Fast bei jedem Rennspiel ist die Rede von Innovationen im Bereich der künstlichen Intelligenz (kurz KI). Wirft man jedoch einen Blick auf die Entwicklung der KI in Rennspielen der letzten 10 Jahre, so fällt auf, dass die Fortschritte nicht so enorm ausgefallen sind wie in den Bereichen Grafik oder Sound.
Der Punkt ist, dass sowohl die Grafik als auch der Sound viel schneller von neuer Hardware oder besserer Optimierung profitieren. Die Künstliche Intelligenz dagegen ist nicht allein von der Hardware abhängig, sondern besonders von der Herangehensweise.
So ist die derzeit beste KI noch immer in komplett anderen Technologiebereichen zu finden, wie der Robotik und Suchmaschinen. Generell tendiert der Bereich KI zu einem mehr akademischen Feld als der reinen Unterhaltung.
Im nachstehenden Interview erläutert Dan Greenawalt das Verhalten der Künstlichen Intelligenz in Forza Motorsport 2 und verrät weshalb man damit einen neuen Maßstab im Bereich AI bei Rennspielen setzen wird.
Frage: "In Forza Motorsport 1 für die Xbox hattet ihr die 'Drivatar'-Technologie. Zur damaligen Zeit schien sie sehr ehrgeizig, zumindest auf dem Papier. In der Praxis jedoch gab es Unzulänglichkeiten beim Gameplay..."
Dan Greenawalt: "In den letzten Jahren habe ich an vielen Rennspielen mit Weltklasse-Entwicklern auf der ganzen Welt gearbeitet. Ich kann aufrichtig sagen, dass Forza Motorsport einen revolutionären Schritt in der Künstlichen Intelligenz machte. Das soll aber nicht bedeuten, dass diese perfekt war. Die Einschränkungen der KI waren nicht durch veraltete Ideen bedingt. Vielmehr lagen die Probleme mit der KI darin, dass durch unsere neue Herangehensweise viele Dinge auftraten mit denen wir zu kämpfen hatten. Darauf aufbauend besitzt unsere KI jedoch genug Verbesserungsspielraum und womit andere Systeme für immer übertroffen werden können."
Frage: "Wie arbeitet die KI normalerweise in herkömmlichen Rennspielen?"
Dan Greenawalt: "In den meisten Rennspielen benutzt die KI nicht die gleichen Physikparameter die der Spieler selber benutzt. Die KI-Gegner sind mehr eine Art 'raketenbetriebene Einkaufswagen' die blind einer Spur auf der Strecke folgen. Die KI-Fahrzeuge haben nicht die gleiche Reibung oder das gleiche Trägheitsmoment, wie es der Spielerwagen besitzt. Die Kraft wird auf das Fahrzeug oder die Räder als ein Impuls, skaliert durch die Getriebeübersetzung, übertragen. Das optische Verhalten von Stoßdämpfern und die Fahrzeugbewegung wird mit der gleichen Physik-Engine berechnet, wie sie auch der Spieler besitzt, wirkt sich jedoch nicht unmittelbar auf die Reibung des Wagens aus. Dieser Lösungsweg hat seine Vorteile: Die CPU wird dadurch entsprechend wenig beansprucht, die Auswirkungen sind leicht vorhersagbar und einfach an das gesamte Gameplay anpassbar und damit ist der 'Gummiband-Effekt' für den Spieler leicht umzusetzen. Dennoch hat diese Technik auch ihre Nachteile: Die KI ist nicht in der Lage realistisch zu driften oder den Spieler zu verfolgen, die KI kann den Spieler von der Strecke drängen, sich gegenseitig jedoch nicht. Weiterhin ist die KI an Stellen, an denen sie langsam sein sollte, schnell und umgekehrt."
Frage: "Was war euer angestrebtes Ziel bei Forza 1 mit der KI den Status quo der KI für Rennspiele zu ändern?"
Dan Greenawalt: "In Forza Motorsport benutzten wir die Drivatar-Technologie mit der unsere KI-Gegner die gleiche Physik wie der Spieler nutzen - die KI schummelt nicht. Die Drivatar-Technologie wurde von Microsofts Research Department in Cambridge, England entwickelt. Es gibt einige Vorteile, in solch einem großen und mannigfaltigen Unternehmen zu arbeiten - Techniken wie diese sind leicht für andere Spielentwickler verfügbar. Sie haben es nicht für Forza angefangen zu entwickeln, ganz im Gegenteil. Zu Anfang war es mehr ein akademisches Projekt für eine Gruppe mit Robotern und für die Entwicklung einer Suche. Sie entschieden sich auf Grund ihrer Leidenschaft für Formel 1-Rennen, es für eine Rennsimulation zu entwickeln. Turn 10 wurde eigentlich mehr als Unterstützung für Tests bezüglich der Untersuchungen kontaktiert. Wir hatten intern eine Simulations-Engine entwickelt und besaßen ebenfalls einen Grafik-Renderer. Außerdem hatten wir bereits einen Mitarbeiter mit Doktortitel im Bereich Robotertechnik engagiert, der uns bei der Entwicklung unserer In-Game-KI behilflich sein sollte. Er arbeitete sehr eng mit dem Entwicklerteam in Cambridge zusammen um deren Drivatar-Technologie ins Spiel zu integrieren. Nachdem wir den Code besser in unser Spiel integriert hatten, wurde klar, dass sie an etwas arbeiteten das wirklich cool, neu und irgendwie auch beängstigend ist."
