaxis para expresar de manera aritmética las reglas del juego para que las acciones sean verdaderas dentro del mundo. Dentro de la lógica del videojuego, también se maneja la semántica. La semántica del lenguaje, define el valor de la verdad de cada sentencia respecto a cada mundo posible.

Una de las lógicas que se utilizan dentro del mundo de los videojuegos es la lógica difusa, o como se diría en inglés: Fuzzy Logic. La lógica difusa es un conjunto de técnicas matemáticas diseñadas para resolver las “áreas grises”, es decir, las problemáticas más complejas que no bastan con un sí o no para poder ser resueltas dentro de un videojuego. Ian Millington y John Funge, autores del libro “Artificial Intelligence for Games” nos narran un ejemplo de lógica difusa:

Imaginemos que estamos escribiendo I.A. para un personaje en movimiento a través de un entorno peligroso, para dicho personaje se pueden predeterminar dos características o propiedades: "prudente" y "confiado". Cuando el personaje es prudente, camina lentamente, siendo muy precavido para cualquier problema que pueda enfrentarse. Por otro lado, cuando el personaje es confiado, camina con más normalidad. A medida que el personaje se mueve a través del nivel, cambiará entre los dos estados. Si estos cambios son bruscos, se podría llegar a ver extraño. La lógica difusa permite “difuminar” la línea entre el personaje cauteloso y el personaje confiado. Con la lógica difusa todavía podemos tomar decisiones basándonos en el grado en el que se encuentra el estado del personaje.

Sin embargo, uno de los motivos por los cuales este tipo de lógica no se volvió muy popular es debido a la percepción de que usar métodos de probabilidades puede llegar a ser muy lento. Con la invención de diferentes técnicas de modelado gráfico esto ya no es un problema.

Problemáticas o retos existentes donde los sistemas inteligentes basados en razonamiento puedan ser aplicados exitosamente

• Juegos como problema de búsqueda

Se trata el problema de la búsqueda de una solución cuando hay un oponente que responde con su propia estrategia, se eligen los juegos porque el mundo se puede describir con pocas reglas y es fácil de representar, se dicen de información perfecta porque los jugadores perciben el mundo en forma completa, el ajedrez es un juego típico, se asemejan mas al mundo real que un problema de búsqueda simple, el oponente introduce la incertidumbre, y se debe manejar el problema de contingencia.

La resolución de problemas se describe a menudo como una búsqueda en un enorme laberinto de posibilidades, un laberinto que describe el entorno. Para resolver exitosamente un problema se requiere explorar el laberinto de forma selectiva y con ello reducir a proporciones manejables.

Aquí se muestran algunos problemas donde los sistemas de razonamiento lógico son aplicados exitosamente en diferentes géneros de juegos.

Juegos de Rol (RPG)

Al ser un género de juego muy complejo se debe tener a la perfección la lógica y algoritmos, ya que un error puede causar muchos problemas en la jugabilidad.

El sistema de razonamiento lógico mantiene un algoritmo donde el jugador pueda alcanzar su objetivo de una manera balanceada, sin tener dificultades en extremo o en si, muchas facilidades.

Juegos de estrategia

Uno de los géneros de juegos donde se ve un claro y fuerte ejemplo de la I.A. son los juegos de estrategia. Aqui los sistemas de razonamiento logico varían de forma inmensa ya que se pueden usar miles de estrategias por parte de los “bots”.

Tenemos como ejemplo el juego “Age of empires” y “Dune II”, ya que estos juegos han sido base al ser los primeros juegos en su género. Hablando de Dune II fue el primero juego de estrategia creado, así como Age of empires fue el primero en mostrar una inteligencia artificial casi perfecta. Aunque Dune II fue pionero en este genero, se tenia el problema de ser linear ya que el enemigo como I.A. usaba a sus unidades de ataque por un solo camino. Fue entonces donde Age of empires mejoró su técnica al estudiar también como jugaba el jugador y variar sus ataque con diferentes caminos.

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