Археологія в Elden Ring, машинне навчання для ботів у Unity та тестування з автономними агентами. Як науковці досліджують ігрову індустрію

Ми продовжуємо знайомити читачів зі статтями по gaming studies — розділу наукових досліджень, що присвячений вивченню різних аспектів ігрової індустрії, а також впливу ігор на людей та суспільство. Для цього ми проаналізували роботи з gaming studies в електронному архіві для наукових статей і препринтів arXiv.org та розповідаємо про найцікавіші з опублікованих за останні місяці.

Навчання ботів у Unity за допомогою плагіна ML-Agents

Почнемо зі статті про використання плагінів машинного навчання рушія Unity для створення персонажів, що орієнтуються у тривимірному просторі та взаємодіють зі штучним інтелектом NPC в іграх. Два дослідники Школи науки та технологій португальського університету NOVA зазначають — неігрові персонажі є неодмінним елементом сучасних ігор, але для них часто потрібні глибокі знання різних алгоритмів ШІ, машинного та глибинного навчання. Водночас вони мають якось реагувати на оточення та інших NPC і для цього розробникам потрібно імітувати зір, почуття відстані та фізичного контакту.

«За роки було створено багато інструментів, для полегшення створення таких симуляцій. Наприклад, OpenAI Gym та PettingZoo. Одним з інструментів, який викликає особливий інтерес у використання ігрових рушіїв є плагін ML-Agents. Він був створений спеціально для інтеграції з Unity3D і призначений для створення та навчання ігрових ботів. У своїй статті ми пропонуємо набір ігрових сценаріїв та варіанти їх використання, які навчать цих ботів грати. На додаток ми вивчаємо записи людських ігор для навчання ботів та порівнюємо їх з результатами роботи плагіна», — пишуть науковці.

У своєму експерименті автори статті використали команди 3 на 3 і режим «захоплення прапора» у певному середовищі. Вони додають, що при збільшенні кількості таких людських ігор (їх називають «демонстраціями») впевнено зменшується час, який боти витрачають на кожен раунд гри. Наприклад, при аналізі однієї демонстрації час кожного раунду складав 517 секунд, а при аналізі десяти — 165 секунд.

Також на результати впливала успішність людських колективів. Дослідники аналізували дії «синьої команди», відсоток перемог якої складав 68,9% усіх зіграних раундів у трьох ігрових сесіях. Це домінування переносилося і на ботів. Що характерно, якщо останні навчалися на одній демонстрації, то вони перемагали у 57% ігор; коли кількість демонстрацій збільшили до 10, показник склав 81%

«У своїй статті ми представили метод створення самонавчальних ботів ігрового рушія Unity3D, які використовують алгоритми імітації. З отриманих результатів ми робимо висновок, що імітаційне навчання може бути хорошим способом навчання NPC, готових до гри, і що необхідні подальші дослідження. По-перше, потрібна значна кількість демонстраційних записів, щоб можна було проаналізувати рівень ботів, коли доступна велика вибірка демонстрацій. По-друге, після збільшення розміру вибірки буде цікаво побачити результати, якщо використовується більш збалансований набір результатів. Нарешті, потрібно поширити цей метод навчання на інші ігри та побачити результати та рівень навчених ботів в іграх різного рівня складності», — резюмують автори.

Як геймдизайн може змусити дітей вимкнути гру?

Три науковці з німецького технологічного інституту Карлсруе опублікували статтю «Проєктування для виходу: виклики та можливості геймдизайну, що підтримує вихід дітей з гри». Автори наголошують, що ігрова індустрія створила безліч інструментів, які підтримують інтерес до ігрового процесу та часто змушують гравців втрачати відчуття часу. Але водночас стоїть задача «відключення гравців» за допомогою ігрового дизайну.

«Хоча більшість дослідників і практиків розробляють ігри так, щоб максимізувати залучення гравців, ми стверджуємо — потрібна практика дизайну, яка б ненав’язливо та плавно „виштовхувала“ людей з гри. Ми виступаємо за те, що додавання таких практик в дизайн гри може зменшити кількість конфліктів у сім’ях, дозволяючи дітям легше завершувати ігрові сесії. Це своєю чергою побудує здоровіше ставлення до самих ігор», — йдеться у вступі до статті.