Frage: "Beängstigend?"
Dan Greenawalt: "Die Drivatar-Technologie ist ein bayessches Lernsystem. Es beobachtet und erinnert sich an Renntechniken und verallgemeinert, was es über verschiedene Autos und Strecken gelernt hat. Desto mehr die Technik trainiert wird, umso weniger verallgemeinert sie sondern fängt an, mehr zu optimieren. Das bedeutet, sie kann durch die Beobachtung von Menschen trainieren, das Fahrverhalten aufzeichnen und wieder überschreiben mit automatisch generierten Runden die dynamisch variieren können. Jedoch kann die KI auch komplett unberechenbar handeln und schlechte Angewohnheiten erlernen. Sie kann das Schneiden von Kurven erlernen, früher oder später verschiedene Bereiche der Strecken erlernen und Bremspunkte ausloten. Auch wenn das alles cool und interessant ist, kann es dennoch zu einem Alptraum eines Entwicklers werden. Oftmals ist es mehr wie ein Kind als ein traditionelles KI-System. Und man muss es mehr unterrichten als es zu schreiben."
Frage: "Wie groß war der Schulungsaufwand für die KI in Forza 1?"
Dan Greenawalt: "Im originalen Forza Motorsport konnten wir das System nicht rechtzeitig genug implementieren um sein volles Potential ausnutzen zu können. Wir hatten kaum unsere Köpfe mit den Möglichkeiten gefüttert als wir es schon veröffentlichten. Als Ergebnis, würde ich sagen, erreichte es einen 'jugendlichen' Entwicklungsstand. Es tat noch immer Dinge bei denen wir uns den Kopf kratzen und die Frage nach dem warum stellen mussten? Manchmal war es tyrannisierend, andere Male zögerlich. Wir waren in der Lage es schnell zu machen, aber wir wussten, es könnte mit besserem Training schneller fahren. Wir haben oft darüber diskutiert ob wir es der KI weiter erlauben sollten auch nach Veröffentlichung dazu zu lernen – was im Grunde darauf hinauslief die Spielergemeinschaft zu nutzen, um die KI intelligenter zu machen. Es gibt eine Menge wirklich cooler Möglichkeiten für das Gameplay. In Wahrheit jedoch bin ich noch immer zu ängstlich, um das System richtig frei handeln zu lassen. Ich sorge mich darum, dass die KI abweichende Verhaltensweisen lernen würde oder ob sie einfach zu schnell werden würde, um konkurrenzfähig zu bleiben. Das geht mir immer wieder durch den Kopf. Jedoch denke ich auch, dass wir warten müssen bis wir diese Technologie und ihre Möglichkeiten besser verstehen."
Frage: "Kehrt das 'les enfant terrible' in Forza Motorsport 2 zurück? Was habt ihr getan um das Drivatar-Potenzial besser nutzen zu können und in einen besseren Einklang mit dem Spieldesign und der Balance zu bringen?"
Dan Greenawalt: "Für Forza Motorsport 2 haben wir ein starkes Team aufgestellt, um die KI für die Xbox 360 zu verbessern und teilweise neu zu programmieren. Wir haben jetzt einen kompletten Produktzyklus wodurch wir mit dem System spielen und die Drivatar-Technologie mit einbringen können. Im vergangenen Jahr haben wir eine Menge gelernt, viele Bugs beseitigt und tonnenweise Training absolviert. Dennoch tut es Dinge, die wir nicht erwarten. Noch immer lernt es und wächst. Zu diesem Zeitpunkt würde ich es als einen späten Teenager bezeichnen. Es ist schneller und nutzt die Autos besser. Auch kennt es die Strecken genauer. Ein Rennen Rad-an-Rad läuft deutlich besser ab und es schummelt nicht. Es fährt mit genau der gleichen komplexen Physikengine wie es der Spieler tut."
Frage: "Was sind ein paar spezielle Verbesserungen die ihr für die KI in Forza 2 gemacht habt?"
Dan Greenawalt: "Da gibt es viele, aber hier ein paar Highlights:
-Die KI unternimmt Testfahrten mit jedem Auto bevor sie damit Rennen fährt, um das Auto und die Möglichkeiten besser kennenzulernen. Das erlaubt der KI zu verstehen, wie man das größte Potenzial aus den verschiedenen Autos herausholen kann. Ein Civic wird nicht genau so gefahren wie ein Ferrari. Das ist das Herz unserer Fähigkeiten, um dem Spieler zu erlauben, die KI sein getuntes Fahrzeug fahren zu lassen. Selbst mit Upgrades lernt die KI schnell die Eigenheiten des Autos kennen und kann es besser beherrschen.
