Алгоритми пошуку найкоротших шляхів та їх застосування в комп'ютерних іграх

Abstract

Індустрія кіберспорту пережила значний підйом за останні роки, безперечно, цьому сприяла пандемія коронавірусу в 2020 році, яка змусила скасувати багато спортивних заходів та традиційні спортивні ліги. Від піонерів комп’ютерних наук до сьогодення ми можемо бачити незрівнянно великий стрибок у розвитку обчислювальних потужностей. Як наслідок, з'явилися нові сфери бізнесу і послуг з якими раніше люди не стикалися: Big Data, наука про дані, Data mining, хмарні технології, 3D- симуляції, штучний інтелект. Захоплення технологіями штучного інтелекту та їх застосуваннями у всьому світі призводить до зростання кількості штучних технологій та розпалює інтерес існуючих компаній у цій галузі. Кількість поглинань стартапів зі штучного інтелекту неухильно зростає. Галузь ігрової індустрії є високорозвиненою сферою, що використовує системи штучного інтелекту. В статті досліджені питання застосування технологій елементів штучного інтелекту в комп’ютерних іграх, електронному спорті. Обґрунтовано використання графів для визначення найкоротшого шляху щодо пошуку елементів електронної гри та застосування алгоритмів пошуку найкоротшого шляху: алгоритм Дейкстри, BFS, DFS в системах штучного інтелекту, на основі яких розроблена фундаментальна частина логіки ігрового штучного інтелекту для досягнення найкращого ігрового досвіду та обґрунтування успішного комерційного продукту на ринку. Здійснено практичну реалізацію пошуку найкоротших та найдешевших шляхів в графах на основі їх обходу за допомогою алгоритмів пошуку в ширину, в глибину та алгоритму Дейкстри. Практичну реалізацію запропонованих алгоритмів здійснено мовою програмування Python, результати якої можуть бути інтегрованими в системи штучного інтелекту. Реалізація алгоритмів зроблена в процедурному стилі. Це дозволяє зменшити обсяг програмного коду, що дає більш наочне уявлення про аспекти реалцізації алгоритму. Крім того, результатом практичної реалізації є розширені алгоритми. Працюючі прототипи алгоритмів знаходять шлях з умовної точки А в умовну точку Б, беручи до уваги цільове завдання визначити найкоротший шлях або ж знайти найбільш дешевий шлях. Реалізація алгоритмів може стати основою для подальшої розробки, з урахуванням зворотної роботи алгоритмів, по відновленню маршруту від кінцевої точки до початкової.

The article examines the application of technologies of artificial intelligence elements in computer games, e-sports. The use of graphs to determine the shortest path for finding elements of electronic games and the use of search algorithms for the shortest path: Dijkstra, BFS, DFS algorithm in artificial intelligence systems, based on which developed a fundamental part of the logic of artificial intelligence to achieve the best gaming experience and justification. on the market. The practical implementation of the search for the shortest and cheapest paths in graphs based on their bypass with the help of search algorithms in width, depth, and Dijkstra algorithm is carried out. The practical implementation of the proposed algorithms is carried out in the Python programming language, the results of which can be integrated into artificial intelligence systems. Implementation of algorithms is made in a procedural style. This allows you to reduce the amount of program code, which gives a clearer idea of the aspects of the implementation of the algorithm. In addition, the result of practical implementation is advanced algorithms. Working prototypes of algorithms find a way from conditional point A to conditional point B, taking into account the target task to define the shortest way or to find the cheapest way. The implementation of algorithms can be the basis for further development, taking into account the reverse operation of the algorithms, to restore the route from the endpoint to the starting point.