В першу чергу дослідники зазначають — серед панівних стратегій «відключення гравців» є часові обмеження, як на індивідуальному, так і на суспільному рівні. При цьому серед інструментів використовуються таймери, трекери, автоматичні спонукання до відключення, сприяння саморегуляції через соціальну підтримку та встановлення цілей тощо. Безпосередньо для дітей використовуються зокрема Net Nanny, CYBERsitter та фільтри на Netflix або Apple ScreenTime.

У контексті обмежень наводяться приклади Південної Кореї та Китаю. Зокрема корейська влада у 2011 році запровадила закон, який регулює кількість гравців, які можуть грати протягом 24 годин. У Китаї існує політика обмеження часу, яка зменшує винагороди для гравців після трьох годин.

«Підходи до скорочення екранного часу в іграх можуть бути явними (XBox попереджає гравців про надмірну тривалість ігрового процесу) або ж більш витонченими, як це було зроблено у Stronghold: Crusader. Там час від часу компаньйон пропонує зробити перерву або питає, чи не хоче гравець пити, чи їсти. Однак такі стратегії відключення можуть зменшити відчуття автономії гравців і зіпсувати їм ігровий досвід. Таке перешкоджання може викликати розчарування та агресію», — пишуть автори.

Вони також додають, що згідно з останніми дослідженнями, функції, які встановлюють обмеження на час гри або блокують гравців, отримують низьку підтримку (65% несхвалення), як серед звичайних, так і серед проблемних гравців. Тим часом ігри, що дозволяють призупинити або зберегти прогрес та повернутися пізніше, не втрачаючи прогресу чи нагород, не викликають розчарування чи стресу у гравців.

Elden Ring та археологічні дослідження суспільства

Дослідники з Лондонського університету королеви Марії у статті «Археологія The Dark Souls: запис Elden Ring» наголошують, що археологію можна визначити, як вивчення та інтерпретацію людського минулого через матеріальні останки. Вони додають, що відеоігрові світи хоч і нематеріальні за своєю природою, але також можуть надати можливість вивчати суспільства, які існують в них за допомогою матеріальних чинників.

«Для ігор, контент яких генерується користувачами, археологія може запропонувати нову оптику, яка дозволить вивчити поведінку гравців. Якщо подивитися на наслідки діяльності гравців, як на пам’ятки археології, то ми можемо застосувати археологічні техніки, щоб теоретизувати поведінку та наміри як окремих гравців, чиї останки ми знаходимо, так і спільноту, частиною якої вони були чи є», — йдеться у вступі до статті.

Для неї науковці досліджували стартову локацію однієї з головних ігор 2022 року Elden Ring. Автори статті зазначають, що ігролад ER використовує форму асинхронної багатокористувацької гри, що дозволяє проаналізувати повідомлення користувачів та записи їх смертей. Також це дало можливість «вивчити метаперспективу природи проведення археологічних досліджень тимчасових артефактів у ігровому середовищі».

Описуючи свої методи, представники Лондонського університету королеви Марії спираються зокрема на роботи археолога Білла Фарлі, який у своїй серії відео пояснює археологічну теорію на прикладі локації «The Undead Asylum» у Dark Souls. Фарлі також коментує археологічну складову Elden Ring.

Якщо казати про конкретні локації, то автори статті, наприклад, вивчали храм Елле — зруйновану церкву, що розташована на північ від локації, з якої гравець починає гру. Міні-локація містить дві важливі функції: ковадло, яке дозволяє гравцям покращувати зброю та торговця, який дозволяє купувати предмети. Окрім того, нові гравці ймовірно зустрінуть там кількох важливих для сюжету персонажів. Це робить храм Елле чудовим місцем для археологічного вивчення, оскільки він має наративне, механічне та структурне значення для гравця. Іншою локацією для вивчення науковці обрали катакомби Штормової завіси.

«Ми зосередилися на здатності ідентифікувати та записувати окремі повідомлення гравців і „криваві плями“, які вони залишали після смерті. Ми дивилися на них, як на артефакти та створили електронну таблицю за зразком реєстру невеликих археологічних знахідок. Кожному артефакту було присвоєно унікальний ідентифікатор. Проблемою була ефемерна, швидкоплинна природа „кривавих плям“, оскільки вони могли з’являтися та зникати протягом кількох хвилин залежно від оновлення ігрового сервера. Ми підійшли до цього через призму археологічного контексту. Археологічний контекст — це „положення та асоціації артефакту, об’єкта або пам’ятки археології в просторі та часі“. Відмітка про те, де був знайдений артефакт і що було навколо нього, допомагає у визначенні хронології та інтерпретації функцій та значення», — додають дослідники.