-Die KI besitzt ein akkurateres Verständnis für die Physik-Engine als es noch im originalen Forza Motorsport der Fall war. Sie schätzt den verfügbaren Grip in Kurven, beim Anbremsen oder Beschleunigen besser ab und kann damit die Physik besser ausnutzen um beispielsweise Kurven schneller fahren zu können. Das wird eine der größten Fähigkeiten der KI sein - sie besitzt eine sehr genaue Vorhersage der eigenen Leistungsfähigkeit.
-Im originalen Forza Motorsport hatte die KI ein sehr steifes Verständnis was das Aussehen der Strecken anbelangt. Dieses war technisch korrekt aber entsprach nicht der Art und Weise wie ein Rennfahrer eine Strecke betrachtet. Zum Beispiel wurde eine Schikane als eine schnelle Abfolge verschiedener Kurven interpretiert. Ein menschlicher Fahrer realisiert in solch einer Situation jedoch, dass es einen deutlich weicheren Weg durch die Kurven gibt als ihnen stur zu folgen. In Forza Motorsport 2 hat die KI ein besseres Verständnis die Fahrlinie über die gesamte Strecke zu erkennen.
-Die KI nimmt die Umgebung der Autos besser wahr und ist damit besser in der Lage diese zu überholen. Es gab Fälle im Original in denen die KI nicht erkannte, dass ein anderer Fahrer einen Fehler gemacht hatte. Jetzt wurde die KI erweiter,t um solche Situationen besser erkennen und nutzen zu können. Weiterhin macht es deutlich mehr Spaß mit ihr ein Rad-an-Rad-Rennen auszutragen. Das ist eine der Änderungen über die ich mich am meisten freue."
Frage: "Sie erwähnten, dass man die KI in Einzelspielerrennen benutzen kann,n um sie den eigenen Wagen steuern zu lassen. Bedeutet das, jeder KI-Fahrer hat seine speziellen Charakteristika?"
Dan Greenawalt: "Ja. Eine der coolsten Eigenschaften unseres KI-Systems sind die Drivatar-Persönlichkeiten. Wir haben ausdauernde KI-Fahrer die eine Karriere genauso bestreiten wie der Spieler selber. Jeder der Fahrer hat einzigartige Fähigkeiten, tendiert unterschiedlich zu aggressivem Verhalten und besitzt seine eigene Risikobereitschaft. Die Top-Fahrer brennen dauerhaft eine schnelle Spur in den Asphalt der Strecken während die schlechteren Fahrer weniger gleichmäßig fahren und nicht immer alles aus dem Auto herausholen. Einige Fahrer sind sehr schwer zu überholen, schießen in die kleinste Lücke beim Anbremsen (Juan-Pablo Montoya zum Beispiel) während andere auf einen sicheren Moment warten um ein Überholmanöver einzuleiten. Damit entstehen viele interessante Situationen während eines Rennens, so bleiben schnelle aber vorsichtige Fahrer hinter langsameren hängen nur um von weniger erfahrenen aber aggressiveren Fahrern überholt zu werden. Wir waren außerdem bemüht Situationen anzutrainieren wie sie auch in der echten Rennsportwelt bei den Fahrern stattfinden. Ohne Debug-Informationen und die Beobachtung von Replays ist es deutlich schwerer zu erkennen, wie das System im Spiel arbeitet. Einfach weil es auf Profifahrern basiert und bei diesen Unterschiede schwer wahrzunehmen sind - sie sind einfach nur schnell."
Frage: "Die KI wird bis zur Veröffentlichung noch weiter verbessert. Gibt es noch etwas anderes, was Sie unseren Lesern sagen möchten?"
Dan Greenawalt: "Derzeit liegt unsere größte Herausforderung im Bereich das Spielerverhalten vorauszusagen. Die Drivatare sehen den Spieler, sind jedoch nicht gut darin, vorauszusehen, was der Spieler machen wird. Das führt zu einigen sehr lustigen Situationen. Manchmal sieht es aus als wäre die KI vom Spieler frustriert. Logischerweise weiß ich, dass dies nicht der Fall ist. Das Verhalten der KI lässt jedoch eine solche Interpretation zu. Dem System zuzusehen empfinde ich als hypnotisierend. Wir haben Debug-Stellen bei denen wir sehen können, was die KI während dem Fahren denkt. Ich kann den Gedanken an HAL dabei nicht vergessen - ich weiß, ich arbeite zu viel, wenn ich den Eindruck bekomme, die KI schaut mir über die Schulter. Doch dennoch, unsere KI beobachtet und lernt."
Weitere Informationen zu Forza Motorsport 2 könnt ihr in unserer Rennspieledatenbank nachlesen. Dort findet ihr ebenso Screenshots zum Xbox 360 Rennspiel.
+ 19.03.2007 AW
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