Прогноз якості відео у хмарних іграх за допомогою моделі GAMIVAL

Команда фахівців Інституту інженерів з електротехніки та електроніки на початку травня опублікувала статтю «GAMIVAL: прогнозування якості відео для ігор на мобільних пристроях в хмарному середовищі». В ній вони представили та проаналізували інструмент, який допомагає підвищувати якість потокового ігрового відео — no-reference video quality модель під назвою GAMIVAL (gaming video quality evaluator).

«Розвиток бездротового інтернету та мобільних пристроїв значно підвищив популярність мобільних ігор. Хмарні сервіси надають користувачам доступ до багатьох жанрів за допомогою дистанційного рендерингу потокових ігор у вигляді відео. Такий підхід дає змогу доставляти вибагливі до обчислювальних ресурсів відеоігри на будь-який сучасний мобільний пристрій. Однак, поряд з масивними обчисленнями, необхідними для рендерингу 3D-відеоігор у реальному часі, виникають інші серйозні проблеми. Наприклад, уникнення затримок та робота з високою пропускною здатністю, яка б могла забезпечуючи якість досвіду для користувачів», — йдеться у вступі до статті.

Автори зазначають, що вони також застосували додатковий механізм «нейронного шуму», який значно покращив продуктивність передбачення якості потокового відео гри. Оцінки GAMIVAL демонструють, що модель забезпечує велику точність прогнозування якості з низькою обчислювальною складністю, якщо «порівнювати її з провідними класичними моделями та моделями VQA на основі глибокого навчання».

Автономні агенті для тестування балансу в іграх

Спільна команда Вищої технологічної школи та університету Конкордія (обидва — Квебек, Канада) у квітні опублікували статтю «Оцінка балансу відеоігор з використанням автономних агентів», яка може бути цікава ігровим тестувальникам. В ній вони зазначають, що складність та масштаби ігор постійно зростають і їх тестування стає все дедалі складнішим, а «ручний, спеціалізований характер тестування залишає простір для автоматизації».

«У своїй статті ми досліджуємо, проєктуємо та реалізуємо підхід, який доповнює тестування з балансуванням відеоігор за допомогою автономних агентів. Ми пропонуємо систематичний підхід до оцінки, чи є гра збалансованою, порівнюючи рівні складності між версіями гри та проблемами з дизайном. Для цього зокрема пропонується використовувати моделі глибинного навчання з підкріпленням (DRL)», — підкреслюють автори.

Дослідники нагадують, що робота над іграми — ітеративний процес, який починається зі створення базових механік, а потім ітерується, обростаючи новими функціями. Для кожної нової зміни тестувальники взаємодіють з грою та надають зворотний зв’язок розробникам. Замість ручного тестування команда канадських інституцій пропонує використовувати автономні агенти та роблять акцент на двох типах балансу: challenge vs success та skill vs chance.

«Серед проблем нашої роботи було розділення функцій між кодом гри, бібліотеками та фреймворками (ігровим рушієм), кодом DRL та деталями тестування (дані про кількість запусків тощо). Ми розділили кожен клас і зробили його відповідальним лише за одну задачу. Почали з першого елемента, логіки гри, яка є вихідним кодом гри та пов’язаними з нею ресурсами. Гра, яку ми аналізували, використовує як фреймворк набір модулів Pygame. Потім ми використали ще дві бібліотеки, щоб вдатися до методів DLR для створення автономних агентів: Gym та StableBaselines», — додають науковці.

У висновках вони зазначають — заміна ручного тестування неможлива, але розробники відеоігор можуть додати до процесу автоматизоване тестування, яке забезпечує швидкий фідбек щодо балансу. Запропонований командою підхід надає системний та автономний спосіб виявити проблеми в цьому аспекті. Надалі дослідники з Вищої технологічної школи та університету Конкордія планують розширити обсяг експериментів та знайти спрощені способи навчання агентів.

Підписуйтеся на Telegram-канал @gamedev_dou, щоб не пропустити найважливіші статті і новини.